Licht und Lernen
Ein heller Kopf dank pfiffigem Licht

Ohne Licht läuft beim Lernen wenig – die richtige Beleuchtung kann besonders im Schulbau die Leistungsfähigkeit und den Lernerfolg der Schüler verbessern. Gutes Licht wirkt gleich auf mehreren Ebenen: Es ermöglicht uns die visuelle Wahrnehmung, das Aufnehmen, Verarbeiten und Abspeichern von Informationen. Licht kann aktivieren und entspannen, unser Wohlbefinden steigern und die Konzentrationsfähigkeit verbessern. Oder kurz ausgedrückt: Licht sorgt für helle Köpfe. Der Beitrag fasst die neuesten Erkenntnisse in diesem Bereich zusammen.

Licht aktiviert und beruhigt

Die Forschung weiß heute, wie Licht auf den menschlichen Organismus wirkt. Es beeinflusst den sogenannten circadianen Rhythmus – eine Art innere Uhr, die über 24 Stunden läuft. Das Schlafhormon Melatonin ist dabei der Katalysator für alle Prozesse im Körper. Es steuert unsere Wach- und Schlafphasen. Die Bildung von Melatonin wird wesentlich vom Licht beeinflusst. So sollten Kinder und Jugendliche, die schlecht einschlafen, vor dem Zubettgehen nicht zu viel Zeit in hell erleuchteten Räumen, wie bspw. dem Badezimmer, verbringen: Denn das Licht unter-drückt die Melatoninproduktion und macht schlicht und ergreifend munter.

Besonders die farbigen Anteile im Licht sind für den Biorhythmus entscheidend: Blaues Licht wirkt aktivierend, warmweißes Licht mit höheren Rotanteilen beruhigt. Bekommt der Körper immer dann das „richtige“ Licht, wenn sein Biorhythmus danach verlangt, führt dies tagsüber zu optimaler Leistungs-fähigkeit und nachts zu erholsamem Schlaf. Das eine bedingt letztlich das andere.

Dynamisches Licht für den Biorhythmus

Oft zwingt der Alltag dem modernen Menschen einen Takt auf, der seinen Biorhythmus durcheinanderbringt. Das fängt schon bei den Jüngsten an, die sich im Winter auf den Schul­weg machen, wenn es noch dunkel ist. Die innere Uhr steht bei einigen Schülern noch auf „Schlafen“, wenn der Lehrer schon volle Konzentration verlangt. Dynamisches Licht hilft hier bei der Synchronisation.

Aber kann künstliches Licht das Tageslicht ersetzen? Ja, das funktioniert schon sehr gut. Tageslicht lässt sich in seiner spektralen Zusammensetzung nachbilden, entsprechendes Kunstlicht erzielt beim Menschen eine vergleichbare Wirkung wie sein natürliches Pendant. Gleichwohl: Ein Spaziergang im Sommer bei wolkenlosem, azurblauem Himmel, der uns mit 100 000 Lux in Hochstimmung versetzt, ist nicht zu übertreffen. Nur, wie häufig gibt es solch eine Wetterlage in unseren Breitengraden?

Besonders in der Schule ist der Einsatz von dynamischem Licht wichtig. Wenn die innere Uhr nicht zum Tagesablauf der Schüler passt, äußerst sich das im Unterricht häufig durch Teilnahmslosigkeit oder Unruhe. Vor allem in den frühen Morgenstunden „dämmern“ einige Kinder noch dahin, weil ihr Melatoninspiegel noch nicht gesunken ist.

Hier kann Licht mit einem hohen Blauan­-teil Abhilfe schaffen. Lichtmanagementsys-teme messen das einfallende Tageslicht und bringen das Licht im Klassenraum auf das gewünschte Niveau. Sie regeln das Licht nicht nur in seiner Leuchtdauer und -inten-

sität, sondern auch hinsichtlich der Farbtemperatur. Durch eine gezielte Betonung der blauen Tageslichtanteile werden die Schüler in ihrem natürlichen Biorhythmus gestärkt und ihre Aufnahme- und Leistungsfähigkeit gesteigert.

Optimales Licht für Tafeln und Whiteboards

Aber nicht nur dynamisches Licht ist Voraussetzung für ein optimales Lernumfeld. An die folgende Situation erinnern sich bestimmt noch viele von uns: Ein Mitschüler, mit dem man gemeinsam in einer der hinteren Reihen saß, knuffte einen mehr oder minder sanft mit dem Ellenbogen in die Seite, weil er die Aufgaben an der Tafel nicht lesen konnte. Nicht immer lag es an der krakeligen Handschrift des Lehrers. Schatten, Reflexionen oder eine punktuell zu hohe Lichtstärke sorg­ten für wiederholtes Rätselraten. Effektives Lernen sieht anders aus.

