Produktionshalle: Zwei Meter Kette sparen zehn Leuchten

Lichtstudie · Produktionshalle

DIALux-Berechnung für eine Halle von 24 × 96 Metern: Isolinien, Abhängehöhe und warum eine lange, schmale Halle nie die Gleichmäßigkeit einer quadratischen erreicht.

Die Decke liegt bei zwölf Metern, die Leuchten hängen auf zehn. Diese zwei Meter Kette sind keine Bequemlichkeit des Montagebetriebs – sie entscheiden darüber, ob die Halle die geforderten 300 Lux erreicht oder zehn Leuchten mehr braucht.

Ergebnis: 331 lx.

Fünfzig Leuchten in einer fast hundert Meter langen Halle

Der Plan zeigt Isolinien – Linien, die Punkte gleicher Beleuchtungsstärke verbinden. Die roten Punkte sind die Leuchten.

Die Halle ist viermal so lang wie breit. Im Inneren verlaufen die Isolinien in langen, parallelen Bändern, die Werte ändern sich kaum. Der Abfall beginnt erst an den Außenwänden.

Der Bericht liefert dazu eine bemerkenswerte Zahl: 99,98 % der Fläche liegen unter 400 Lux, das Maximum der gesamten Halle beträgt 400 lx. Nirgends wird also überbeleuchtet – der Entwurf trifft das Ziel genau und keinen Lux darüber.

Zwei Meter Kette: die günstigste Optimierung überhaupt

Die Hallendecke liegt bei 12,0 Metern. Die Leuchten könnten direkt am Binder montiert werden. Stattdessen hängen sie an Ketten auf 10,0 Metern.

Der Grund ist reine Geometrie: Die Beleuchtungsstärke nimmt mit dem Quadrat der Entfernung ab. Hängt die Leuchte auf zehn statt zwölf Metern, verkürzt sich der Weg zur Nutzebene von gut elf auf gut neun Meter – und die Beleuchtungsstärke direkt darunter steigt um rund fünfzig Prozent.

Umgekehrt gesagt: Blieben die Leuchten oben, bräuchte die Halle deutlich mehr Stück für denselben Wert. Eine Kette kostet ein paar Euro, eine Leuchte ein Vielfaches davon.

Wo die Grenze liegt

Beliebig tief hängen geht nicht. Je tiefer eine Leuchte hängt, desto kleiner ist die Fläche, die sie ausleuchtet, und desto schlechter überlappen die Lichtkegel benachbarter Leuchten. Die Gleichmäßigkeit sinkt, zwischen den Leuchten entstehen dunklere Zonen.

Die zweite Grenze ist der Betrieb. In der Produktionshalle fahren Kran oder Gabelstapler, und eine Leuchte im Fahrweg des Krans ist nur eine Frage der Zeit. Zehn Meter sind oft der Kompromiss zwischen Lichtausbeute und lichtem Durchfahrtsprofil.

Die dritte Grenze ist die Wartung. An eine Leuchte in zehn Metern Höhe kommt man mit der Hubarbeitsbühne. An eine in zwölf Metern auch – aber teurer.

Gleichmäßigkeit 0,484 und die Form der Halle

Das Verhältnis des dunkelsten Punkts zum Mittelwert beträgt 0,484. Das Minimum von 160 lx liegt in den Ecken.

Hinter dieser Zahl steckt die Hallenform. 24 zu 96 Meter entspricht einem Verhältnis von eins zu vier – ein langer, schmaler Tunnel. Ein solcher Raum hat im Verhältnis zu seiner Fläche einen außergewöhnlich großen Umfang, und genau am Rand geht Licht verloren. Fachlich spricht man vom Raumindex: Je kompakter die Halle, also je näher am Quadrat, desto besser hält sie das Licht. Eine lange, schmale Halle braucht für dieselbe Gleichmäßigkeit mehr Leuchten als eine quadratische gleicher Fläche.

Der zweite Faktor ist die Höhe. Eine zwölf Meter hohe Decke bedeutet ein großes Volumen, in dem sich das Licht verteilt. Und die Wände mit 50 % Reflexionsgrad sind so hoch, dass ein erheblicher Teil des reflektierten Lichts nie auf die Nutzebene zurückkommt.

Ist das ein Problem?

In einer Produktionshalle in der Regel nicht. Das Minimum liegt an den Wänden und in den Ecken, wo Regale, Schaltschränke und Stapler stehen. Im Produktionsbereich in der Mitte ist das Niveau ausgeglichen. Steht dagegen ein Arbeitsplatz in einer Ecke, ist das ein Grund, dort eine zusätzliche Leuchtenreihe vorzusehen – nicht das Niveau der gesamten 2.300 Quadratmeter anzuheben.

65 Lux an der Decke: der Preis des Hallenstrahlers

Die Decke erhält 65 lx, also ein Fünftel dessen, was auf der Nutzebene ankommt, die Wände 129 lx. Ein Hallenstrahler lenkt das Licht nach unten – das ist seine Aufgabe, und bei zwölf Metern Deckenhöhe ist er die einzig sinnvolle Wahl. Der Preis dafür ist ein dunkles Dachtragwerk.

