Evaluation of lighting quality in informal workplaces via measurements and simulation: a case study

Abstract

Menschen verbringen (in Europa, aber auch weiten Teilen der Welt) einen Großteil Ihrer Lebenszeit in Innenräumen. Aus diesem Grund ist eine gute Ausleuchtung, bzw. eine gute Qualität an Beleuchtung dieser Innenräume von großer Wichtigkeit. Dies trifft ganz besonders auf Arbeitsplätze zu, da die Beleuchtung hier nicht nur das Wohlbefinden und gesundheitliche Aspekte berührt, sondern auch eine Grundvorraussetzung für Produktivität ist. Aus diesem Grund ist bei Großprojekten (im Bürobau) so gut wie immer eine Konsulent für Lichtplanung involviert. Solche Spezialisten befassen sich mit auf die jeweilige Situation maßgeschneiderten Beleuchtungslösungen, welche nicht nur Energieeiffzienz sondern auch im Detail die Anforderungen der jeweiligen Nutzung und der zukünftigen Gebäudenutzer berücksichtigen. Nutzerbedürfnisse im Beleuchtungsbereich umfassen in der Regel nicht nur eine aureichende Beleuchtungsstärke auf Arbeitsplätzen und im gesamten Umfeld, sondern auch ausreichende Kontrastwerte und Farbwiedergabe, sowie Aspekte der individuellen Steuerung und damit einstellbaren Komfort, sowie die Vermeidung von Blendungserscheinungen. Während in großvolumigen Bauvorhaben die Lichtplanung fast immer in professionellen Händen liegt, ist das nicht unbedingt der Fall, wenn man sich sehr viel kleinere und oftmals individuell realisierte Planungsprozesse ansieht. Kleine Büros werden sehr oft von den (späteren) Nutzern (bzw. manchmal auch Eigentümern) gestaltet und dabei wird die Lichtplanung oftmals weniger an den normativen / arbeitsplatzspezifischen Nutzererfordernissen sondern vielmehr an verfügbaren Beleuchtungskörpern und (geringen) Kosten festgemacht. Es gibt nur sehr wenig Information über die Beleuchtungsqualitäten in solchen, individuell eingerichteten Büroräumlichkeiten bekannt. Es existieren auch nur wenige Studien über Nutzerzufriedenheit und Einhaltung von normativen Anforderungen für solche Arbeitsplätze. Diese Arbeit beleuchtet im wahrsten Sinne des Wortes die Beleuchtungsqualität in Klein- Büros. Dabei wurde eine spezifische Branche nämlich die Architekturbranche ausgewählt. Für eine Reihe von Büros wurden Bemühungen zur Erfassung der Beleuchtungszustände durchgeführt: Um einen umfassenden Überblick über die Beleuchtungsqualitäten in (kleinen) Architekturbüros zu erhalten wurden sowohl in-situ Messungen in den Büros durchgeführt, wie auch mit Simulationswerkzeugen die jeweiligen Situationen nachmodelliert und simuliert. Die Simulation kann bei entsprechender Übereinstimmung mit den Messdaten des Status Quo für das Studium potentieller Verbesserungsmaßnahmen herangezogen werden, dies wurde in dieser Arbeit auch rudimentär durchgeführt. Die folgenden Forschungsfragen können anhand der beschriebenen Bemühungen bearbeitet werden: (i) Welche Qualitäten können in typischen (Wiener) Klein-Architekturbüros betreffend Tagesund Kunstlicht angetroffen werden? Besteht eine ausreichende Versorgung mit Tageslicht, bzw. können mit den vorhandenen Lampen ausreichend gute Beleuchtungssituationen generiert werden? (ii) Können Simulationsmodelle in ausreichender Genauigkeit die Realität nachbilden, so dass die Simulationswerkzeuge für das Studium von Optimierungsmaßnahmen herangezogen werden können? Die Messungen in den Büros fanden im Februar 2017 statt.

People in Europe spend about 90% of their lifetime indoors. As such, a high quality of illumination can be considered to be one main aim of building planning. In workplaces, appropriate lighting levels are of special importance, as these directly influence the wellbeing and productivity of occupants. This might be one main reason, why building planning processes of large office buildings regularly encompass the consultancy of illumination specialists. Such specialists design tailor-made illumination solutions that consider both user needs and aspects of energy efficiency. User needs regularly encompass sufficient lighting levels on workplaces, sufficient contrast and color reproduction for specific tasks, aspects of comfort and control, and avoidance of glare. While large scale building projects thus are carefully designed regarding lighting aspects, this, however, is not certainly true for small-scale office spaces. Such spaces regularly are designed by the company owners and/or future employees by themselves. Such designs are often based on available luminaries and cost efficiency, rather than on in-depth consideration of user needs. Moreover, little is known about these individual office space setups in terms of user satisfaction and compliance to recommended minimum thresholds of different lighting performance key indicators. This contribution literally sheds light onto the illumination quality in a specific type of smallscale offices, namely architectural practices. To get an overview, a two-fold approach was deployed in this master thesis: For a number of small scale architecture practices, in-situ lighting level measurements of both daylight availability and artificial illumination were conducted. Parallelly, a simulation engine was utilized to model and simulate these offices and potential improvements (this has been conducted rudimentary in this work). These efforts allow for looking at the following research questions: (i) What lighting levels can be found in typical (Austrian/Viennese) small-scale architecture offices? During daytime, can a sufficient availability of daylight be found? Are the artificial luminaries capable of providing sufficient lighting conditions on workplaces? (ii)Do simulations provide sufficient accuracy in comparison to measurements to support optimization of lighting conditions? The measurements in the offices have been conducted in seven distinct offices with different sizes in various locations in Vienna in February 2017.