Studie zur Leuchtdichteverteilung an Bildschirmarbeitsplätzen

Studie zurLeuchtdichteverteilungan Bildschirmarbeitsplätzen

Fachgebiet Bauphysik und Technischer AusbauProfessor Andreas Wagner

Institut für Industrielle BauproduktionProfessor Dr. Niklaus Kohler

vorgelegt von Cornelia MoosmannKarlsruhe, Juni 2003

korrigierte Fassung

Diplomarbeit an der Universität Fridericiana Karlsruhe (TH)Fakultät für Architektur

Leuchtdichteverteilung an Bildschirmarbeitsplätzen 2

1 Duden (2001): Das Herkunftswörterbuch. Etymologie der deutschen Sprache

blind: Das gemeingermanische Adjektiv mittelhochdeutsch blīnt bedeutete ursprünglich wohl »undeutlich schimmernd, fahl« und gehörte wahrscheinlich zu der erweiterten indogermanischen Wurzel *bhel- »schimmernd, leuchtend, glänzend«. Zu dem gemein-germanischen Adjektiv gehört das Bewirkungswort blenden (eigentlich »blind machen«).1


Herrn Dipl.-Ing. Arne Abromeit danke ich sehr für die Erweiterung der benutzten Bildauswertungs-Software umFunktionen zur Analyse von Bildbereichen und um die Berechnung von Lagemaßen.

Bei Frau Dipl.-Psych. Alexandra Bernhardt möchte ich mich für die Unterstützung bei der Wahl eines geeignetenTests zur Messung der aktuellen Beanspruchung und besonders für die Hilfe bei der Wahl geeigneterstatistischer Methoden bedanken.

Herrn Dipl.-Ing. Thomas Gropp danke ich für die Hilfe im Umgang mit MySQL-Datenbanken.

Besonders bedanken möchte ich mich bei Herrn Dr. sc. nat. ETH Christoph Schierz für seine Bereitwilligkeit, überden Fragebogen und die Auswertung der Leuchtdichtebilder zu diskutieren und für seine Hilfe bei der Suche nachgeeigneter Literatur.

Herrn Dipl.-Ing. Mathias Wambsganß danke ich für seine Unterstützung, die die Arbeit oft erleichtert hat.

Vielen Dank der Hochschulgemeinschaft für Lichttechnik an der Universität Karlsruhe e.V. für die finanzielleUnterstützung bei der Anschaffung der Leuchtdichtekamera, ohne die diese Arbeit nicht möglich gewesen wäre.

Vielen Dank auch Herrn Friedrich Jäger, der die Befragung der Mitarbeiter der DB Netz AG in Karlsruheermöglicht hat, und allen Mitarbeitern, die an der Befragung teilgenommen haben.


Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung 6

2 Grundlagen zur Blendung 8 2.1 Beleuchtungsstärke E und Leuchtdichte L 8 2.2 Raumwinkel Ω 9 2.3 Modell zum subjektiven Erleben visueller Reize 9 2.4 Physiologische Blendung 10 2.5 Psychologische Blendung 11 2.6 Reflexblendung 11 2.7 Das Gesichtsfeld 12

3 Blendungsbewertungsverfahren 13 3.1 Blendung durch kleine Lichtquellen 13 3.1.1 Allgemeine Blendungsformel 13 3.1.2 Positionsindex 14 3.1.3 Discomfort Glare Rating 14 3.1.4 British Glare Index 15 3.1.5 Leuchtdichtegrenzverfahren 15 3.1.6 CIE Glare index 16 3.1.7 Unified Glare Rating 16 3.1.8 Zusammenfassung 17 3.2 Blendung durch großflächige Lichtquellen 17 3.2.1 Daylight Glare Index DGI 18 3.2.2 New Daylight Glare Index DGIN 21 3.2.3 Predicted Glare Sensation Vote PGSV 22 3.2.4 Grenzwerte von Fensterleuchtdichten 23 3.2.5 Zusammenfassung 23

4 Methodik 25 4.1 Hypothesen 25 4.2 Befragung 26 4.2.1 Kurzfragebogen zur aktuellen Beanspruchung (KAB) 27 4.2.2 Fragen zur momentanen Situation 28 4.2.3 Allgemeine Angaben 28 4.2.4 Interview 29 4.3 Messung der physikalischen Werte 29 4.3.1 Leuchtdichte 29 4.3.2 Zylindrische Beleuchtungsstärke 31 4.3.3 Horizontale Beleuchtungsstärke 32 4.4 Versuchskollektiv 32


5 Auswertung der Daten 35 5.1 Ermittlung der Leuchtdichten 35 5.1.1 Erzeugung der Leuchtdichtebilder 35 5.1.2 Berechnung der Leuchtdichtedaten 36 5.1.3 Untersuchte Größen 36 5.1.4 Ermittlung des Raumwinkels 39 5.1.5 Ermittlung der Leuchtdichte-Lagemaße 40 5.1.6 Fenster 41 5.1.7 Leuchten 46 5.1.8 Hintergrund 46 5.1.9 Arbeitsplatz 47 5.2 Datenbank 48 5.3 Statistische Verfahren und Fragestellungen 49 5.3.1 Kontingenztafeln 49 5.3.2 Kategorisierung der Daten 51 5.3.3 Mittelwertsunterschiede 52 5.3.4 Art und Gewichtung der Daten 52 5.3.5 Untersuchte Fragestellungen 54

6 Resultate 56 6.1 Raum und Raumgestaltung 56 6.2 Helligkeitsniveau 62 6.3 Blendung 70 6.4 Fragen zur Überprüfung der Bewertungen 83 6.5 Leuchtdichteverteilung innerhalb der Blendquelle 86

7 Fazit 89

8 Verzeichnisse 91 8.1 Literaturverzeichnis 91 8.2 Abbildungsverzeichnis 93 8.3 Diagrammverzeichnis 94

9 Anhang 95 9.1 Fragebogen 9.2 Abdruck der ausgewerteten Leuchtdichtebilder


1 Einleitung Tageslicht hat durch den Wechsel von Lichtfarbe, -stimmung und -intensität eine positive Wirkung auf den Menschen. Fenster werden von den meisten Menschen geschätzt: sie sind Tageslichtquelle und bieten Sichtkontakt nach außen. Diese positive Bewertung von Fenstern und Tageslicht ist ein Argument für mehr Tageslicht im Büro. Dort besteht aber insbesondere an Bildschirmarbeitsplätzen die Gefahr von Blendung durch helle Fensterflächen. Die Diskussion um die DIN EN 12464 "Beleuchtung von Arbeitsstätten", die seit März diesen Jahres Deutsche Norm ist, rückte das Thema zusätzlich ins Blickfeld. Sie bietet zur Blendung durch Tageslicht nur einen Hinweis: "Um die Blendung durch das durch die Fenster fallende Tageslicht zu vermeiden, sind gegebenenfalls Abschirm-maßnahmen vorzusehen."2 Es fällt auf, dass sehr viele Untersuchungen zur Blendung durch Kunstlicht durchgeführt wurden - die auch zu entsprechenden Bestimmungen geführt haben -, jedoch nur sehr wenige Untersuchungen zur Blendung durch Fenster. Mit einer von der TechnoTeam GmbH3 weiterentwickelten und zusätzlich mit einem Fischauge-Konverter versehenen Digitalkamera ist es möglich, durch ein bildgebendes Verfahren Leuchtdichtesituationen zu erfassen. Dieses Verfahren bietet eine unkomplizierte Möglichkeit, Lichtsituationen abzubilden. Dadurch bietet es auch die Möglichkeit, die Laboruntersuchungen zur Blendung durch Felduntersuchungen zu ergänzen. Mit den herkömmlichen Messgeräten konnten schon aus Gründen des Messaufwandes kaum Felduntersuchungen durchgeführt werden.

Abbildung 1: Beispiel eines Leuchtdichtebildes in Falschfarbendarstellung

Das bildgebende Verfahren hat außerdem den Vorteil, dass die Lichtsituation nicht mit Hilfe von eher abstrakten Indices, Leuchtdichten und Raumwinkeln beschrieben werden muss, sondern als Leuchtdichtebild konkreter dargestellt werden kann. Diese Möglichkeit, eine Blendungssituation darzustellen, ist sehr anschaulich und dadurch leichter verständlich. Der Umgang mit visuellen Darstellungen entspricht zudem der Arbeitsweise vieler Architekten besser als der Umgang mit abstrakten Kennzahlen. 2 DIN EN 12464-1:2003-03: Beleuchtung von Arbeitsstätten. S. 11 3 TechnoTeam Bildverarbeitung GmbH, Ilmenau


Das bildgebende Verfahren ist prinzipiell auch im Modell unter einem künstlichen Himmel einsetzbar und kann eine "haptische" Alternative zur Simulationssoftware bieten. Feldversuche ermöglichen die Untersuchung des Einflusses von Umgebungsbedingungen auf die Bewertung von Blendsituationen. Unter Laborbedingungen ist der Einfluss dieser "Störgrößen" eliminiert. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Feldversuch zur Beurteilung von Blendungssituationen durchgeführt. Diese Untersuchung sollte prüfen, ob im Alltag Zusammenhänge zwischen Leuchtdichteverhältnissen und Nutzerbewertung bestehen. Ausgangspunkt war die Hypothese, dass Laborergebnisse nicht uneingeschränkt auf den Alltag übertragbar sind. Zur Messung von Umgebungseinflüssen musste ein Fragebogen entwickelt werden, der objektive Kriterien und subjektive Bewertungen einer Situation ermittelt. Die erhobenen Daten sollen die Prüfung von statistischen Zusammenhängen zwischen Leuchtdichte-verhältnissen und subjektiv abgefragter Nutzerakzeptanz ermöglichen. Eine weitere Aufgabe war die Entwicklung einer standardisierten EDV-gestützten Bildauswertung, mit der die Leuchtdichtebilder ausgewertet werden können. Es stellte sich die Frage, für welche Bereiche eines Bildes eine Auswertung sinnvoll ist. Eine weitere Frage, die das bildgebende Verfahren aufwirft, ist die Wahl des für die empfundene Blendung relevanten Leuchtdichte-Lagemaßes. Die herkömmlichen Leuchtdichtemessgeräte geben die mittlere Leuchtdichte an, die auf einen Sensor fällt. Das Leuchtdichtebild dagegen enthält sehr viel mehr Informationen: auch die Verteilung der Leuchtdichten innerhalb einer Blendquelle ist enthalten und ermöglicht beispielsweise die Untersuchung des Einflusses von Maximalwerten. Zum Abschluss der Arbeit wurde anhand einiger Fragestellungen geprüft, ob statistische Zusammenhänge zwischen den aus objektiv gemessenen Leuchtdichteverhältnissen ermittelten Werten und der subjektiv abgefragten Nutzerakzeptanz vorhanden sind. Untersucht wurde auch, ob die im Labor entwickelten Blendungsformeln und Leuchtdichtegrenzwerte auf die Situation am Arbeitsplatz übertragbar sind, oder ob sie durch den Einfluss von Umgebungsbedingungen und Störfaktoren ihre Gültigkeit verlieren.


