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Es werde Licht

Leistungsfördernd, stimmungsaufhellend, sogar heilend – richtig dosiertes Tageslicht tut dem Menschen erstaunlich gut. Experten verschiedenster Couleur bringen Licht ins Dunkel und bauen dabei auf die Natur.

 

Tageslicht kann Leben retten: Dies ist das Fazit von Forschern, die Patientinnen auf der Intensivstation einer Klinik im kanadischen Alberta beobachteten. Diejenigen, die in einem sonnendurchfluteten Zimmer lagen, überlebten einen Herzinfarkt deutlich häufiger als ihre Mitpatientinnen in düsteren Räumen und erholten sich zudem schneller. Zwar ist dies nur ein Puzzlestein, doch das im Laufe der Zeit gesammelte Wissen fügt sich Stück für Stück zu einem stimmigen Bild: Natürliches Licht wirkt sich positiv auf Gesundheit und Wohlbefinden aus.

Die Architektur befindet sich an der Schwelle eines neuen Zeitalters des Lichts.“
Cristobal Garrido
Experte für smartes Tageslichtmanagement in Gebäuden, BASF

Bereits vor 125 Jahren therapierte der skandinavische Arzt Niels Ryberg Finsen unter anderem Pocken mit Tageslicht – und erhielt dafür den Medizin-Nobelpreis. Und heute steuert die Forscherin und Architekturprofessorin Mariana Figueiro aus den USA mit ihrem Licht-Tisch neue Erkenntnisse bei. Das in den Raum strahlende Rechteck erinnert ein wenig an ein überdimensioniertes Smartphone, das auf vier glänzend-metallischen Beinen ruht. Sein Leuchten sorgte in einem Altenheim dafür, dass Alzheimer-Patienten, die daran saßen, ruhiger wurden, besser schliefen und weniger depressiv waren.

Figueiro beobachtet die positiven Wirkungen von Tageslicht in Umgebungen, in denen die meisten Störfaktoren kontrollierbar sind – wie im Krankenhaus oder Altenheim. Im Büroalltag ist das ungleich komplizierter, doch sie sieht auch hier positive Effekte. „Unsere Studien zeigen, dass Büroangestellte, die eine höhere Dosis Tageslicht erhalten, einen besseren Schlaf sowie weniger Depressionen und Stress erleben als diejenigen, die ihre Tage bei schlechten Lichtverhältnissen verbringen“, sagt Figueiro, die am Rensselaer Polytechnic Institute in New York forscht. Es sei jedoch schwieriger, den Zusammenhang zwischen erhöhter Lichtexposition und verbesserter Leistung nachzuweisen.   

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Seit der Wiedereröffnung 2014 wölbt sich eine Lichtkuppel aus Stahl und Glas über dem Fulton-Bahnhof in Manhattan, New York/USA

„Wir haben heute die technologischen Werkzeuge, um uns die vielen Effekte von Licht zu erschließen“, ergänzt Figueiro. Es sei ein Jammer, dass diese Ressource noch so wenig genutzt werde. „Licht“, betont der Hamburger Lichtplaner und Ingenieur Professor Peter Andres, „ist ein Grundnahrungsmittel.“

 

Das Know-how zu den Themen Licht und Energie aus unterschiedlichen Fachbereichen bündelt bei BASF der Architekt Cristobal Garrido. Smart Daylight Management heißt sein Start-up-ähnliches Projekt, das Lösungen zur optimalen Lenkung von Tageslicht entwickelt. „Die Architektur“, sagt ­Garrido, „befindet sich dank neuer Erkenntnisse an der Schwelle eines neuen Zeitalters des Lichts. Damit können wir endlich den Menschen und nicht mehr das Gebäude in den Fokus stellen.“

Lichtkonzepte gestern und heute


Ob in der Antike oder Moderne – Baumeister pflegten schon immer eine besondere Beziehung zu Licht.

