Planung und Parametrierung von Präsenz- und Bewegungsmeldern

Für das effiziente Betreiben einer Beleuchtungsanlage benötigt man in den meisten Anwendungen eine entsprechende Sensorik, um die Beleuchtung abhängig von Anwesenheit und Tageslichteinfall zu steuern. Um Fehlfunktionen zu vermeiden und / oder das Optimum an Einsparpotenzial zu erreichen, sollte man die Präsenz- und Bewegungsmelder passend zur Anwendung wählen und parametrieren – wir geben Tipps für die Praxis.

Der Anteil der Beleuchtung am deutschen Stromverbrauch liegt bei rund 13 %. Davon entfallen etwa 85 % auf professionelle Beleuchtung und 15% auf die privaten Haushalte. Einsparpoten­ziale ergeben sich also vor allem in der gewerblichen Anwendung. Durch das anstehende Verbot der stabförmigen Leuchtstofflampen T5 und T8 rückt die Sanierung von Beleuchtungsanlagen aktuell stärker in den Fokus der Betreiber. Der Wechsel zur LED sollte bei einer Modernisierung nur der erste Schritt sein – in der Regel spart der Einsatz von Präsenz- und Bewegungsmeldern zusätzliche Energie ein und erhöht den Komfort – wenn man es richtig macht (Bild 1).

Die Schweiz hat sich ein ehrgeiziges Ziel gesetzt: Von 2018 bis 2025 soll der landesweite Energieverbrauch für Beleuchtung um 50 % sinken. Zum Start führte man eine Reihe von Pilotprojekten durch. Dabei zeigte sich, dass sich die oft zitierten Einsparungen in Höhe von 70 … 90 % durchaus realisieren lassen, erläuterte Albert Studerus von der Schweizer Licht Gesellschaft im Rahmen einer Veranstaltung bei der Theben AG. Diese hohen Einsparungen basieren auf der Kombination von vier Maßnahmen:

• Einsatz effizienter LED-Lichtquellen
• Bessere Nutzung des Tageslichts
• Einsatz von Präsenz- und Bewegungsmeldern sowie Vernetzung des Lichts
• Optimierte Planung und Inbetriebnahme.
• Erfahrungen der Anwender nicht immer positiv

In der Praxis zeigte sich allerdings, dass viele Anwender dem Einsatz von zusätzlicher Sensorik kritisch gegenüberstehen, so A. Studerus, da sie in der Vergangenheit damit schlechte Erfahrungen gemacht hätten. Dies habe primär zwei Ursachen.

Einerseits waren bzw. sind bei Präsenz- und Bewegungsmeldern Produkte auf dem Markt, deren Erfassungsqualität nicht ausreicht und bei denen die Angaben der Erfassungsreichweite in den Datenblättern nicht übereinstimmen mit der Praxis. Hier wollen die Qualitätshersteller mit einem »Sensnorm« genannten Label gegensteuern – Produkte mit dieser Zertifizierung werden nach einem normierten Verfahren getestet, so dass die angegebenen Erfassungsbereiche auch zuverlässig eingehalten werden.

Andererseits werden bei der Planung bzw. Inbetriebnahme Fehler gemacht: Es kommt das falsche Produkt zum Einsatz, der Montageort passt nicht zur Anwendung, oder die Parametrierung wird gar nicht bzw. nicht korrekt ausgeführt. Und es gibt auch Anwendungsfälle, bei denen der Einsatz eines Melders schlicht und einfach nicht sinnvoll ist. Einige Beispiele:

Typische Fehler – und wie man sie ­vermeidet

Anhand einiger Beispiele soll aufgezeigt werden, wo mögliche Fehlerquellen liegen und wie man sie ggf. vermeiden kann.