2 Grundlagen zur Blendung Blendung wird durch helle Flächen im Gesichtsfeld hervorgerufen und kann als physiologische Blendung oder als psychologische Blendung erfahren werden. Diese Blendungsarten und ihre Ursachen werden im Folgenden erläutert. Zur Klärung der für Blendungsformeln relevanten physikalischen Größen werden ihre Definitionen angeführt.

2.1 Beleuchtungsstärke E und Leuchtdichte L "Die Beleuchtungsstärke E ist das Maß für die auf eine Fläche auftretende Lichtstromdichte, d.h. das Verhältnis des auf diese Fläche einfallenden Lichtstroms zur Größe der Fläche A."4

A

E Φ=

mit E Beleuchtungsstärke [lx = lm/m²]

Φ Lichtstrom [lm] A Fläche [m²] "Die Leuchtdichte L ist ein Maß für den Helligkeitseindruck, den das Auge von einer selbst leuchtenden Lichtquelle oder einer beleuchteten Fläche hat. Sie kennzeichnet das Verhältnis der Lichtstärke einer Lichtquelle oder einer reflektierenden Fläche zur »gesehenen« Fläche A' und beschreibt damit die Blendung."5

'AIL =

mit L Leuchtdichte [cd/m²]

Ι Lichtstärke [cd] A' "gesehene" Fläche [m²]

Lichtstrom

Lichtstärke

Beleuchtungsstärke

Leuchtdichte

Abbildung 2: Zusammenhang zwischen Beleuchtungsstärke und Leuchtdichte (nach Pistohl)

4 Pistohl (1997): Handbuch der Gebäudetechnik, Band 1. S. G5 5 Pistohl (1997): Handbuch der Gebäudetechnik, Band 1. S. G6


2.2 Raumwinkel Ω Der Raumwinkel Ω ist definiert als Quotient der Kalottenfläche A mit dem Quadrat des Radius r. Seine Einheit ist Steradiant [sr].

0*²

Ω=ΩrA

mit Ω Raumwinkel [sr]

A Fläche auf der Kugeloberfläche [m²] r Radius der Kugel [m] Ω0 1 Steradiant [sr]

Abbildung 3: Steradiant

1 Steradiant Ω0 ist jener Raumwinkel, der aus einer Kugel mit dem Radius r eine Kugelkalotte mit der Fläche r² ausschneidet. Bei einer Kugel mit einem Radius von 1 m nimmt eine Fläche auf der Kugeloberfläche von 1 m² einen Raumwinkel von 1 sr ein. Ein 1 m² großes Fenster im Abstand von 1 m zum Betrachter nimmt entsprechend einen Raumwinkel von etwas weniger als 1 Steradiant ein – die auf eine gedachte Kugeloberfläche projizierte Fläche ist kleiner als die Fensterfläche.

2.3 Modell zum subjektiven Erleben visueller Reize Ein Modell zur Abbildung visueller Reize über das Auge in die Konzepte der menschlichen Wahrnehmung liefern Schierz und Krüger: "Die objektive Welt wird in Form eines visuellen Reizes über das Auge mittels verschiedener Such-, Analyse- und Synthesestrategien in die subjektive Welt der Konzepte abgebildet."6 Mentale Konzepte möglicher Umweltgestaltungen liegen nach der Theorie der "Look-Up"-Wahrnehmung bereits vor. Sie beruhen auf Seherfahrungen, die der Mensch im Laufe der Evolution gemacht hat, sowie auf persönlichen Erfahrungen seit der Geburt und in der unmittelbaren Vergangenheit. Diese subjektive Welt wird gleichzeitig emotional bewertet (affektive Bewertung) und attribuiert.

6 Schierz, Krüger (1995): Wahrnehmung und Beurteilung künstlich beleuchteter Räume. S. 7


objektive Welt (Reiz)

subjektive Welt (mentale Konzepte)

Attribuierung(z.B. altmodisch vs. modern)

affektive Bewertung (z.B. angenehm vs. unangenehm)

Empfindung

Wahrnehmung

Abbildung 4: Modell spezifischer sensorischer Wirkungen auf die subjektive Welt der

Konzepte und deren Bewertung (nach Schierz, Krüger7)

Die Suche nach bekannten Konzepten für wahrgenommene Reize kann erklären, warum man sich durch Blendquellen, die weniger Informationen bieten, stärker belästigt fühlt.

2.4 Physiologische Blendung Führt eine Beleuchtungssituation dazu, dass eine Sehfunktion wie z.B. die Unterschiedsempfindlichkeit oder das Auflösungsvermögen messbar beeinträchtigt wird, so spricht man von physiologischer Blendung. Über die quantitative Erfassung der Verschlechterung einer Sehfunktion lässt sich das Ausmaß der physiologischen Blendung subjektiv ermitteln.8 Blendung entsteht dadurch, dass das von einer Blendquelle kommende Licht an den Grenzflächen, Streuzentren und an Inhomogenitäten des Brechungsindex der Augenmedien gestreut wird, und Licht an Stellen auf der Netzhaut kommt, die außerhalb des geometrisch-optischen Bildes der Blendquelle liegen. Dieses Streulicht legt sich wie ein Lichtschleier sowohl auf das Bild des Sehobjektes als auch des Umfeldes. Es entsteht ein Bild, als ob die Umfeldleuchtdichte erhöht worden wäre.

Abbildung 5: Streulichtentstehung in den Augenmedien (nach Wehmeyer9)

Bei Blendwinkeln über 5° dominiert nach Wehmeyer (1985) der Einfluss des Brechungsindex' des Glaskörpers, bei kleineren Winkeln gewinnt das Streuverhalten von

7 Schierz, Krüger (1995): Wahrnehmung und Beurteilung künstlich beleuchteter Räume. S. 8 8 Wehmeyer (1985): Objektive Messungen zur physiologischen Blendung. S. 3 9 Wehmeyer (1985): Objektive Messungen zur physiologischen Blendung. S. 6


Hornhaut und Linse zunehmend an Bedeutung. Die Streulichtentwicklung nimmt mit dem Alter der Testpersonen deutlich zu. Die visuelle Beeinträchtigung des Betroffenen lässt sich daraus jedoch nicht ermitteln. Neuronale Wechselwirkungen der Rezeptoren innerhalb der Netzhaut oder auch auf einem höheren Niveau der visuellen Informationsverarbeitung wurden als Ursache für die Verschlechterung der Sehleistung diskutiert, können aber mittlerweile nach Wehmeyer ausgeschlossen werden.

2.5 Psychologische Blendung Psychologische Blendung ("discomfort glare") liegt vor, wenn ein Kollektiv von mehreren Versuchspersonen eine Lichtsituation mehrheitlich als "gerade unangenehm" oder schlechter bewertet, aber keine Verschlechterung irgendeiner Sehfunktion vorliegt. Unmittelbare Rückschlüsse auf die Beurteilung dieser Situation durch den Einzelnen sind nicht möglich.10 Die Ursachen für psychologische Blendung sind noch nicht gänzlich erforscht. Die in Alter zunehmende Streulichtentwicklung in den Augenmedien trägt deutlich dazu bei. Das maximale Leuchtdichtenverhältnis von Blendlichtquelle zu Hintergrund, bei dem noch keine unangenehme Blendung ("discomfort glare") eintritt, verändert sich von 1000:1 bei einundzwanzigjährigen Probanden zu 100:1 bei einundfünfzigjährigen.11

2.6 Reflexblendung Physiologische und Psychologische Blendung kann nicht nur durch direkte Blendung durch Fenster oder Leuchten hervorgerufen werden, sondern auch durch die Spiegelung hell leuchtender Flächen auf reflektierenden Oberflächen. Zum Erkennen eines Objektes sind Leuchtdichteunterschiede erforderlich. Papier, dass glänzt und stark leuchtende Flächen reflektiert, kann das Lesen von Texten unmöglich machen. Dieses Phänomen wird mit Reflexblendung bezeichnet.

10 Wehmeyer (1985): Objektive Messungen zur physiologischen Blendung. S. 3 11 Wilson: Visual Comfort and Energy Saving – Visual Quality, Glare and Contrast. S. 3


2.7 Das Gesichtsfeld "Gesichtsfeld" bezeichnet den Bereich, der wahrgenommen werden kann, wenn man geradeaus schaut. Das Gesichtsfeld ist asymmetrisch. Seitlich wird der Bereich bis 100° rechts bzw. links der Blickachse wahrgenommen, während nur 60° oberhalb und 70° unterhalb der Blickrichtung gesehen werden können.

Abbildung 6: Gesichtsfeld

Die Genauigkeit der Wahrnehmung unterscheidet sich, je nachdem ob ein Gegenstand sich im zentralen Bereich befindet (hell dargestellt), im Bereich, der von beiden Augen wahrgenommen wird (hellgrau dargestellt), oder in den Randbereichen, die nur von einem Auge gesehen werden (dunkelgrau dargestellt). Für den Helligkeitseindruck gilt der Bereich bis 40° über einer horizontalen Linie durch die Augen als besonders wichtig.12

12 Wilson: Visual Comfort and Energy Saving – Visual Quality, Glare and Contrast. S. 2


3 Blendungsbewertungsverfahren Um zu erfahren, welche Größen in Laborversuchen Blendung verursachen, wurden die bekannten Blendungsformeln untersucht. Die Größe der dargebotenen Blendquelle war zu Beginn der Blendungsforschung klein, erst Anfang der sechziger Jahre wurden auch Untersuchungen zur Blendung durch großflächige Lichtquellen durchgeführt. Diese Unterteilung wurde bei der folgenden Darstellung der gebräuchlichen Indices in ihrem zeitlichen Zusammenhang ebenfalls vorgenommen.