Ägyptische Sonnenwunder

Die alten Ägypter planten den Felsentempel von Abu Simbel einst so, dass nur zwei Mal im Jahr für etwa 20 Minuten Sonnenstrahlen eindringen. Nur zum Zeitpunkt dieser Sonnenwunder fällt das Licht auf drei Götterstatuen, die aus dem 13. Jahrhundert v. Chr. stammen.

Gotisches Licht

Kirchenbauten transparent machen für die göttliche Weisheit: Diese Idee liegt den gotischen Kathedralen des Mittelalters zugrunde. Durch das Licht, das über große, farbige Glasfenster in den Innenraum dringt, sollten Gläubige die Ahnung einer höheren Wirklichkeit erfahren.

Künstliche Beleuchtung

Auf der Weltausstellung 1900 in Paris wurde zum ersten Mal elektrisches Licht als Beleuchtung für Architektur in großem Stil in Szene gesetzt. Der Eiffelturm erstrahlte weithin sichtbar in künstlichem Licht. Fortan sollten neue Gebäudeformen, die sich nicht am Tageslicht orientieren mussten, möglich werden.

Beleuchtung nach Biorhythmus

Drei Buchstaben sind es, die Lichtexperten unterschiedlichster Couleur elektrisieren: HCL. Das Kürzel steht für Human Centric Lighting, humanzentriertes Licht: eine Beleuchtung, die sich nach den Bedürfnissen des menschlichen Biorhythmus ausrichtet. Und drei Faktoren sind es, die dem weltweiten Trend HCL zum Durchbruch verhelfen könnten: Erstens ist es die Entdeckung amerikanischer Neurologen, die einen Rezeptor im Auge fanden, der nicht zum Sehen da ist, sondern die innere Uhr des Menschen steuert.

 

Eine Erkenntnis, auf der Forscher wie Figueiro aufbauen und stetig neues Wissen zutage fördern. Zweitens steht ein effizienter Umgang mit Energie unter Ausnutzung natürlicher Ressourcen wie Tageslicht schon länger auf der Agenda von Gebäudeplanern. Schließlich ermöglicht eine jüngere Innovation nun die praktische Anwendung dieser Erkenntnisse: Licht emittierende Dioden, kurz LEDs. Sie sind mittlerweile so ausgereift, dass sich Innenräume auch bei einem Mangel an Sonne so ausleuchten lassen, wie es natürlichem Licht entspricht. Einen zusätzlichen Schub könnte diese HCL-unterstützende Technologie dadurch erfahren, dass derzeit viele alte Leuchtmittel und Leuchten am Ende ihrer Lebensdauer angelangt sind und ausgetauscht werden müssen. „Gerade in öffentlichen Gebäuden gibt es nun oft einen Druck, umzurüsten“, weiß Andres, der Helligkeit in den Flughafen Hamburg oder in die Eingangsbereiche der Alten Pinakothek in München bringt.

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Mit seinen raumhohen Glasfronten strotzt der Hamburger Flughafen nur so vor Tageslicht. 

Lichtplanung, die sich am Menschen ausrichtet, ist dabei keineswegs ein schöngeistiges Wohlfühl-Projekt: Große Wohn- und Bürogebäude konkurrieren mittlerweile weltweit um Investoren. „Jeder will da ganz vorne sein“, sagt Cristobal Garrido. So beschäftigen Garrido wie auch die Konkurrenz zunehmend menschliche Kriterien: Fühlen sich Mitarbeiter in den Gebäuden wohl? Trägt die Bauweise zu ihrer Produktivität bei? Bisherige Lösungen, Tageslicht in Gebäude zu leiten, überzeugen den studierten Architekten ästhetisch kaum: „Das waren brachiale Eingriffe, die die Fassade zerstört haben – oder die kreative Freiheit der Architekten einschränken.“

 

Statt auf die Brechstange zu setzen, entwickelt Garrido mit seinem BASF-Team nun fein abgestimmte, modulare Lösungen zur Lichtlenkung, die sich sowohl kleinteilig in Bestandsbauten einfügen als auch als Gesamtsystem im Neubau einsetzen lassen. Erstes Element dabei ist eine Spezialfolie an der Fassade – mit Millionen winziger Spiegel, an deren optimalem Neigungswinkel Forscher wie Dr. André Kostro tüfteln. Die Folie soll so viel an Sonneneinstrahlung wie möglich über einen Lichtschacht ins Gebäudeinnere leiten.