Beispiel 1: Umgebung für Melder nicht geeignet

Es gibt einige wenige Anwendungsfälle, bei denen der Einsatz eines Melders nicht sinnvoll ist. Das trifft z. B. auf eine Fertigungshalle zu, in der sich bewegende Maschinen wie Roboter aufgestellt sind, oder auch auf Ventilatoren. Ein Melder erkennt natürlich auch diese Bewegung – mit der Folge, dass hier das Licht dauerhaft eingeschaltet sein wird. Wenn es nicht möglich ist, die kritischen Bereiche mit einer Erfassungsbereichseinschränkung auszublenden, sollte man bei solchen Anwendungen auf einen Melder verzichten.

Beispiel 2: Störquellen beeinflussen das Ergebnis

Die üblicherweise eingesetzten PIR-Melder (Passiv-Infrarot) erkennen Bewegung anhand von Temperaturunterschieden. Daher sollten sich im nahen Erfassungsbereich des Melders (ca. bis 1 m) keine sich schnell in der Temperatur verändernden Objekte befinden, wie Heizlüfter oder heiße Lichtquellen.

Beispiel 3: Sichtbereich eingeschränkt

Die freie Sicht des Melders auf den Erfassungsbereich sollte nicht durch Gegenstände wie abgehängte Leuchten, Trennwände oder große Pflanzen eingeschränkt sein. Vorsicht ist auch geboten bei flexiblen Büroflächen: Sollten hier entgegen einer ursprünglichen Planung die Schreibtische umgestellt werden, kann der Fall eintreten, dass Mitarbeiter mit dem Rücken zum Melder sitzen. So kann der Melder z. B. ein Tippen auf der Tastatur nicht als Bewegung erkennen. Abhilfe kann ggf. die Installation zusätzlicher Melder schaffen – oder ein Konzept mit mobilen Stehleuchten an den Arbeitsplätzen anstelle der Deckenbeleuchtung (was eher im Neubau vorkommt). In Großraumbüros werden bei Schwierigkeiten mit der Erfassung von Bewegungen in der Praxis gerne zwei Lösungen angewandt: Die Vergrößerung des Erfassungsbereichs eines Melders und / oder die deutliche Erhöhung der Nachlaufzeit. Beide Methoden können ggf. die Erfassungsprobleme lösen, man muss sich allerdings bewusst sein, dass sie jeweils zu einer Erhöhung des Energieverbrauchs führen.

Beispiel 4: Falscher Montageort

Was in der Praxis immer wieder vorkommt: Der Auslass für den Melder an der Decke befindet sich nicht an der Stelle, die bei der Planung dafür vorgesehen war. Hier ist in gewissen Grenzen Abhilfe möglich, indem man die Erfassungsbereiche des Melders entsprechend parametriert und / oder Melder mit Schwenkoptik einsetzt, die eine gewisse Korrektur des Erfassungsbereichs ermöglichen.

Beispiel 5: Umgebung heizt sich im Sommer stark auf

Klassische PIR-Melder erkennen Bewegung anhand von Temperaturunterschieden, Wenn sich ein Raum, z. B. eine oberirdische Parkgarage, im Sommer auf Temperaturen von bis zu ca. 30°C aufheizt, ist der Temperaturunterschied zu einem vorbeilaufenden Menschen gering, so dass die Erfassungsqualität deutlich sinkt. Abhilfe kann hier ggf. das Ausweichen auf alternative Erfassungstechnologien wie z. B. Hochfrequenz schaffen (die allerdings andere Nachteile haben).

Unterschied zwischen Präsenz- und Bewegungsmeldern

Präsenz- und Bewegungsmelder haben einige Gemeinsamkeiten, aber auch Unterschiede. Beide reagieren auf Bewegungen und messen gleichzeitig die Helligkeit im Raum. Wird ­eine Bewegung erkannt und ein zuvor eingestellter Helligkeitswert unterschritten, schalten beide automatisch das Licht ein. Wird keine Bewegung mehr registriert, schaltet das Licht nach Ablauf der Nachlaufzeit aus.