3.1 Blendung durch kleine Lichtquellen Die Formeln und Sachverhalte in diesem Abschnitt sind der CIE-Publikation Nr. 55 (1983); Hesse et al (1998): "Blendungsbewertungsverfahren und UGR-System" sowie Kokoschka (1999): "Zur Relevanz der empfohlenen UGR-Grenzwerte" entnommen.

3.1.1 Allgemeine Blendungsformel Die Erforschung der Blendung begann Anfang des letzten Jahrhunderts in Nordamerika und England. Dabei wurden die Auswirkungen von Blendung auf die Sehleistung untersucht und nach einer Formel zur Vorhersage von Blendwirkungen geforscht. Die Differenzierung zwischen physiologischer und psychologischer Blendung gibt es erst seit Ende der dreißiger Jahre. Grundlage der Blendungsbewertung sind Blendungsskalen, bei denen Versuchspersonen eine Lichtsituation einer von mehreren Blendungskategorien von "nicht merkbar" (imperceptable) bis "unerträglich" (intolerable) zuordnen. Skalen dieser Art werden als Pseudo-Intervallskalen bezeichnet, weil man davon ausgeht, dass die Versuchspersonen die Skala in gleichgroße Intervalle unterteilen. Der Blendungsgrad wird durch das Eintreten der jeweiligen Blendungsempfindung bestimmt (gerade merkbar, gerade störend). In den vierziger bis siebziger Jahren wurde in Amerika und Europa mit unterschiedlichen Methoden geforscht. In Nordamerika etablierte sich beispielsweise eine kurzzeitige Darbietung der Blendlichtquelle, die europäischen Forscher arbeiteten überwiegend mit kontinuierlichen Darbietungen. Dementsprechend unterscheiden sich auch die Ergebnisse, obwohl alle Forschungen von denselben Einflussgrößen und Wechselwirkungen ausgingen, wie sie in der allgemeinen Blendungsformel enthalten sind. Die Unterschiede der Methoden und der damit erzielten Resultate wirken sich auf die Größe der Konstanten aus. 13 allgemeine Blendungsformel:

mb

nms

PLL

G**

~Ω

mit G Blendungsgrad

Ls Blendquellenleuchtdichte [cd/m²] Lb Hintergrundleuchtdichte [cd/m²] Ω Raumwinkel, unter dem die Blendquelle gesehen wird [sr] P Positionsindex nach Guth [1 < P < 16.2] m, n Konstanten (1.5 < m < 2.3 ; 0.5 < n < 0.8) 13 Hesse et al. (1998): Blendungsbewertungsverfahren und UGR-System. S. 8


3.1.2 Positionsindex Der Einfluss der Position einer Blendquelle im Gesichtsfeld auf das Blendungsereignis wurde von M. Luckiesh und S. K. Guth untersucht14. Als Blendungsereignis, dessen Auftreten vergleichsweise definiert angegeben werden kann, wurde das BCD-Ereignis ("borderline between comfort and discomfort") gewählt. (Die Grenze, an der Blendung unangenehm wird, lässt sich relativ genau bestimmen.) In einer ersten Versuchsreihe stellten 50 Personen die Helligkeit einer Blendquelle, die sich 20° oberhalb der Blickachse befand, entsprechend dem BCD-Kriterium ein. Die untersuchte Blendquelle nahm einen Raumwinkel von 0,0011 sr ein. Das BCD-Ereignis trat bei den Probanden zwischen 315 und 1600 footlamberts ein, der Mittelwert lag bei 891 fL. Diese Werte entsprechen 1079 cd/m² für den Minimalwert, 5482 cd/m² für den Maximalwert und 3053 cd/m² im Durchschnitt. Der Minimalwert beträgt weniger als ein Fünftel des Maximalwertes. Die weitere Untersuchung wurde nur mit 10 der 50 Personen aus der ersten Versuchsreihe durchgeführt, die so gewählt wurden, dass sie die Gesamtgruppe möglichst gut repräsentieren. Es wurde festgestellt, dass die BCD-Helligkeit für alle Personen zunimmt, je größer der Winkel zwischen Blickrichtung und Blendquelle ist. Bei den 10 Probanden beträgt der Minimalwert für Blendquellen im Zentrum die Hälfte des Maximalwertes. Bei größer werdendem Winkel vergrößert sich der Faktor zwischen den beiden Extremwerten und erreicht ein Maximum von ungefähr 10:1. Die Ergebnisse wurden in einem Diagramm zusammengefasst. Mit Hilfe der Höhendifferenz zwischen Auge des Betrachters und Blendquelle, dem seitlichen Abstand und dem Abstand zwischen Auge und einer senkrecht zur Blickrichtung stehenden Ebene durch die Blendquelle kann der Positionsindex P abgelesen werden. Die Werte für P liegen zwischen 1 und 16. In der CIE-Publikation Nr. 55 (1983) wird folgende Formel angegeben, mit der der Positionsindex näherungsweise zu bestimmen ist:

)/³011,0/²18,0(

)1(12,06,45,1²

²1

dsdseEXP

EXPddEXPd

P

+−=

−+++

=

mit d Abstand der Blendquelle vom Auge in Blickrichtung / Höhe der Blendquelle

über dem Auge s seitlicher Abstand senkrecht zur Blickrichtung / Höhe

3.1.3 Discomfort Glare Rating Seit den sechziger Jahren steht die Blendung durch komplette Beleuchtungsanlagen und damit durch mehrere Leuchtquellen im Mittelpunkt. In Nordamerika etablierte sich die "Discomfort Glare Rating" DGR-Formel zur Berechnung des Blendungsgrades. Darauf basiert das "Visual Comfort Probability" VCP-Verfahren, das den Prozentsatz der Personen ausweist, die eine Beleuchtungssituation als gerade noch

14 Luckiesh, Guth (1949): Brightnesses in visual field at borderline between comfort and discomfort

(BCD)


angenehm bewerten, also unterhalb des BCD-Kriteriums ("Borderline between Comfort and Discomfort") nach Luckiesh und Guth.

∑−

=0914,0

)*

*( 44,0

2ns

FPQLDGR

075,0*52,1*4,20 2,0 −Ω+Ω= ssQ

mit DGR Discomfort Glare Rating

Ls Blendquellenleuchtdichte [fL] Ωs Raumwinkel, den die Blendquelle einnimmt [sr] P Positionsindex nach Guth [1 < P < 16] F mittlere Leuchtdichte des Gesichtsfeldes einschließlich der Blendquellen [fL] n Anzahl der Blendquellen

3.1.4 British Glare Index In Großbritannien entwickelte Hopkinson den BGI "British Glare Index“, der als Basis für das IES Glare Index System der "Illuminating Engineering Society" diente.

∑ Ω= )

**

9,0*5,0lg(*10 6,1

8,06,1

PLLGIb

s

mit GI Glare Index

Ls Blendquellenleuchtdichte [cd/m²] Lb Hintergrundleuchtdichte [cd/m²] Ω Raumwinkel, unter dem die Blendquelle gesehen wird [sr] P Positionsindex nach Guth [1 < P < 16]

3.1.5 Leuchtdichtegrenzverfahren In Deutschland schrieb die DIN 5035 das von Fischer und Söllner ermittelte Leuchtdichtegrenzverfahren vor, mit dem die noch zulässige mittlere Leuchtdichte gleichmäßig angebrachter Leuchten ermittelt werden kann. Dabei wurde aus empirischen Untersuchungen eine Vorhersageformel entwickelt, die recht aufwendig war. Mit stark vereinfachten Faktoren ging daraus ein unkompliziert anwendbares Verfahren zur Leuchtdichtebegrenzung hervor, das geeignet ist, die Leuchtenauswahl zu unterstützen.

)²1000

lg*16,1()lg()lg( 0EGcLL −+=

mit L zulässige mittlere Leuchtdichte gleichmäßig angebrachter Leuchten

L0, c Konstanten, abhängig von Ausstrahlungswinkel und Leuchtenart G Blendungswert nach Güteklasse der Leuchte E mittlere Beleuchtungsstärke im Raum


3.1.6 CIE Glare index Einhorn entwickelte 1983 für die Commission Internationale Éclairage CIE eine Formel, die versucht, die verschiedenen europäischen Herangehensweisen zu berücksichtigen (Einhorn-Formel). Dabei wurde auch die Frage diskutiert, ob Blendung covariant ist – dass also mit größerer Blendquelle die Blendung zunimmt, wie Söllners Untersuchungen zeigten – oder ob Blendung contra-variant ist – dass also die Blendung durch die größere Umfeldleuchtdichte abnimmt, was aus den englischen Untersuchungen hervorging. Die CIE entschied sich für einen Kompromiss – die direkte vertikale Beleuchtungsstärke geht in den Zähler und in den Nenner der Formel ein, die dadurch beide Effekte abbildet.

)**500/1

*2lg(*8 2

2

∑ Ω+

+=

PL

EEECGI

id

d

mit CGI CIE Glare Index

L Blendquellenleuchtdichte [cd/m²] Ω Raumwinkel, unter dem die Blendquelle gesehen wird [sr] P Positionsindex nach Guth [1 < P < 16] Ed direkte vertikale Beleuchtungsstärke am Auge [lx] Ei indirekte vertikale Beleuchtungsstärke am Auge [lx]

3.1.7 Unified Glare Rating 1995 stellte die CIE das einfachere "Unified Glare Rating" UGR-Verfahren vor, das auf der BGI-Formel basiert und in die europäische Norm 12464 "Beleuchtung von Arbeitsstätten" übernommen wurde.