Interessant ist die Gleichmäßigkeit an der Decke von 0,672 – deutlich besser als am Boden. Das Licht, das die Decke erreicht, ist reflektiert und gestreut: wenig, aber gleichmäßig verteilt.

Praktische Folge: Die Halle wirkt optisch niedriger, als sie ist, die Konstruktion verschwindet im Halbdunkel. Für die Produktion spielt das keine Rolle. Für das Empfinden der Menschen, die dort acht Stunden arbeiten, schon ein wenig – und dagegen hilft ein heller Anstrich der Deckenkonstruktion, nicht zusätzliche Leuchten.

1,31 Watt pro 100 Lux

Fünfzig Leuchten mit je 200 W ergeben 10,0 kW, also 4,34 W/m² auf 2.304 m². Bezogen auf das erreichte Licht sind das 1,31 W/m² pro 100 Lux.

Ein sehr guter Wert, hinter dem drei Dinge stehen: eine effiziente Leuchte (124,1 lm/W), eine große Fläche, auf der sich die Verluste an den Wänden verteilen, und ein niedriges Zielniveau – 300 Lux sind für eine Produktion eine bescheidene Anforderung.

Wenn die Halle mehr Licht bräuchte

Das doppelte Niveau bedeutet ungefähr doppelt so viele Leuchten und die doppelte Leistung. Die spezifische Leistung pro 100 Lux bleibt aber fast gleich – genau das ist der Sinn dieser Kennzahl. Sie erlaubt, eine Halle mit 300 Lux mit einer Halle mit 600 Lux zu vergleichen und zu erkennen, welche die besseren Leuchten hat – nicht nur, welche dunkler ist.

Der Wartungsfaktor 0,67 berücksichtigt den Staub, der sich in zehn Metern Höhe auf den Abdeckungen absetzt – dort, wo niemand regelmäßig hinaufsteigen will.

Hundert Meter Länge und ein einziger Schalter

Eine fast hundert Meter lange Halle hat eine Eigenschaft, die keine Berechnung abbildet: Selten wird überall gleichzeitig gearbeitet.

Fünfzig Leuchten mit je 200 Watt bedeuten, dass jedes Einschalten zehn Kilowatt kostet. Wird nachmittags nur in einem Drittel der Halle gearbeitet, leuchten die anderen zwei Drittel für niemanden.

Die Halle in Abschnitte teilen

Die einfachste Maßnahme des ganzen Projekts – und die am häufigsten vergessene. Fünfzig Leuchten auf drei bis vier Stromkreise entlang der Halle aufzuteilen, kostet beim Bau nur ein paar zusätzliche Sicherungen und etwas Kabel. Nachträglich kostet es ein Vielfaches.

Die Einsparung ist nicht theoretisch: Wird im Zweischichtbetrieb in der zweiten Schicht nur die halbe Halle beleuchtet, sparen Sie jährlich Energie in der Größenordnung von Megawattstunden.

Und Bewegungsmelder?

In der Produktionshalle mit Bedacht. Technisch spricht nichts dagegen, denn LED-Hallenstrahler sind sofort hell. Das Problem ist die Sicherheit: Ein dunkler Gang, in den ein Stapler einfährt, ist gefährlich. Ein vernünftiger Kompromiss ist eine dauerhafte, gedimmte Grundbeleuchtung, die bei Bewegung auf volle Leistung hochfährt.

Was die einzelnen Kennzahlen bedeuten

Abhängehöhe

Höhe der Leuchte über dem Boden, nicht die Deckenhöhe. Zwei Meter tiefer erhöhen die Beleuchtungsstärke unter der Leuchte deutlich.

Raumindex

Verhältnis von Raumabmessungen und Höhe. Eine lange, schmale, hohe Halle hat im Verhältnis zur Fläche einen großen Umfang und hält das Licht schlechter.

Seitenverhältnis 1 : 4

Halle 24 × 96 m. Eine quadratische Halle gleicher Fläche hätte bei gleicher Leuchtenzahl eine bessere Gleichmäßigkeit.

Beleuchtungsstärke an der Decke

Bei Hallenstrahlern meist sehr niedrig. Sie beeinflusst die wahrgenommene Raumhöhe, nicht die Sehleistung.

Anteil der Punkte unter 400 lx

Fast hundert Prozent. Der Entwurf trifft das geforderte Niveau genau und überbeleuchtet nirgends.

Fazit

Die Halle mit 2.304 m² erreicht 331 lx bei geforderten 300 lx – mit 10,0 kW. Die Gleichmäßigkeit von 0,484 ergibt sich aus der Form: Eine lange, schmale Halle kann nicht anders ausfallen.

Eine praktische Lehre zum Schluss: Bevor Sie Leuchten hinzufügen, fragen Sie, wie hoch sie hängen werden. Zwei Meter Kette leisten in diesem Fall, was Sie sonst mit zehn Leuchten samt Verkabelung bezahlen würden. Es ist der günstigste Parameter des ganzen Entwurfs – und der am häufigsten übersehene.

Leuchten dieses Typs finden Sie unter LED-Hallenbeleuchtung. Die Berechnung für Ihre Halle – einschließlich der Bewertung der Abhängehöhe – erstellen wir kostenlos.