Abhilfe schafft hier die Erhöhung der vertikalen Beleuchtungsstärke. Im Mittel sollte sie an der Tafel 500 Lux betragen, um eine ausreichend helle und vor allem gleichmäßige Beleuchtung sicherzustellen. Neben den grünen Tafeln finden sich in Unterrichtsräumen zunehmend auch sogenannte Whiteboards mit weißer Tafelfläche. Sie benötigen zwar weniger Licht, sind jedoch anfällig für Reflexionen. Bei Leuchten, die das verhindern, ist auf die richtige Anordnung zu achten, sie müssen gut abgeschirmt sein und sollten –

je nach Einsatz – einzeln dimmbar sein.

Moderne Medien mit besonderen

Anfor­derungen

Auch Reflexionen in Computerräumen führen schnell zu ermüdeten Augen und nachlassender Konzentration. Blendfreies Sehen ist besonders wichtig. Große Kontraste gilt es zu vermeiden. Lichtquellen, die über einen hohen Indirektanteil verfügen, sind zu bevorzugen. Grundsätzlich gilt es, eine Balance zwischen der Helligkeit des Monitors und der des Arbeitsplatzes herzustellen. Dadurch

werden die Augen geschont und man kann länger konzentriert arbeiten. Mit dem Einzug neuer Unterrichtsformen muss sich das Licht im Klassenzimmer an neue Gegebenheiten anpassen. Werden bspw. mit dem Beamer Präsentationen oder Filme gezeigt, kann mit modernen Lichtmanagementsystemen schnell und unkompliziert auf die jeweils passende Lichtszene umgestellt werden.

Intelligentes Licht passt sich der Situation an

Die Schalt- und Steuerungszentrale in einem modernen Klassenzimmer sollte daher ein

tageslichtabhängiges Lichtmanagementsys-tem sein. Es reguliert nicht nur das auf die

innere Uhr abgestimmte biologische Licht, sondern stellt auch das für die jeweilige

Unterrichtssituation passende Lichtszenarium zur Verfügung. Durch eine automatische

Anpassung der Lichtmenge hilft es beim

Energiesparen – und das „just in time“!

Sensoren messen das einfallende Tageslicht. Dies könnte so aussehen: Im dunkleren Bereich an der Innenwand arbeiten die Leuch­ten mit voller Leistung. An den Tischen in der Mitte werden sie gedimmt, während die Leuchten am Fenster ausgeschaltet sind. Das Ergebnis ist ein einheitliches Beleuchtungs­niveau, das den Sehbedürfnissen aller Schüler gerecht wird. Im Zusammenspiel mit

einer Präsenzregelung lassen sich so weit über 50 % der eingesetzten Energie gegenüber einer herkömmlichen Leuchte sparen.

LED überzeugen

Biologisch wirksames Licht ist keine alleinige Domäne konventioneller Lichtquellen. Auch LED-basierte Lösungen überzeugen hier. Vor allem weiß-weiß-gesteuerte LED-Leuchten haben sich bewährt, weil sie nicht nur den circadianen Rhythmus unterstützen, sondern auch besonders effizient sind. Entsprechende Leuchten verfügen in etwa über die gleiche Anzahl warmweißer und kaltweißer LEDs. Durch das Einstellen der gewünschten Farbtemperaturen lassen sich unterschiedliche Farbstimmungen erzeugen.

Egal, aus welcher Quelle das Licht stammt: Richtig eingesetzt gibt es wichtige Impulse für mehr Motivation, Leistungsfähigkeit und Wohlbefinden in der Schule. Wie dies in der Praxis aussieht und wie zusätzlich Kosten gespart werden können, demonstriert die Umsetzung eines intelligenten Beleuchtungskonzeptes im Freiherr-vom-Stein-Gymnasium in Münster.

Kostendurchblick für das

Freiherr-vom-Stein-Gymnasium

Zum 50-jährigen Standortjubiläum leistete sich das Freiherr-vom-Stein-Gymnasium im westfälischen Münster einen neuen Lebensraum des Lernens. Der Neubau im Stadtteil Gievenbeck sollte nicht nur harmonisch in die Umgebung eingebunden werden, sondern auch das pädagogische Konzept widerspiegeln. Dies wurde u. a. auch mit einem neuen Lichtkonzept umgesetzt.

Das Ergebnis kann sich sehen lassen: Das Erscheinungsbild des Gebäudekomplexes der Schule ist luftig und individuell. Und dieser Eindruck wird durch ein flexibles, akzentuierendes Lichtkonzept verstärkt. Meist linear angeordnete Leuchten strukturieren die Räume, geben Orientierungshilfe und sorgen für optimale Lichtverhältnisse. Das tageslichtabhängige Steuersystem sorgt für eine gleichbleibend angenehme Beleuchtung – und für eine positive Energiebilanz. Flankiert von den Kasernengebäuden auf der einen und den Wohnriegeln auf der anderen Seite, gliedert sich die Schule als signifikantes Bauvolumen in die Vorstadtbebauung ein.