∑ Ω= 2

2 **25,0lg*8

PL

LUGR s

b

mit UGR Unified Glare Rating

Ls Blendquellenleuchtdichte [cd/m²] Lb Hintergrundleuchtdichte [cd/m²] Ω Raumwinkel, unter dem die Blendquelle gesehen wird [sr] P Positionsindex nach Guth [1 < P < 16]

πi

bE

L =

mit Lb Hintergrundleuchtdichte [cd/m²]

Ei indirekte vertikale Beleuchtungsstärke am Auge [lx]


p

s AIL =

mit Ls Blendquellenleuchtdichte [cd/m²] I Lichtstärke [cd] Ap projizierte Leuchtenfläche [m²]

²rAp=Ω

mit Ω Raumwinkel der Leuchte [sr] Ap projizierte Leuchtenfläche [m²] r Abstand Auge-sichtbarer Leuchtenmittelpunkt [m] Die CIE rät von der Anwendung des UGR für Lichtquellen größer 0,1 Steradiant ab, da durch den zunehmenden Raumwinkel der Einfluss der Lichtquellen auf das Adaptionsniveau des Auges steigt, was die Formel nicht berücksichtigt. 0,1 sr entspricht einer Blendquelle von ungefähr 1 m² in 3 m Entfernung.

3.1.8 Zusammenfassung Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass – abgesehen von den Leuchtdichte-grenzkurven – alle Formeln auf Laboruntersuchungen basieren und den 1949 von Luckiesh und Guth ermittelten Positionsindex verwenden, um die Abhängigkeit der Blendwirkung einer Lichtquelle von deren Lage im Gesichtsfeld zu beschreiben. Das UGR-Verfahren, das die übrigen Blendungsformeln abgelöst hat, kann in dieser Untersuchung nicht verwendet werden, da die Raumwinkel der Fenster 0,1 sr übersteigen. Die Gemeinsamkeiten bei den zur Berechnung der Blendung herangezogenen Größen zeigen, dass in Bezug auf die einflussnehmenden Größen Einigkeit herrscht.

3.2 Blendung durch großflächige Lichtquellen Anfang der sechziger Jahre wurden in den USA und in England erste Versuche unternommen, eine Vorhersage-Formel für Blendung durch große Lichtquellen zu finden. Die bereits bekannten Formeln konnten nicht verwendet werden, da die Blendungsformeln für künstliche Beleuchtung einen zu großen Blendungsgrad ergeben, wenn sie auf großflächige Blendquellen wie Fenster angewandt werden. Das liegt zum einen daran, dass die Blendquelle mit zunehmender Größe einen größeren Anteil des Gesichtsfeldes einnimmt, wodurch das Auge stärker auf die Blendquelle adaptiert. Zum anderen wird der Positionsfaktor der Blendungsformeln ungenau, wenn verschiedene Teile einer Blendquelle verschiedene Gewichtungsfaktoren haben müssten.15

15 Chauvel et al. (1982): Glare from windows: current views of the problem. S. 32


3.2.1 Daylight Glare Index DGI Die neue Formel basiert - aus praktischen Erwägungen - auf der englischen BGI-Formel für kleine Lichtquellen. Die sogenannte "Cornell-Formel", mit welcher der DGI "Daylight Glare Index" berechnet werden kann, berücksichtigt die Adaption des menschlichen Auges, indem der vom Fenster eingenommene Raumwinkel und die Fensterleuchtdichte in den Nenner der Formel eingehen.

∑ +Ω

=sb

s

LLLDGI

*07,0*

*48,0lg*10 5,0

8,06,1

ω

mit DGI Blendungsgrad durch Tageslicht

Ls Blendquellenleuchtdichte [cd/m²] Lb Hintergrundleuchtdichte [cd/m²] Ω Raumwinkel, unter dem das Fenster gesehen wird [sr] ω Raumwinkel, der vom Fenster eingenommen wird [sr] Ein DGI-Wert von 10 entspricht einer gerade wahrnehmbaren Blendung, ein Wert von 28 bedeutet "gerade unerträgliche Blendung" entsprechend den Werten des UGR. Es gibt mehrere Möglichkeiten, um die Raumwinkel Ω und ω zu ermitteln. Zeichnerisch kann man Ω mit Hilfe des folgenden Diagramms eruieren:

Diagramm 1: Raumwinkel-Kurven unter Berücksichtigung der Blendquellenposition für Ω16

In diesem Diagramm sind die Winkel oberhalb der Blickrichtung dargestellt, die Winkel unterhalb ergeben sich durch Spiegelung des Diagramms an der Grundlinie.

16 Petherbridge, Longmore (1954): Solid angles applied to visual comfort problems, S. 175


Ein zu untersuchender Raum wird in das Diagramm eingezeichnet, indem die Winkel übertragen werden, unter denen Wände und Fenster einem Betrachter erscheinen. Die sich ergebenden Flächen in cm entsprechen bei einer Diagrammgröße von 100 cm² den Raumwinkeln in Steradiant, die gemäß ihrer Bedeutung im Gesichtsfeld gewichtet sind. Der in der Photographie links abgebildete Büroraum stellt sich im Diagramm mit Gewichtung der Raumwinkel wie rechts gezeigt dar:

Abbildung 7: Büroraum als Photographie und in gewichteter Darstellung17

Aus dem Raumwinkel-Kurven-Diagramm wurden für Blendquellen in Blickrichtung die folgenden Diagramme entwickelt, aus denen die Raumwinkel Ω und ω abgelesen werden können:

Diagramm 2: Raumwinkel ω und gewichteter Raumwinkel Ω 18

mit H Höhe des Fensters über bzw. unter einer horizontalen Ebene auf Aughöhe L Abstand zwischen der Blickrichtung und dem rechten bzw. linken Rand des

Fensters oder der Fenster. Der Blick wird als waagrecht und ausgehend von einem Punkt gegenüber des Zentrums des Fensters bzw. der Fenster angenommen.

d lotrechter Abstand zwischen Auge und Fenster

17 Petherbridge, Longmore (1954): Solid angles applied to visual comfort problems. S. 174, 176 18 Chauvel et al. (1982): Glare from windows: current views of the problem. S. 43


Auch rechnerisch kann Ω ermittelt werden:

∫=Ω 2Pdω

Ω Raumwinkel, unter dem das Fenster gesehen wird [sr] d lotrechter Abstand zwischen Auge und Fenster

ω Raumwinkel, der vom Fenster eingenommen wird [sr] P Positionsindex Die DGI-Formel zeigt mehrere Einschränkungen. So können Kombinationen von Tages- und Kunstlicht mit der DGI-Formel nicht berechnet werden. Die gegenseitige Beeinflussung in Form von Vergrößerung der Blendung durch die Lichtquelle und von Reduktion durch die Anhebung des Adaptionsniveaus lässt sich nur schwer darstellen. Blendung durch Tageslicht und durch Kunstlicht müssen separat ermittelt werden – sind beide für sich gesehen unter den Grenzwerten, kann man davon ausgehen, dass auch ihre Kombination akzeptabel ist.19 Ein Grundproblem des DGI besteht darin, dass die Experimente, auf deren Werte diese Formel basiert, nicht mit Fenstern sondern mit großen diffus leuchtenden Screens durchgeführt wurden. Blendung durch Tageslicht wird jedoch, insbesondere bei geringen Blendungsgraden, als weniger unangenehm empfunden als Blendung durch künstliches Licht. Ursachen dafür sind beispielsweise die ästhetische Qualität des Ausblicks aus dem Fenster, Vorhänge oder die Oberflächen der Einrichtung. Blendung durch Tageslicht scheint - so Chauvel et al. 1982 - weniger von der Fensterform und -größe abzuhängen als von der Himmelsleuchtdichte, und tritt insbesondere dann auf, wenn sich das Fenster in Blickrichtung befindet. Die Vorhersagegenauigkeit reicht nicht an die der Formeln für Kunstlicht heran, da sie stark vom Betrachter abhängt, wurde aber als ausreichend angesehen, um die Formel zu nutzen. Boubekri und Boyer veröffentlichten 1992 eine Untersuchung, bei der die Blendung in einem Büroraum grundsätzlich geringer war, als vom DGI vorhergesagt. Insbesondere der für Bürogebäude geforderte DGI-Wert von 16 scheint demnach zu streng zu sein. Chauvel änderte die Cornell-Formel minimal und verwendete im Nenner statt der Blendquellenleuchtdichte Lb die Fensterleuchtdichte Lw.

∑ +Ω

=wb

s

LLLDGI

*07,0*

*48,0lg*10 5,0

8,06,1

ω

Da diese Größen bei Blendung durch Tageslicht identisch sind und auch Chauvels Erläuterungen zu den Größen keinen Anhaltspunkt für Unterschiede bieten, scheint diese Änderung mehr ideeller Natur. Im Weiteren meint die Bezeichnung DGI deshalb die ursprüngliche Cornell-Formel.

19 Chauvel et al. (1982): Glare from windows: current views of the problem. S. 41


3.2.2 New Daylight Glare Index DGIN Der von Nazzal und Chutarat in Finnland und den USA entwickelte DGIN basiert auf dem DGI.

))*(*07,0

)*(*25,0lg(*8 5,02

2

ωwb

sN LL

LDGIΣ+

ΩΣ=

mit DGIN Blendungsgrad durch Tageslicht

Ls Blendquellenleuchtdichte (Himmel, Verbauung, Grund) [cd/m²] Lb Hintergrundleuchtdichte [cd/m²] Ω Raumwinkel, unter dem das Fenster gesehen wird [sr] ω Raumwinkel, der vom Fenster eingenommen wird [sr]

Lw Fensterleuchtdichte [cd/m²] Beim DGI sind die Größen, die in die Formel eingehen, nicht immer genau definiert. Zur Ermittlung der Raumwinkel gibt es nur Diagramme, was zu wenig exakten Ergebnissen führt. Die Autoren des DGIN haben für ihre Formel die Ermittlung aller Größen mathematisch vorgegeben.20 Als Beispiel wird hier die Berechnung der Fensterleuchtdichte gezeigt:

π*2

3

i

shieldedvw

EL

Φ=

π

DCBAi

arctan*arctan* +=Φ

²1 X

XA+

= ²1 X

YB+

= ²1 Y

YC+

= ²1 Y

XD+

=

daX

2=

dbY

2=

mit Ev3 mittlere Vertikal-Beleuchtungsstärke des Fensters mit "Pyramide"

a Breite des Fensters [m] b Höhe des Fensters [m]

d Abstand zwischen Betrachter und Fenstermittelpunkt [m]

20 Nazzal, Chutarat: A new daylight glare evaluation method


Bei näherer Betrachtung dieser Formeln stellt sich heraus, dass mittels vieler Winkelfunktionen aus dem Abstand zum Fenster und der Größe des Fensters berechnet wird, welchen "Raumwinkel" das Fenster bei Projektion auf eine ebene (!) Fläche hätte, die die Einheitskugel tangiert.

