Beitrag
Tageslicht
und Ergonomie von Ahmet und Gisela Cakir
Hell
ist nur der lichte Tag
Die Ergonomie weist zum einen
direkte Bezüge zu Licht und Beleuchtung auf und zum anderen mittelbare
über das Sehen. Der direkte Bezug besteht zum Beispiel darin, dass
das zum Arbeiten benötigte Licht auch unangenehme Nebenwirkungen
wie Blendung oder Wärmestrahlung mit sich bringen kann, die beseitigt
oder zumindest begrenzt werden müssen. Der mittelbare Bezug über
das Sehen lässt sich z.B. damit erklären, dass bestimmte Aufgaben
nur bei geeignetem Licht erfüllt werden können. Auch lassen
sich beispielsweise bestimmte Arbeitsunfälle auf mangelhafte Beleuchtung
zurückführen.
Bei einer ganzheitlichen Betrachtungsweise der ergonomisch relevanten
Aspekte der Arbeit werden vier Grundfaktoren in gegenseitiger Abhängigkeit
behandelt. Vorbild für diese Grundfaktoren ist das magische Viereck,
das in der Wirtschaftspolitik gebräuchlich ist. Diese Faktoren
sind:
- Menschliche Leistungsfähigkeit
- Zuverlässigkeit
- Arbeitssicherheit
- Wirtschaftlichkeit
In allen vier Punkten lässt
sich ein Einfluss der Beleuchtung nachweisen, positiv oder negativ.
Medizinische Lichtblicke
In den letzten Jahren haben
sich Humanbiologie, Allgemeinmedizin und Psychologie zunehmend mit den
Auswirkungen von Licht auf den Menschen befasst. Auf Grund der Wechselwirkungen
zwischen dem Arbeits- und Privatleben werden diese Bereiche gemeinsam
in der Ergonomie betrachtet.
Im Rahmen des Projektes "Tageslicht" wird bewiesen, dass die
Gesundheit über das früher bekannte und vorstellbare Maß
hinaus vom Licht beeinflusst wird.
So ist künstliche Beleuchtung von Arbeitsstätten eine der
wichtigsten Ursachen des so genannten Sick Building Syndroms, während
die natürliche Beleuchtung die Gesundheit auch dann positiv beeinflusst,
wenn sie bei falscher Planung auftretende unübersehbare Störungen
wie Wärmeeintritt oder Blendung verursacht. Menschen, die unter
ungünstigen Lichtverhältnissen arbeiten, fühlen sich
demnach eher ermüdet, haben mehr Kopfschmerzen oder leiden häufiger
unter Konzentrationsschwäche. Je weiter der Arbeitsplatz im Rauminnern
und damit von Seitenfenstern entfernt liegt, desto stärker fallen
die Beschwerden aus.
Winterdepressionen entstehen ebenso infolge Lichtmangels. Die Erkrankung ist keine Ausnahmeerscheinung. Betroffen sind schätzungsweise etwa ein Viertel der Bevölkerung Mittel- und Nordeuropas. Winterdepressionen lassen sich erfolgreich mit natürlichem Licht therapieren. Daher kann man auch im Umkehrschluss davon ausgehen, dass unterbliebene positive Auswirkungen des natürlichen Lichts auf den menschlichen Körper zu Erkrankungen führen können. Die Historie der Rachitis und ihre Abhängigkeit vom Licht ist ein weiteres Beispiel.
Derzeit wird darüber hinaus die Wirkung auf die Entstehung von Brust-, Dickdarm- und Prostatakrebs diskutiert, bei denen eine geographische Abhängigkeit festgestellt wurde. So ist beispielsweise nachgewiesen worden, dass die Überlebensrate bei Brustkrebs dort höher ist, wo mehr Sonnenlicht auf den Menschen einwirkt.
