Schule Freilager: optimale Lernumgebung mit viel Tageslicht

In der Schule «Freilager Zürich», im Zürcher Quartier Albisrieden werden seit letztem Jahr rund 350 Kinder unterrichtet. Das neu gebaute Schulgebäude sorgt mit seinen 6 gewölbten Sheddächern für viel Tageslicht in den Schulräumen - sie wird daher zurecht als Tageslichtschule bezeichnet.

Text: Schweizer Licht Gesellschaft SLG

Die Schulzimmer befinden sich im Obergeschoss. Nicht nur das Sheddach leitet viel Tageslicht in die Schulräume, auch die verglasten Shedfronten sind so ausgerichtet und proportioniert, dass das Tageslicht bis tief in die Räume fällt. Zudem tragen die ausgewählten Farben und Oberflächen zur optimalen Verteilung des natürlichen Lichts im Raum bei. Die Abstrahlungs­eigenschaften von einem gelblichen Bodenbelag zum Beispiel, hätte ohne Anpassung der Lichtfarbe zu einem geblichen Licht in diesem Raum geführt. Um solche unerwünschten Effekte zu verhindern, wurden im Voraus sorgfältige Tests vor Ort durchgeführt.

In Höhe der sitzenden Schulkinder befinden sich schmale Fensterbänder, die weniger der Belichtung, als vielmehr dem Ausblick in die Umgebung dienen. Dieser Blick nach draussen ermöglicht es, den Tagesablauf (Tageszeit, Wetter) zu verfolgen. Dieser Ausblick ist eines von vier Bewertungskriterien der vor einigen Jahren in Kraft getretenen Schweizer Norm SN EN 17037:2018 «Tageslicht in Gebäuden».

Kunstlicht trifft auf Tageslicht: die Herausforderung schlanker Lichtbänder

Wo der grosszügige Tageslichteinfall nicht ausreicht, wird mit Kunstlicht bestehend aus Lichtbändern ergänzt. Der Wunsch nach möglichst schlanken Lichtlinien brachte eine Herausforderung mit sich: denn je dünner das Profil, desto stärker ist die Blendung des Lichts. Gleichzeitig führt eine tiefere Platzierung der Lichtbänder zu einer ungleichmässigen Verteilung des Lichts im Raum. Das angewendete 80mm Profil löst diese Problematik, indem es für beide Szenarien ausgelegt ist und der Einsatz eines Prisma-Diffusor unterstützt die gleichmässige und blendfreie Lichtverteilung in den Räumen. Auch wurden die Abstände zwischen den Leuchten sorgfältig berücksichtigt, um eine gleichmässige Ausleuchtung zu gewährleisten.

Durch präzise Planung und Tests in einem Prototypenraum konnte verhindert werden, dass Lichtflecken an der Decke entstehen. Insbesondere musste das indirekte Licht (mit zum Teil unterschiedlichen Abständen) berücksichtigt werden, denn diese haben ebenfalls Einfluss auf die Lichtwirkung. Schliesslich hilft auch eine individuelle Anpassung der Leuchten mit, die unterschiedlichen Nutzungsanforderungen optimal abzudecken.

Die Lichtbänder erzeugen ein gleichmässiges und blendfreies Licht. Entscheidend für diese gleichmässige Ausleuchtung sind u.a. die Montagehöhe und die Abstände zwischen den Lichtbändern.

Zwei einfache Massnahmen bei der Inbetriebnahme bringen 12% Energieeinsparung

Teil von «energylight» ist das Projekt «optilight», das von EnergieSchweiz unterstützt wird. Optilight unterstützt Bauherrschaften, Planer, Lieferanten und Installateure bei der Optimierung von neu erstellten Beleuchtungsanlagen. Im Rahmen des Programms «optilight» fand in der Schule Freilager eine Überprüfung bei der Inbetriebnahme statt. Der jährliche Stromverbrauch konnte damit um rund 8'000 kWh/a bzw. 12% gesenkt werden. Dies wurde im Wesentlichen mit zwei einfachen Massnahmen erreicht:

1. Reduktion der Beleuchtungsstärken von 800 lx auf 500-600 lx. Noch effizientere LEDs erlaubten eine Reduktion der Beleuchtungsstärke, weil bei gleicher elektrischer Leistung mehr Licht abgeben wird.
2. Reduktion der Nachlaufzeiten der Präsenzmeldern von generell 15 Minuten auf 10 Minuten in den Schulzimmern, auf 5 Minuten in den Aufenthaltsräumen und auf nur 1 Minute in den Verkehrsflächen.

Die erste Massnahme ist dem technischen Fortschritt geschuldet. Die Effizienz der Leuchten hat sich in kurzer Zeit rasant verbessert, so dass bei der Ausschreibung des Projektes noch von einer höheren Beleuchtungsstärke ausgegangen wurde. Zum Zeitpunkt des Einkaufes und Installation der Leuchten hingegen, waren diese auf Grund des technischen Fortschrittes noch effizienter geworden. Für die gleiche Beleuchtungsstärke wurde weniger Licht notwendig.

Die Einstellung der Nachlaufzeiten von Präsenzmeldern ist häufig zu lange. Dies bedeutet ein ungenutztes Energiesparpotenzial, das leicht korrigiert werden kann.

• Der Projektwert des Energiebedarfs erreichte bereits im installierten Zustand (Referenz) die Minergieanforderung von 8.7 kWh/m².
• Der Minergiewert ist der Mittelwert zwischen Grenz- und Zielwert nach SIA-Norm 387/4 (Elektrische Energie in Gebäuden für Beleuchtung)
• Durch die Optimierung von Beleuchtungsstärke und Nachlaufzeiten der Sensoren konnte der Energiebedarf für Beleuchtung zusätzlich um 12% gesenkt werden.
• Je rund die Hälfte dieser Einsparung entfallen auf die Senkung der Beleuchtungsstärke (LED) bzw. auf die Optimierung der Sensorik.

Fazit: nachhaltige Beleuchtung erfolgreich umgesetzt

Die Schule im Zürcher Quartier Albisrieden bietet mit durchdachter Architektur und innovativen Beleuchtungslösungen eine optimale Lernumgebung und setzt die Schweizer Norm «Tageslicht in Gebäuden» (SN EN 17037:2018) optimal um. Dank gewölbter Sheddächer und durchdachter Farb- und Oberflächenwahl wird natürliche Helligkeit effektiv genutzt, während schlanke Lichtbänder für Kunstlicht sorgen. Präzise Planung und Tests verhindern unerwünschte Lichteffekte und ermöglichen eine gleichmässige Ausleuchtung. Einfache Massnahmen im Rahmen des Projektes «energylight» führen zu einer Energieeinsparung von 12%, indem Beleuchtungsstärken reduziert und Nachlaufzeiten angepasst werden.