Abbildung 8: Raumwinkel beim DGIN (links) und bei korrekter Projektion (rechts)

Die Projektion auf eine ebene Fläche ist größer als die Projektion auf die Kugeloberfläche. Je größer der Raumwinkel ist, den das Fenster einnimmt, desto großer ist der Fehler. Die Berechnung des Raumwinkels – mit dem oben ausgeführten Fehler – enthält keine Gewichtung für die Position des Fensters im Gesichtsfeld. Die Formel geht von Fenstern aus, die dem Betrachter gegenüberliegen. Ein weiterer Nachteil ist die vorgegebene Methode zur Messung der Helligkeit. Dazu wird die vertikale Beleuchtungsstärke, die vom Fenster ausgeht, am Beobachterstandpunkt gemessen. Um den Einfluss von reflektiertem Licht ausschließen zu können, wird eine schwarze, pyramidenförmige Abschirmung um den Lichtsensor herum befestigt, die nur den Raumwinkel freilässt, der vom Fenster eingenommen wird. Diese Art der Messung ist nur im Labor durchführbar – in einem Feldversuch müsste für jeden Arbeitsplatz eine passende Abschirmungspyramide angefertigt werden.

3.2.3 Predicted Glare Sensation Vote PGSV Y. Inoue und K. Itoh untersuchten 1992, wie sich der DGI bei sehr großen Blendquellen verhält. Wenn die Blendquelle einen immer größeren Teil des Gesichtsfeldes einnimmt, muss die Umfeldleuchtdichte immer weniger stark in die Blendungsberechnung eingehen, weil sie im Gesichtsfeld einen immer kleineren Bereich einnimmt. Wenn schließlich das ganze Gesichtsfeld – hier gleichgesetzt mit dem vorderen Halbraum von 2π Steradiant – von der Blendquelle eingenommen wird, sollte der DGI von der Hintergrundleuchtdichte unabhängig sein. Das ist jedoch nicht der Fall. Aus diesen Überlegungen heraus entwickelten T. Iwata und M. Tokura den PGSV. 2,8log)61,0log79,0(log64,0log2,3 −−+−= bs LLPGSV ωω

mit PSGV predicted glare sensation vote [1…3]

Ls Blendquellenleuchtdichte [cd/m²] Lb Hintergrundleuchtdichte [cd/m²] ω Raumwinkel, der vom Fenster eingenommen wird [sr] Die Position des Betrachters geht in diese Formel nicht ein, die nur die Blendung durch Fenster vorhersagt, die sich in Blickrichtung befinden. Die Autoren empfehlen den Index nur für Blendquellen größer 1 sr, für kleine Winkel ist die Vorhersage nicht richtig.


3.2.4 Grenzwerte von Fensterleuchtdichten In verschiedenen Veröffentlichungen – unter anderem in den Berufsgenossenschaftlichen Informationen BGI 827 – werden maximale Leuchtdichten für Fenster an Bildschirm-Arbeitsplätzen genannt. Diese basieren auf Werten, die in Abhängigkeit von Bildschirm-Eigenschaften zur Vermeidung von Spiegelreflexen auf dem Bildschirm ermittelt wurden. In einer Untersuchung von Pawlak und Roll 1989 mit Bildschirmen unterschiedlicher Entspiegelungsqualität wurde ermittelt, dass 50% der Nutzer je nach Bildschirmqualität mit Grenzwerten zwischen 300 cd/m² und 3000 cd/m² für eine fensterartige Störlichtquelle zufrieden waren.21 Kubota stellte 1997 eine empirisch ermittelte Formel zur Berechnung der gerade noch akzeptierten Störleuchtdichte auf. Kokoschka führt aus, dass dieser Formel zufolge – je nach Bildschirm – Werte zwischen 22 cd/m² und 6500 cd/m² zu Spiegelreflexen führen. In der BGI 827 werden Grenzwerte zwischen 200 cd/m2 und 4000 cd/m² genannt. Diese Grenzwerte beziehen sich jedoch nicht auf Blendung durch eine Fensterfläche, sondern nur auf die Vermeidung von Spiegelreflexionen des Fensters auf dem Monitor. Zur Leuchtdichteverteilung im Gesichtsfeld gibt es eine Faustregel, die besagt, dass Leuchtdichte-Verhältnisse zwischen Arbeitsfeld und näherem Umfeld 3:1 nicht überschreiten sollen und die Verhältnisse zwischen Arbeitsfeld und fernerem Umfeld nicht größer als 10:1 sein sollen. Ein Umfeld, das dunkler als das Arbeitsfeld ist, ist dabei unproblematischer als ein helleres Umfeld.22 Welcher Bereich genau als näheres Umfeld und welcher als weiteres Umfeld gilt, ist nicht definiert. Auch die Grenzwerte sind fraglich – es handelt sich um eine Faustregel. Eine andere Faustregel besagt, dass eine ausgewogene Leuchtdichteverteilung herrscht, wenn Oberflächen in Fensternähe nicht mehr als die fünffache Leuchtdichte ausweisen als die am weitesten entfernten Oberflächen in der Raumtiefe.

3.2.5 Zusammenfassung Die untersuchten Blendungsformeln für großflächige Blendquellen sind nur auf Fenster anwendbar, die dem Betrachter gegenüber liegen. Dass die Blendung durch ein Fenster größer ist, wenn man nicht das Fenster selbst anschaut, sondern direkt daneben, weil das Auge dann auf die dunklere Fläche adaptiert, wird von keiner Formel berücksichtigt.23 Der Positionsindex, der beim DGI angewandt wird, kann sinnvollerweise nur auf kleine Lichtquellen angewandt werden, weil er mit kleinen Lichtquellen ermittelt wurde. Auch der mit 10 Personen sehr kleine Stichprobenumfang lässt die Zuverlässigkeit dieses Index zweifelhaft erscheinen. Iwata und Tokura veröffentlichten 1996 Untersuchungen zum Positionsindex bei Blendquellen, die sich unterhalb der Blickrichtung befinden. Danach blenden Lichtquellen im

21 Kokoschka (1998): Physiologische Grundlagen der lichttechnischen Bewertung von Bildschirm-

arbeitsplätzen. In: Tagungsband Licht '98. S. 665 22 Kokoschka (1998): Physiologische Grundlagen der lichttechnischen Bewertung von Bildschirm-

arbeitsplätzen. S. 666 23 Einhorn (1998): Diskussionsbeitrag zu Iwata, Tokura: Examination of the limitations of predicted

glare sensation vote (PGSV) as a glare index for a large source


unteren Gesichtsfeld stärker als im oberen, die Gewichtung der Blendquellen entspricht eher der, die für vertikale Abweichungen angegeben werden als der für horizontale. Die Leuchtdichte-Grenzwerte für Fenster können keinen Beitrag zur Begrenzung der Blendung durch Fenster leisten, da sie sich nur auf Reflexe auf dem Monitor beziehen.


4 Methodik Auf dem Gebiet der Blendung wurden bereits viele Laboruntersuchungen durchgeführt, deren Ergebnisse zur Aufstellung der bekannten Formeln geführt haben. Im Gegensatz dazu beschäftigt sich diese Untersuchung mit der Beurteilung von Leuchtdichteverhältnissen am Arbeitsplatz unter alltäglichen Bedingungen. Für diese Fragestellung kommt nur eine Feldstudie in Betracht. Die Nachteile von Feldstudien im Vergleich zu Laboruntersuchungen bestehen aus den schwerer kontrollierbaren Umgebungsparametern und einer größeren Fehleranfälligkeit bei der Durchführung. Das schränkt die Reliabilität (Zuverlässigkeit der Messung) ein, weil damit gerechnet werden muss, dass für Untersuchungsbefunde mehrere gleichwertige Erklärungsalternativen gefunden werden können. Dieser Nachteil wurde jedoch in Kauf genommen, um den Vorteil der natürlichen Umgebung nutzen zu können – Laborergebnisse, die in einem sterilen, unnatürlichen Umfeld entstehen, sind nicht uneingeschränkt auf den "Alltag" übertragbar. Die Beurteilung der Lichtsituation wurde durch Einzelbefragung ermittelt, im Anschluss daran wurde eine Messung durchgeführt.

4.1 Hypothesen Ziel dieser Arbeit war die Prüfung, ob statistische Zusammenhänge zwischen den aus objektiv gemessenen Leuchtdichteverhältnissen ermittelten Werten und der subjektiv abgefragten Nutzerakzeptanz vorhanden sind. Dabei sollte auch die Relevanz der Faktoren aus den Laboruntersuchungen geprüft werden. Die Laborversuche bieten Anhaltspunkte für die Gründe, aus denen Blendungsformeln am Arbeitsplatz durch den Einfluss von Umgebungsbedingungen und Störfaktoren ihre Gültigkeit verlieren können: Chauvel et al. 24 kommen zu dem Urteil, dass Blendung durch den direkten Blick aus einem Fenster sich von Betrachter zu Betrachter sehr unterscheidet. Sie hängt mit Faktoren wie dem Ausblick und der Umgebung zusammen. Am alltäglichen Arbeitsplatz sind die Umgebungsbedingungen für die Befragten nicht identisch, wie im Labor, sondern von Arbeitsplatz zu Arbeitsplatz unterschiedlich. Wenn man wie Chauvel davon ausgeht, dass Umgebungsfaktoren die Bewertung beeinflussen, muss diese Beeinflussung im Feld unterschiedlicher sein als im Labor und dadurch zu einer noch unterschiedlicheren Bewertung von Lichtsituationen führen. Der Daylight Glare Index bewertet Lichtquellen abhängig von ihrer Position im Gesichtsfeld, indem er auf den Positionindex P von Guth zurückgreift. Da dieser für kleine Lichtquellen entwickelt wurde, kann er bei großflächigen Blendquellen zu einer fehlerhaften Gewichtung der Flächen führen. Das Fenster wurde bei den Laboruntersuchungen durch eine künstlich beleuchtete Fläche ersetzt, die den Vorteil hat, exakt steuerbar zu sein. Fenster, die einen Ausblick bieten, werden hinsichtlich Blendung positiver beurteilt als leuchtende Flächen, da diese keine Informationen bieten.25,26