Eine zweite Auswirkung betrifft die Melatoninproduktion des Körpers, die durch Lichteinwirkung beeinflusst wird. Das Hormon Melatonin steuert den Wach-Schlaf-Rhythmus. Künstliche Beleuchtung kann die natürliche Melatoninproduktion behindern, wenn sie in den Dunkelstunden genutzt wird. Dieser Effekt wiederum bewirkt eine Minderung der Östrogenproduktion bei Frauen, was eine Erhöhung des Brustkrebsrisikos nach sich zieht.
Diesbezügliche Wirkungen des Lichts stehen derzeit im Mittelpunkt des Interesses in der (Arbeits-)Medizin. Die noch vor wenigen Jahrzehnten von Arbeitsmedizinern vertretene Ansicht, dass der Ausschluss von Tageslicht keine negativen Auswirkungen auf die Gesundheit haben könne, wird heute ebenso wenig Gehör finden, wie die Behauptung, man könne mit künstlichen Lichtquellen tageslichtähnliche Situationen schaffen. Vielmehr ist damit zu rechnen, dass die medizinische Forschung noch weitere Erkenntnisse über die positive Wirkung des natürlichen Lichts zu Tage fördern wird.
Tageslicht verbessert die Sehleistung
Die Sehleistung ist eine nicht
hinreichend genau festgelegte Größe. In der Lichttechnik
wird darunter in der Regel das Erkennen von Formen bzw. Kontrasten verstanden.
Die hierzu nötigen Leistungen des visuellen Systems sind u.a. Sehschärfe,
Unterschiedsempfindlichkeit, Formempfindlichkeit, Wahrnehmungsgeschwindigkeit
und die Anpassungsgeschwindigkeit des Auges an die Entfernung. Dabei
hängen die Leistungen des Auges in erheblichem Maße von dem
Leuchtdichtenniveau ab, das wiederum durch die "Intensität"
der Beleuchtung auf das Sehobjekt bestimmt wird. Daher beruhen die meisten
lichttechnischen Vorgaben - so auch die Bestimmungen der Normen - auf
der Beleuchtungsstärke. Dieses Vorgehen hat mehrere Nachteile:
- Die Beleuchtungsstärke
als integrale Größe bestimmt die Leuchtdichte des beleuchteten
Objektes nur dann, wenn dieses eben und vollkommen matt ist. Dies
ist aber nicht der Normalfall in der Arbeits- und Lebensumwelt. Wenn
ein Sehobjekt keine matte Oberfläche aufweist, kann das Licht
aus einer bestimmten Richtung die Wirkung des Lichts aus einer anderen
mindern oder sogar zunichte machen.
- Für die Berechnung
der Beleuchtungsstärke ist es unerheblich, ob das Licht aus einer
großen Fläche mit einer relativ geringen Leuchtdichte (z.B.
Oberlichtöffnung) einfällt oder aus einer kleinen mit entsprechend
hoher Leuchtdichte (z.B. künstliche Beleuchtung mit energieeffizienten
modernen Lampen). Nicht so für den Sehvorgang: Die Gefahr einer
Direkt- oder einer Reflexblendung auf beleuchteten Objekten ist bei
kleinen Lichtquellen hoher Leuchtdichte ungleich größer.
- Was unter dem Begriff Sehleistung
gefasst wird, umfasst z.B. nicht das Farberkennen bzw. das Formenerkennen
von körperlichen Objekten. Daher beruht die Erhöhung der
Lichtausbeute moderner Energiesparlampen auf einem physikalischen
Kunstgriff. Der Effekt wird zu einem erheblichen Teil mit einer Verschlechterung
der Farbwiedergabe erkauft.
Was als Sehleistung bezeichnet
wird, stellt somit die Unterstützung einiger elementarer Funktionen
des Auges dar, die teilweise zu Lasten wichtiger Funktionen wie z.B.