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Abstrakte Lichtlinien durchziehen die Pinakothek der Moderne in München.

Eine vertrackte Aufgabe, denn einerseits darf dabei so wenig natürliches Licht wie möglich verloren gehen, andererseits ändert sich der Himmel ständig. „Was den Lichteinfall angeht, ist jedes Jahr, jeder Tag, ja jede Stunde anders“, sagt BASF-Innovationsforscher Kostro. Und jedes Gebäude, weshalb das BASF-Team gemeinsam mit den österreichischen Beleuchtungsexperten vom Unternehmen Bartenbach berechnet hat, wie sich Tausende Parameter – von Raumhöhen über Flächen bis zu Baumaterialien – auf das Funktionieren des Systems auswirken. Mit zwei bis sechs verschiedenen Folienkombinationen wollen die Forscher nun unterschiedlichen räumlichen wie geografischen Gegebenheiten von Nordschweden bis Südafrika gerecht werden.

Spieglein, Spieglein – in der Folie

Mit reflektierender Folie ausgekleidet sind auch die Lighttubes. Das sind Lichtröhren, die die Lichtstrahlen von draußen in die Tiefe des Gebäudes führen. Dieses natürliche Licht wird über sogenannte Luminaires, Leuchtkörper an der Decke, aufgenommen und in die fensterabgewandten Bereiche gelenkt. Sie sind umrandet von LEDs, die übergangsweise einspringen, wenn das natürliche Licht einmal nicht reicht. Das Smart Daylight Management von BASF soll mit einem ausgeklügelten Messsystem arbeiten, das lernfähig ist und individuelle Lichtvorlieben und -bedürfnisse der Menschen abspeichert und je nach Situation reagiert.

 

Zukunftsmusik? Keineswegs: Die Forscherin Figueiro experimentiert bereits mit einem Sensor-Armband, das misst, wie viel Tageslicht der Träger im Laufe eines Tages abbekommt – und wie sich das auf sein Wohlbefinden auswirkt. Ein erstaunliches Ergebnis: Obwohl die Büroangestellten in Bereichen mit Lichtverhältnissen arbeiteten, die den geltenden Normen und empfohlenen Lichtverhältnissen entsprachen, erhielten sie nicht genug Licht, um ihren Biorhythmus tagsüber auf Trab zu bringen.

Licht ist ein Grundnahrungsmittel.“
Professor Peter Andres
Lichtplaner, Hamburg

„In solchen Fällen könnte ein personalisierter Sensor helfen. Dieser kommuniziert mit dem Lichtsystem zu Hause, das dieses Defizit dann ausgleicht.“ Was Figueiro zufolge dabei allerdings nicht funktioniert: Das morgendliche Minus mit abendlicher Bestrahlung wieder aufzufüllen. „Lichtanteile, die am Morgen aktivierend wirken, können den Schlaf am Abend deutlich verzögern“, erklärt die Wissenschaftlerin, die daher von Tablet und Smartphone kurz vor dem Zubettgehen abrät. „Gute Lichtplanung bildet den natürlichen Tageslicht-­Rhythmus nach und ergänzt ihn, wo notwendig. Sie manipuliert nicht“, betont Andres.

 

Wer etwa Schüler, wenn sie müde werden, einer massiven Lichtdusche aussetze, betreibe Lichtdoping. „Das ist in etwa so, als würde man Kindern Espresso in die Schulmilch geben.“ Und das geht natürlich nicht. Garrido ergänzt: „Smartes Lichtmanagement heißt stattdessen, den natürlichen Tages- und Nachtkreislauf zu unserem Vorbild zu machen.“

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