24 Chauvel et al. (1982): Glare from windows: current views of the problem. S. 41 25 Schierz, Krüger (1995): Wahrnehmung und Beurteilung künstlich beleuchteter Räume. S. 5 26 Flynn et al. (1973): Interim study of procedures for investigating the effect of light on impression

and behavior. S. 87


In der DIN EN 12464 wird kein Bewertungsverfahren für psychologische Blendung durch Tageslicht angegeben. Die Begründung hierfür ist, dass derzeit kein geeignetes Blendungsbewertungsverfahren zur Verfügung steht.27 Der Schluss der hieraus gezogen werden muss, ist, dass der DGI Blendung im Feld nicht zuverlässig vorhersagen kann. Ein weiteres Problem stellt die Blickrichtung des Probanden dar. Blendungsbewertungs-verfahren berücksichtigen üblicherweise die Position der Blendquelle im Gesichtsfeld. Der Zusammenhang zwischen der Position im Gesichtsfeld und der empfundenen Blendung ist in Laborversuchen mit festgelegter Blickrichtung offensichtlich. Im Alltag halten die Nutzer aber keine konstante Blickrichtung ein. Die Blickrichtung während der Arbeit wechselt zwischen Monitor und Vorlagen, bei einer Unterbrechung durch einen Anruf oder durch einen fragenden Kollegen richtet sich der Blick üblicherweise auf die "Störquelle". Außerdem richten manche Personen beim Nachdenken den Blick aus dem Fenster in die Ferne. Aus diesen Überlegungen leitet sich die Annahme ab, dass der Einfluss der Position im Gesichtsfeld – besonders für seitliche Positionen – geringer ist als im Labor.

4.2 Befragung Die Befragung fand während der normalen Büroarbeitszeit statt. Die Probanden wurden in ihrer Arbeit unterbrochen. Beurteilung und Messung bezogen sich auf die gerade herrschende Lichtsituation, wie sie zu Beginn der Befragung vorgefunden wurde. Da die Probanden bereits an ihrem Arbeitsplatz gearbeitet hatten, kann man davon ausgehen, dass sie die Belichtung mit Hilfe von Kunstlicht und Jalousien bereits den jeweiligen Bedürfnissen entsprechend geregelt hatten. Es ist damit zu rechnen, dass die Lichtverhältnisse in den Büroräumen, die von mehreren Personen genutzt werden, auf einem Kompromiss basieren und nicht den Bedürfnissen jedes einzelnen entsprechen. Möglicherweise passen nicht alle Mitarbeiter die Jalousien und das Kunstlicht dem sich ändernden Tageslicht an, sodass die aktuellen Lichtverhältnisse im Raum zwar nicht ihren Bedürfnissen, aber den normalen Arbeitsbedingen entsprechen. Die Befragung wurde als Einzelbefragung durchgeführt. Waren mehrere Personen in einem Raum beschäftigt, wurden sie gemeinsam in einer kurzen Einführung über Anlass und Ablauf der Untersuchung informiert und anschließend einzeln befragt. Der erste Teil bestand aus einer schriftlichen Befragung. Dem Probanden wurde ein Fragebogen (siehe Anlage) zur Beurteilung der an seinem Arbeitsplatz momentan herrschenden Lichtsituation sowie zu seiner aktuellen Beanspruchung und der Zufriedenheit mit der Arbeit vorgelegt. Die schriftliche Form wurde gewählt, weil Fragen gestellt werden – wie die Fragen nach der aktuellen Beanspruchung oder der Zufriedenheit mit der Arbeit –, die bei einer anonymeren Befragung möglicherweise bereitwilliger und ehrlicher beantwortet werden als bei einem Interview.28 Zum anderen sollten die Antworten auch die Ausprägung einer Aussage mit Hilfe von bipolaren Rating-Skalen angeben. Bei Rating-Skalen werden zwischen zwei Merkmalen markierte Abschnitte vorgegeben, deren Abstand der Befragte als gleich groß bewerten soll. So werden intervallskalierte Urteile erzeugt (Pseudointervallskalen).

27 DIN EN 12464-1:2003-03 S. 8 28 Bortz, Döring (1995): Forschungsmethoden und Evaluation. S. 216


Abbildung 9: Probanden beim Beantworten der schriftlichen Fragen

Der Fragebogen wurde am Arbeitsplatz beantwortet. Auf die Position am Schreibtisch wurde vom Untersuchungsleiter kein Einfluss genommen. Während der Beantwortung der schriftlichen Fragen war der Untersuchungsleiter anwesend und stand für Rückfragen zur Verfügung. Um die Verständlichkeit der Fragen zu prüfen und den Zeitraum abschätzen zu können, den eine Befragung in Anspruch nimmt, wurde mit Mitarbeitern des "Fachbereichs Bauphysik und Technischer Ausbau" (fbta) der Universität Karlsruhe ein Vortest durchgeführt. In diesem Vortest dauerte eine Befragung ca. 15 Minuten. Dieser Zeitrahmen hat sich in der Untersuchung bestätigt. Die Verständlichkeit der Fragen konnte im Vortest nicht endgültig geklärt werden, da die Befragten nicht aus der zu untersuchenden Zielgruppe kamen und angenommen werden muss, das die Mitarbeiter des fbta über ein größeres Fachwissen in Bezug auf Blendung verfügen als die Zielgruppe.29

4.2.1 Kurzfragebogen zur aktuellen Beanspruchung (KAB) Um der Frage nachgehen zu können, ob Menschen in besonders gelöster Stimmung Lichtsituationen anders beurteilen als sehr angespannte Menschen, beginnt der Fragebogen mit der Ermittlung der subjektiv erlebten momentanen Beanspruchung der Probanden. Dazu wurde der "Kurzfragebogen zur aktuellen Beanspruchung – KAB"30 gewählt, da er mit nur sechs Fragen vergleichsweise schnell zu beantworten ist. Bei einer längeren Befragung könnte sich die Befindlichkeit des Probanden bereits während der Durchführung des Testes ändern. Der "KAB" wurde von Psychologen für die Stressforschung entwickelt. Er wurde in einigen Studien evaluiert, seine Reliabilität und Validität wurden ausführlich geprüft. Die Überprüfung wurde unter anderem durch den Vergleich von KAB-Werten mit physiologischen Parametern durchgeführt, dessen Ergebnisse auf eine hohe Validität des KAB schließen lassen. Der Test besteht aus sechs Gegensatzpaaren, zwischen denen eine sechsstufige Rating-Skala eingeführt wurde, die zusätzlich verbal verankert ist. Die Verwendung einer sechsstufige Skala hat zur Folge, dass die Probanden sich zumindest der Tendenz nach für eine Seite entscheiden müssen, und kein undifferenziertes "weder – noch" wählen können. 29 Bortz, Döring (1995): Forschungsmethoden und Evaluation. S. 234 30 Müller, Basler (1993): Kurzfragebogen zur aktuellen Beanspruchung. S. 6


Zur Auswertung wird die sechsstufige Skala pro Item mit 1 bis 6 bewertet, wobei 1 dem wenig beanspruchten und 6 dem sehr beanspruchten Begriff zugeordnet wird. Dann wird der Mittelwert der sechs Werte gebildet, der dementsprechend zwischen 1 (minimal beansprucht) und 6 (maximal beansprucht) liegt. Die durchschnittliche Bearbeitungszeit des KAB liegt nach Angabe der Verfasser bei einer halben Minute. Die Bearbeitungsdauer in der vorliegenden Untersuchung konnte nicht ermittelt werden.

4.2.2 Fragen zur momentanen Situation Um geeignete Fragen zur Beurteilung der Lichtsituation zu finden, wurden entsprechend einer Empfehlung von Bortz, Döring (1995)31 mehrere Fragebögen aus anderen Untersuchungen überprüft und geeignete Fragen übernommen. Der komplette Fragebogen ist im Anhang abgedruckt. In den Fragen zur momentanen Situation werden Raum, Kunstlicht, Arbeitsfläche, Tageslicht und der Blick aus dem Fenster sowie die Zufriedenheit mit der Arbeit mit Hilfe von bipolaren Rating-Skalen beurteilt. Diese Skalen sind in sieben Stufen unterteilt, für die keine verbale Abstufung angegeben wurde. Einige Probanden haben die Bezeichnungen des KAB-Tests auf die übrigen Fragen übertragen und nach der verbalen Bedeutung des zusätzlichen Feldes in der Mitte gefragt, die dann mit "weder – noch" angegeben wurde. Wenn ein Urteil über wenig bekannte Situationen oder Gegenstände abgegeben werden soll, kann durch eine gerade Anzahl Stufen eine Massierung der Urteile im mittleren Bereich und somit ein Urteilsfehler ("Zentrale Tendenz") verhindert werden. Da in diesem Fall aber davon ausgegangen werden kann, dass die Befragten sich bereits mit der Lichtsituation an ihrem Arbeitsplatz auseinandergesetzt haben, bietet das mittlere Feld die Möglichkeit, bei neutraler Beurteilung der Situation auch ein neutrales Urteil abgeben zu können. Die Begriffe wurden so gewählt, dass einer der Begriffe positiv und der andere negativ ist (zu dunkel – ausreichend hell). Dadurch sind die Begriffe nicht immer gleichwertig. Um gleichwertige Begriffe verwenden zu können, müssten für verschiedene Fragen unterschiedliche Skalen gewählt werden: zu hell (1) – (3) – (5) – (7) – (5) – (3) – (1) zu dunkel blendend (1) – (2) – (3) – (4) – (5) – (6) – (7) nicht blendend Wird das neutrale Mittelfeld nicht neutral, sondern positiv bewertet, so stehen bei gleicher Anzahl Unterteilungen weniger Felder zwischen dem negativen und dem positiven Begriff zur Verfügung und die Abstufung ist weniger fein. Zugunsten der Gleichbewertung des Mittelfeldes und der gleichbleibenden Abstufung der Skala wurde bei einigen Fragen auf die Gleichwertigkeit der Begriffe verzichtet.