Der Neubau im Detail

Geplant als breiter, aber lang gestreckter Baukörper, wird die Schule in verschiedene Bereiche aufgeteilt. Sie bieten Einzelnutzungen Platz, unterwerfen sich dennoch dem Gesamten und lassen Innen und Außen verschwimmen. Hierdurch entsteht ein neues Verständnis von Schule als Lebensbereich: kulturelles Wachsen und Werden im Gegensatz zu Bildung als abgegrenztem Bereich.

Der großzügige Vorplatz führt über eine leichte Rampe unter einem aufgeständerten Riegel hindurch in den zentralen, zu einem Drittel überdachten Innenhof des Schulkom-

plexes, direkt auf eine Sitzinsel mit Solitärbaum zu. Im Norden lenken zwei 1-geschossige Verbindungsflügel den Blick auf die großzügige Freitreppenanlage, die zu den Zuschauerrängen der Vierfachsporthalle führt. Vom südlichen Ende des Schulhofs gelangt man in die verglaste, 2-geschossige Pausenhalle, in der die Unterkante der Galerie – ähnlich den Raumkanten in den Fluren – mit einem Lichtband betont wird. In direktem räumlichem Bezug befindet sich die Aula mit Bühne und dazugehörigen Nebenräumen, hinter denen sich Musik- und Bandraum anschließen.

Durch diese räumliche Anordnung entstehen fließende Übergänge: von der Turnhalle über die große Freitreppe und den Schulhof bis hinein in die Pausenhalle und die Aula. Über das Erdgeschoss legen sich die beiden Geschosse für die Sekundarstufe I und II,

die jeweils dem Alter der Schüler entsprechend gestaltet sind und durch die Fachklassentrakte verbunden werden. Eine offene

Terrassenfläche und thematisierte Gartenhöfe lockern die Geschossigkeit auf und sorgen gleichzeitig für ein angenehmes Verhältnis von Offenheit und Geschlossenheit.

Das richtige Lichtkonzept für bessere

Konzentration

Die Beleuchtung unterstützt das Lernen. Lichtrechtecke leuchten die Sitzplätze der Schüler aus – gleichmäßige und reflexionsfreie Lichtverhältnisse sind die Folge. Daneben rücken separate Leuchten, Lehrerpult und Tafel in den Fokus. Ganz klar: Hier lernt es sich leichter. Tageslichtabhängige Regel-

systeme passen den künstlichen Lichtstrom dynamisch den jeweiligen Lichtverhältnissen an. Das Tageslicht trägt so dazu bei, bis zu 67 % Energie und damit Stromkosten zu sparen und weniger CO2 auszustoßen.

Weitere Lichtkonzepte für

Bildungseinrichtungen

Der Schulneubau des Schulzentrums Neckargemünd in Baden-Württemberg ist im Passiv­haus-Standard errichtet worden. Klassenräume und Verwaltung wurden mit energiesparen­den Leuchten ausgestattet. Das Objekt erhielt außerdem ein Lichtmanagementsystem, das seine Feuertaufe längst bestanden hat. Zusammen mit anderen technischen Einrichtungen, wie bspw. der kontrollierten Be- und Entlüftungsanlage, die die Zu- und Abluft über einen Wärmetauscher führt, weiß man sich auf dem richtigen Weg. Denn so geht kaum wertvolle Energie verloren – sei es

die Körperwärme der Schüler oder die Restwärme der Leuchten. Alles ist in diesen

Kreislauf mit eingebunden, wird sozusagen recycelt.

Wirtschaftlich gesehen lohnen sich Inves-titionen in Lichtmanagementsysteme auf

jeden Fall. Untersuchungen haben ergeben, dass sich die zusätzlichen Kosten bereits nach drei Jahren amortisiert haben. Das

sind Argumente, die auch bei Schulen

greifen, die in Zeiten leerer öffentlicher

Kassen schon seit längerem unter einem Investitionsstau leiden.

Auch das Gymnasium Sundern hat sich für den Austausch der kompletten Beleuchtungsanlage entschieden. Und das wurde auch höchste Zeit, wie Stephan Urny vom Amt für Gebäudewirtschaft der sauerländischen Stadt berichtet: „Die Schule wurde 1975 erbaut. Die seinerzeit gelieferten Beleuchtungssysteme haben sich eindeutig bewährt, waren aber nach 34 Jahren in puncto Wartungsfreundlichkeit und Energieeffizienz natürlich nicht mehr auf der Höhe der Zeit.“

Die Lichtspezialisten von Trilux statteten die fast 50 Klassenräume mit knapp 600 Leuchten inklusive Präsenzmeldern und

tageslichtabhängiger Steuerung aus. Berechnungen ergaben, dass sich durch die neue Anlage mehr als 60 000 kWh/a Strom ein-

sparen lassen. Gegenüber den alten Leuchten liegt das Einsparpotential in diesem Fall sogar bei 81 %. Eine beeindruckende Zahl, denn sie entspricht einem Einsparvolumen von jährlich etwa 11 000 €.

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