Zwei wesentliche Unterschiede zwischen Präsenz- und Bewegungsmeldern gibt es: ­Einerseits haben Präsenzmelder im Vergleich zu Bewegungsmeldern deutlich empfindlichere Sensoren und erkennen so auch sehr kleine Bewegungen wie z.B. das Tippen auf einer Tastatur. Andererseits messen Präsenzmelder das Licht kontinuierlich (und schalten das Licht aus, wenn genug Tageslicht vorhanden ist), während Bewegungsmelder die Helligkeit nur einmalig messen (und so das Licht so lange eingeschaltet bleibt, wie eine Bewegung erkannt wird).

Erfassungsbereich, Zonen und der Einfluss der Bewegungsrichtung

Die üblicherweise eingesetzten Melder basieren auf der Passiv-Infrarot-Technologie (PIR). Infrarotsensoren im Inneren des Melders erkennen die Änderung der Wärmestrahlung sich bewegender Objekte. Dabei unterteilt die Linsenoptik des Melders den Erfassungsbereich in Zonen – erkannt werden Änderungen beim Überschreiten der Zonengrenzen.

Dieses Grundprinzip führt dazu, dass tangentiale Bewegungen (quer zum Melder) deutlich besser erfasst werden als radiale Bewegungen (auf den Melder zu). Denn bei tangentialen Bewegungen durchquert die Person viel mehr Zonen als wenn sie sich auf den Melder zubewegt (Bild 2). Daher sind die tangentialen Erfassungsbereiche grundsätzlich größer als die bei radialen Bewegungen.

Je nach Optik des Melders kann der Erfassungsbereich unterschiedliche Formen aufweisen – typischerweise rund, rechteckig bzw. quadratisch oder halbrund (bei Wandmeldern). Melder mit quadratischem Erfassungsbereich vereinfachen die Planung beim Einsatz in größeren Räumen, da man so die Erfassungsbereiche mehrerer Präsenzmelder lückenlos aneinanderreihen kann, ohne dass es »tote Winkel« oder Überlappungen gibt (Bild 3).

Beim Einsatz in Fluren bieten sich ebenfalls Melder mit rechteckigem Erfassungsbereich an, damit man den Erfassungsbereich so eingrenzen kann, dass nur Bewegungen im Flur erkannt werden und z. B. bei offenen Bürotüren Bewegungen im Inneren des Büros nicht das Licht im Flur einschalten. Deshalb eignen sich runde Erfassungsbereiche weniger für eine Fluranwendung. Bei sehr langen Fluren lassen sich Kosten reduzieren, indem man einen Melder mit zwei unabhängigen Erfassungszonen einsetzt (Bild 4)

Master oder Slave?

Bei größeren Räumen oder längeren Fluren kann man mehrere Melder kombinieren. Je nach Anwendung kommt dabei eine Master-Slave- oder eine Master-Master-Schaltung zum Einsatz.

Master-Slave-Schaltungen bieten sich in Räumen mit gleichen oder ähnlichen Lichtverhältnissen an. Über die Master-Slave-Schaltung vergrößert man den Erfassungsbereich: Slave-Geräte melden nur Bewegungen, unabhängig von der Umgebungshelligkeit Nur der Master misst auch die Helligkeit. Da Slave-Geräte günstiger als die Master-Geräte sind, lassen sich so die Kosten reduzieren.

Master-Master-Schaltungen sind dann von Vorteil, wenn man unterschiedliche Lichtverhältnisse zwischen Fensterfronten und dem Rauminneren ausgleichen muss, ­etwa in Großraumbüros oder Klassenzimmern. Durch Master-Master-Parallelschaltungen können die Lichtverhältnisse im Erfassungsbereich einzelner Melder eigenständig, unabhängig voneinander und somit individuell eingestellt werden.

Autor

Dipl.-Ing. Andreas Stöcklhuber, Redaktion »de«

Quelle und Bildquelle: www.elektro.net