4.2.3 Allgemeine Angaben Während der Proband den Fragebogen bearbeitete, wurden vom Versuchsleiter allgemeine Angaben notiert wie z.B. die Himmelsrichtung der Fenster, die Anzahl der im Raum arbeitenden Personen und ob sich Zimmerpflanzen oder persönliche Bilder im Raum

31 Bortz, Döring (1995): Forschungsmethoden und Evaluation. S. 231


befinden. Diese Merkmale konnten ohne zeitaufwendiges Nachfragen korrekt ermittelt werden. Bei der Frage nach Pflanzen oder persönlichen Gegenständen im Raum dient der Versuchsleiter als Regulativ, damit alle Räume mit demselben Maßstab beurteilt werden.

4.2.4 Interview Alle Fragen, deren Antworten nicht mit einer Rating-Skala gewichtet werden müssen, wurden im zweiten Teil der Befragung in Form eines standardisierten Interviews gestellt. Das Interview wurde grundsätzlich als Einzelinterview geführt, die Fragen waren strukturiert und wurden möglichst neutral gestellt. Die Reihenfolge der Fragen wurde nicht variiert. Konnte ohne Nachfrage festgestellt werden, dass der Befragte beispielsweise Brillenträger ist oder an einem TFT-Bildschirm arbeitet, so wurde die Antwort ohne Nachfrage notiert.

4.3 Messung der physikalischen Werte Ergänzend zur Nutzerbefragung wurden die Leuchtdichte am Arbeitsplatz, horizontale und zylindrische Beleuchtungsstärke gemessen, um zu prüfen, ob zwischen physikalischen Messwerten und der Bewertung der Nutzer ein Zusammenhang besteht.

4.3.1 Leuchtdichte Direkt im Anschluss an die Befragung wurde eine High-Dynamic-Aufnahme vom Arbeitsplatz gemacht. Dazu wurde eine von der TechnoTeam GmbH modifizierte Rollei-d30-flex Digitalkamera verwendet, die mit einem Nikon Fisheye Converter FC-E8 0.21x ausgestattet wurde. Um sicherzustellen, dass die Kamera sich in waagrechter Lage befindet, wurde sie auf einem Stativ befestigt, das mit einer Nivelliervorrichtung mit Dosenlibelle ausgestattet ist. Dieses wurde dann in die Position gebracht, die der Proband bei der Beurteilung der Lichtsituation hatte und so eingestellt, dass die Mitte des Fischauge-Konverters sich in 1,20 m Höhe über dem Fußboden befand. Die Blickrichtung der Kamera wurde orthogonal zur Tischkante gewählt, sofern der Fragebogen vor dem Monitor sitzend ausgefüllt wurde. Viele Probanden saßen zum Beantworten der Fragen am Schreibtisch, während sich der Monitor auf einem abgewinkelt angebrachten Bereich des Tisches befand. Dann wurde als Blickrichtung die Winkelhalbierende der beiden Tischkanten gewählt, da die Probanden zur Beantwortung der Fragen die Blickrichtung normalerweise der Frage entsprechend änderten und sowohl orthogonal zur Schreibtischkante als auch orthogonal zur abgewinkelten Kante Beurteilungen vornahmen. Die Blickrichtung der Kamera wurde nach Augenmaß ohne weitere Messwerkzeuge bestimmt.


120 c

m

90°

67,5°

67,5°

"Schreibtisch"

FragebogenMonitor

"abgewinkelte Kante"

Abbildung 10: Aufstellung der Digitalkamera im Aufriss und beispielhaft im Grundriss

Abbildung 11: HighDynamic-Aufnahme mit der Digitalkamera an zwei Arbeitsplätzen

Die Kamera verfügt über eine integrierte Belichtungsmessung, die Belichtungszeit und Blende vorschlägt. Um eine Überbelichtung der Bilder zu vermeiden, wurde im Automatik-Modus gearbeitet und die Belichtungskorrektur grundsätzlich auf den Minimalwert (-2) eingestellt. Bei Lichtsituationen, die durch kleine Lichtquellen hoher Leuchtdichte besonders riskant hinsichtlich einer Überbelichtung sind, wurde zusätzlich eine HighDynamic-Aufnahme mit manueller Eingabe der Belichtungszeit von 1/1000 bei Blende 11 aufgenommen. Mit dieser Einstellung erreicht man den höchsten Messbereich.


4.3.2 Zylindrische Beleuchtungsstärke Die zylindrische Beleuchtungsstärke Ez ist definiert als die mittlere Beleuchtungsstärke auf der äußeren Mantelfläche eines vertikal stehenden Kreiszylinders mit gegen Null gehenden Abmessungen32. Die zylindrische Beleuchtungsstärke kann direkt mittels eines Ez-Vorsatzes für Beleuchtungsstärke-Messgeräte gemessen werden. Nach DIN 5035-6:1990-12 kann sie näherungsweise als mittlere Vertikalbeleuchtungsstärke bestimmt werden, indem die Vertikalbeleuchtungsstärken Ev in vier senkrecht zueinander stehenden Ebenen gemessen werden.

∑=

≈4

141i

viz EE

mit Ez zylindrische Beleuchtungsstärke [lx]

Evi Vertikalbeleuchtungsstärke in Ebene i [lx]

Abbildung 12: Bestimmung der zylindrischen Beleuchtungsstärke mit Hilfe von 4 Vertikal-

beleuchtungsstärken

Zur Messung der zylindrischen Beleuchtungsstärke wurde anschließend an die Aufnahme mit der Digitalkamera auf dem Stativ der Lichtsensor des Beleuchtungsstärke-Messgerätes befestigt. Position und Höhe des Stativs blieben unverändert.

Sensor

Metallwinkel

Adapter des Drehkopfs Abbildung 13: Befestigung des Lichtsensors

Der Lichtsensor wurde an einem Metallwinkel befestigt, der auf das Stativ geschraubt werden kann. Der Sensor wurde so befestigt, dass er sich möglichst nahe am Drehzentrum befand, damit der Radius des Kreiszylinders, über den sich die zylindrische Beleuchtungsstärke definiert, bei der Messung möglichst klein ist.

32 Haegar, Stockmar (1980): Ein Konzept zur Berechnung der zylindrischen Beleuchtungsstärken.

S. 40


Die Ausrichtung für die erste Messung senkrecht zu einer der Wände wurde nach Augenmaß vorgenommen. Durch den Panorama-Drehkopf des Stativs, der auf eine Rasterung von 90° eingestellt wurde, konnten die Messungen in den übrigen drei Richtungen in 90°-Schritten vorgenommen werden.

Abbildung 14: Messung der zylindrischen Beleuchtungsstärke an zwei Arbeitsplätzen

Die Messung wurde mit dem Beleuchtungsstärkemessgerät LMT pocket-lux durchgeführt, das der Genauigkeitsklasse B für Beleuchtungsstärkemessgeräte gemäß DIN 5032-7 entspricht.

4.3.3 Horizontale Beleuchtungsstärke Das Verhältnis von zylindrischer zu horizontaler Beleuchtungsstärke wird zur Bewertung der Schattigkeit nach DIN 5035-6:1990-12 verwendet. Eine zu starke Schattenwirkung wird vermieden, wenn in 1,20 m über dem Fußboden gilt:

3,0≥h

z

EE

mit Ez zylindrische Beleuchtungsstärke [lx]

Eh horizontale Beleuchtungsstärke [lx]

4.4 Versuchskollektiv Die Befragungen wurden in einem Gebäude der DB Netz AG in Karlsruhe durchgeführt. Es handelt sich um ein neueres Verwaltungsgebäude, in dem im Rahmen des Projektes enerkenn33 bereits einer Nutzerbefragung stattgefunden hatte. Diese Befragung hatte ergeben, dass viele Beschäftigte mit der Lichtsituation an ihrem Arbeitsplatz nicht zufrieden sind und über Blendung klagen. Durch die Beschränkung auf ein Gebäude kann eine Streuung der Ergebnisse durch den Einfluss von Umgebungsbedingungen wie Arbeitgeber, technische Gebäudeausrüstung oder Möblierung ausgeschlossen werden. Die Ergebnisse sind dadurch aber weniger repräsentativ und nicht uneingeschränkt generalisierbar.

33 Projekt des Fachgebiets Bauphysik und Technischer Ausbau (fbta) an der Universität Karlsruhe

und der DB Netz AG zur Entwicklung und Erprobung eines webbasierten Gebäudemonitorings.


Die Teilnahme der Mitarbeiter an der Befragung war freiwillig. Der gewünschte Stichprobenumfang für die statistische Auswertung betrug 200 Probanden. Im Gebäude wurden in vier Geschossen alle Mitarbeiter befragt, die an ihrem Arbeitsplatz angetroffen wurden, bis die gewünschte Anzahl von mindestens 200 vollständigen und fehlerfreien Datensätzen erreicht war. Insgesamt wurden 255 Befragungen in allen vier Geschossen durchgeführt, 9 Personen hatten entweder kein Interesse oder keine Zeit. Das entspricht einer Verweigerungsquote von 3,4% und liegt damit unter der zu erwartenden Quote von 7-14% bei mündlichen Befragungen34.

Alter und Geschlecht der Probanden

1

27

40

9187

9

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

unter 20 20 - 29 30 - 39 40 - 49 50 - 59 über 60

Anz

ahl P

erso

nen

männlichweiblichSumme

Diagramm 3: Alter und Geschlecht der Probanden

204 (80%) der Befragten sind Männer, 51 (20%) sind Frauen. 162 (79%) der befragten Männer sind über 40 Jahre alt. Bei den befragten Frauen ist die Altersstruktur anders – nur 25 (49%) sind über 40 Jahre alt. Die Befragungen fanden vom 23. April bis zum 12. Mai 2003 statt. Das Wetter war zum Zeitpunkt von 198 (78%) Befragungen sonnig, während der restlichen 57 (22%) Befragungen war der Himmel leicht bewölkt. Während keiner Befragung war es stark bewölkt oder regnerisch. Alle Befragten haben die Möglichkeit, außenliegende Jalousien als Blendschutz selbst zu regeln und sowohl die Höhe der Jalousien als auch die Neigung der Lamellen raumweise zu steuern. Da die Jalousien nicht direkt vor der Fassade angebracht sind und der Spalt zwischen den einzelnen Jalousien offen ist, kann es hier zu nicht regulierbarer Blendung kommen. Einige Räume haben außerdem ein zusätzliches schmales Fenster, das nicht mit einer Jalousie ausgestattet ist und daher nicht verschattet werden kann.