Farberkennen geht. Will man eine Tageslicht- mit einer Kunstlichtinstallation
üblicher Art vergleichen, muss man allein wegen der Berücksichtigung
der Farbwidergabe-Eigenschaften die Kosten für das Kunstlicht etwa
um 60 Prozent höher ansetzen. Und wenn man Oberlichter mit künstlicher
Beleuchtung im Sinne der gesamten Leistungsfähigkeit des Auges
einschließlich dem Erkennen von Formen und der Reflexblendung
vergleicht, kann man in etwa ein Lux künstliches Licht mit zwei
Lux Tageslicht gleichsetzen. Überschlägig gerechnet, erreicht
man also die gleiche Sehleistung mit der Hälfte der Beleuchtungsstärke.
Wenn man noch dazu berücksichtigt, dass Licht immer mit einer selten
erwünschten Beigabe von Wärmestrahlung verbunden ist, die
bei Tageslicht pro Lux wesentlich geringer ausfällt (ca. ein Drittel),
wird die Überlegenheit des Tageslichts noch deutlicher.
Das bedeutet, dass eine Beleuchtung mit Oberlichtern allein schon
auf Grund der Sehleistung einer üblichen künstlichen Beleuchtung
überlegen ist.
Dynamik des Tageslichts
Im Rahmen der Entstehung von
Großraumbüros in den 70-er Jahren wurde bereits die Konstanz
der Umgebungsbedingungen diskutiert. Der Mensch sollte ungestört
von widrigen Umständen seiner Arbeit nachgehen können. Aus
diesem Grund wurde nicht nur eine wohl temperierte Umgebung geschaffen,
sondern auch eine ständig gleich beleuchtete. Ziel war letztlich
die Erhöhung der Arbeitsleistung. Bei genauerem Hinsehen stellte
man allerdings fest, das die gleichen Mittel, die Experten für
die Rationalisierung der Arbeit einsetzten, auch bei der Hühnerzucht
angewendet wurden. Selbst eine fundierte und viel zitierte Publikation
des Direktors des Instituts für Augenheilkunde der Universität
von London, Weston, konnte zunächst daran nicht viel ändern.
Weston schrieb 1954 übersetzt: "Unterschiedliche Helligkeitsverteilungen,
unterschiedliche Helligkeitsniveaus gelten als ermüdend und einschläfernd.
Um dies zu vermeiden, unterdrückt man visuell stimulierende Veränderungen
in der Umgebung. Aber Veränderung ist sogar mehr als die Würze
des Lebens, sie ist die unverzichtbare Bedingung bewussten Lebens."
Diese Veränderung der visuellen Umwelt liefert das Tageslicht ohne
weiteres Zutun. Während man früher erfolglos versucht hat,
die Dynamik des Tageslichts möglichst vollkommen zu beseitigen,
versucht man heute, diese sogar künstlich nachzuvollziehen. Vor
diesem Hintergrund noch einmal Weston: "Befürworter des in
Mode gekommenen Helligkeits-Engineering haben empfohlen, dass ideale
visuelle Bedingungen dann herrschen, wenn eine gleichförmige Helligkeit
im Gesichtsfeld hergestellt wird. Es gibt nichts in der Physiologie,
was diese Vorstellung unterstützt. (...) Es gibt eine inhärente
Eigenschaft der modernen künstlichen Beleuchtung, die nicht anstrebenswert
ist. Das ist ihre Konstanz - eine viel gelobte Eigenschaft, von der
behauptet wird, sie begründe die Überlegenheit der künstlichen
Beleuchtung gegenüber der wechselhaften natürlichen Beleuchtung.
Jedoch, auch wenn Konstanthaltung von Bedingungen für einige kritische
Sehaufgaben anstrebenswert ist, Konstanz ist eine nervtötende und
abstumpfende Eigenschaft der künstlichen Beleuchtung."
Diese Zeilen stammen aus einer der am häufigsten zitierten Publikationen
auf dem Gebiet der Lichttechnik. Ihre Botschaft wurde aber für
ein halbes Jahrhundert überhört.
© 2001 Dipl.-Ing.
Gisela Çakir