34 Bortz, Döring (1995): Forschungsmethoden und Evaluation. S. 228


Abbildung 15: Grundriss eines Geschosses, exemplarisch (nach enerkenn)

77 (30%) Befragte arbeiten in einem Büro mit Nordfenster. Diese Fenster werden durch große Platanen verschattet, die zum Zeitpunkt der Befragung bereits stark belaubt waren. 47 (18%) Büros orientieren sich nach Süden, 131 (51%) nach Osten oder Westen. Hier sind nach Aussage der Nutzer die Blendungsprobleme durch direktes Sonnenlicht, das durch die Jalousien-Zwischenräume in den Arbeitsraum fällt, besonders groß. In Büros mit Fenstern zu einem der drei "Höfe" kann es außerdem zu Blendung kommen, wenn Sonnenlicht an den metallbekleideten Fassaden oder an den Jalousien eines anderen Gebäudeteils reflektiert wird. Die befragten Personen stellen keine Zufallsstichprobe dar, da das Gebäude nicht zufällig gewählt wurde und auch die Personen im Gebäude nicht zufällig gewählt wurden – es fand keine Losung der zu befragenden Personen statt ("Urnenmodell").


5 Auswertung der Daten Zur Testung der Befragungsergebnisse und der Leuchtdichten auf statistische Zusammen-hänge müssen die Daten ausgewertet werden. In diesem Kapitel wird erläutert, wie aus den physikalischen und psychometrischen Messwerten statistisch auswertbare Werte erzeugt wurden. Die verwendeten statistischen Verfahren werden kurz erklärt.

5.1 Ermittlung der Leuchtdichten Zum besseren Verständnis der Informationen, die in den Leuchtdichtebildern enthalten sind, wird ihre Erzeugung erläutert. Die Festlegung der ausgewerteten Bildbereiche wird gezeigt und die Entscheidung für die ermittelten Werte und Lagemaße ausgeführt.

5.1.1 Erzeugung der Leuchtdichtebilder Zur Messung der Leuchtdichte werden HighDynamik-Aufnahmen mit einer Rollei-d30-flex Digitalkamera gemacht. Die Kamera wurde von der TechnoTeam Bildverarbeitung GmbH in Ilmenau so modifiziert, dass beim Auslösen einer solchen HighDyn-Aufnahme nicht nur ein Einzelbild gemacht wird, sondern eine Serie von fünf Bildern. Das erste Bild wird mit der gewählten Belichtungszeit und Blende aufgenommen, dann folgen Bilder mit längerer und mit kürzerer Integrationszeit. Die zusätzlichen Bilder dienen dazu, sowohl die dunkleren Bereiche des Bildes genauer darstellen zu können als auch die hohen Leuchtdichten ohne Überbelichtung festzuhalten.

Abbildung 16: fünf Einzelbilder einer HighDyn-Aufnahme - die unterschiedlichen Belichtungs-

zeiten führen zu der unterschiedlichen Helligkeit der Bilder

Diese fünf Bilder werden in der Software LMK2000-sky zu einem Leuchtdichtebild hoher Dynamik (HighDyn) zusammengesetzt. Die Software wurde ebenfalls von der TechnoTeam GmbH entwickelt.


Abbildung 17: Leuchtdichtebild in Graustufen und in Falschfarben

In der Falschfarbendarstellung werden Flächen mit niedrigen Leuchtdichten blau dargestellt, Flächen mit hohen Leuchtdichten rot entsprechend der Skala. Die Skalierung der Falschfarbenpalette ist variabel, gleicher Farbton bedeutet nicht immer gleiche Leuchtdichte. Im Weiteren wurde auf die Angabe der Falschfarbenskala verzichtet, da die Leuchtdichtewerte für die Methoden, mit denen die Bilder auswertet wurden, nicht von entscheidender Bedeutung sind.

5.1.2 Berechnung der Leuchtdichtedaten Da das Programm LMK2000-sky nicht alle gewünschten Möglichkeiten zur Auswertung bietet, wurden die errechneten Leuchtdichten als Textdatei exportiert, und diese dann wiederum importiert in eine Bildauswertungssoftware des "Fachbereichs Technischer Ausbau und Bauphysik" fbta von Arne Abromeit. Diese Software wurde von Herrn Abromeit um allen gewünschten Funktionen ergänzt und bietet nun umfangreiche Möglichkeiten zur Auswertung der Bilder. Eine ausführliche Validierung der Software steht noch aus.

5.1.3 Untersuchte Größen Die Bilder bieten die Möglichkeit, sehr viele Leuchtdichtedaten zu betrachten, da sich jeder beliebige Bildausschnitt untersuchen lässt. Als Anhaltspunkt, welche Bildbereiche untersucht werden sollen, diente die allgemeine Blendungsformel. Jede weitere Blendungsformel basiert auf den gleichen Größen, nur die Gewichtung der Faktoren variiert. Es herrscht also Konsens darüber, dass Blendung von der Blendquellenleuchtdichte, der Hintergrundleuchtdichte, der Größe der Blendquelle und ihrer Lage im Gesichtsfeld des Betrachters abhängig ist. Blendquellen sind bei dieser Untersuchung Fenster und – bei eingeschaltetem Kunstlicht – Deckenleuchten. Zur Bestimmung der Adaptionsleuchtdichte kommen mehrere Flächen in Betracht: Die Helligkeit des Monitors könnte einen Einfluss haben, da die Befragten an Bildschirmarbeitsplätzen arbeiten. Viele Monitore stehen schräg vor dem Fenster, was durch die oft große Differenz zwischen den Leuchtdichten von Monitor und Fenster Blendung begünstigt. Die Monitorleuchtdichte könnte also auch bei oft wechselnden Blickrichtungen ein Anhaltspunkt für die Adaptionsleuchtdichte sein.


Auch die Leuchtdichte des Arbeitsplatzes könnte ausschlaggebend sein, oder – wie z.B. beim DGI – die Leuchtdichte des gesamten Hintergrundes. Die Leuchtdichte der gegenüberliegenden Wand dagegen scheint in dieser Untersuchung keine sinnvolle Definition für die Adaptionsleuchtdichte zu sein. Sie nimmt je nach Raumgröße und Position des Probanden in einigen Fällen große Teile des Gesichtsfeldes ein, in anderen Fällen aber ist sie kaum zu sehen, weil sich weitere Arbeitsplätze und Zimmerpflanzen zwischen Betrachter und Wand befinden. Die Leuchtdichte im zentralen Bereich des Gesichtsfeldes – beispielsweise in einem horizontalen Sehkegel mit 20° Öffnungswinkel – kann hier auch nicht zur Bestimmung der Adaptionsleuchtdichte dienen, da die Probanden ihre Blickrichtung während der Befragung häufig änderten. Es muss davon ausgegangen werden, dass die Blickrichtung sich im Alltag ebenfalls häufiger ändert. Weiter stellt sich die Frage, welche Lage- oder Streuungsmaße der Leuchtdichten der untersuchten Flächen der empfundenen Blendung am besten entsprechen. Bisherige Untersuchungen haben die "mittlere Leuchtdichte" gemessen – es gab aber bisher auch keine einfache Möglichkeit, die Verteilung der Leuchtdichte in einer Fläche zu ermitteln. Blendung kann auch durch kleine Flächen hoher Leuchtdichte hervorgerufen werden – beispielsweise durch die Sonnenscheibe, die im Randbereich eines ansonsten deutlich weniger hellen Fensters zu sehen ist und blendet. Um solche Phänomene prüfen zu können, wurde auch die Leuchtdichte der "hellsten Stelle" ermittelt. Dafür wurde die maximale Leuchtdichte, die in dieser Fläche vorhanden ist, gesucht. Bei diesem Wert besteht jedoch die Gefahr, dass die Leuchtdichte eines einzigen Bildpunkt erfasst wird – beispielsweise hervorgerufen durch eine Reflexion auf der Metallstange vor den Fenstern oder auf den Jalousien – der aber vom Auge gar nicht wahrgenommen werden kann, weil die Fläche zu klein ist. Wenn dieser Maximalwert sich nicht in einer größeren leuchtenden Fläche befindet, würde er nicht dem tatsächlich wahrgenommenen hellsten Wert entsprechen. Um dieses Risiko zu umgehen, wurde zusätzlich zum Maximalwert das 95. Leuchtdichten-Perzentil ermittelt. Das ist die Leuchtdichte des Bildpunktes, bei dem gilt, dass 95% aller Bildpunkte dunkler oder gleich dunkel sind. Die Differenzen zwischen den einzelnen Werten werden dabei nicht berücksichtigt. Dadurch ist dieser Wert statistisch robuster. Entsprechend wurde für die "mittlere Leuchtdichte" der Mittelwert (Arithmetisches Mittel, Durchschnitt) um den Medianwert (Zentralwert) ergänzt. In die Berechnung des Mittelwertes geht die Höhe der Leuchtdichtenwerte ein, deshalb wird er durch Extremwerte beeinflusst.

Nx∑=µ

mit µ Mittelwert x Wert

N Anzahl Werte Der Medianwert ist die Leuchtdichte des Pixels, bei dem gilt, dass 50% der Leuchtdichten größer oder gleich groß und 50% der Leuchtdichten kleiner oder gleich groß sind.


0

250

500

750

1000

1250

1500

1750

2000

0 500 1000 1500 2000

Bildpunkte

Leuc

htdi

chte

nalle Bildpunkte

Medianwert, Mittelwert, 95. Perzentil und Maximum

Diagramm 4: Darstellung der verwendeten Lage- und Streuungsmaße – am Beispiel der

Leuchtdichten eines Fensters

Streuungsmaße wie z.B. Standardabweichung oder Varianz wurden nicht berechnet. Die Varianz ist definiert als die Summe der quadrierten Differenzen zwischen den einzelnen Messwerten und dem Mittelwert dividiert durch die Anzahl aller Messwerte. Die Standardabweichung oder Streuung ist die Quadratwurzel der Varianz. Beide Werte können einen Anhaltspunkt geben, wie gut die Verteilung durch den Mittelwert repräsentiert wird. Da die Differenz zum Mittelwert in die Berechnung eingeht, werden diese Werte – wie der Mittelwert – durch Extremwerte beeinflusst. Dem Medianwert entsprechende Dispersionsmaße sind die Quartile. Das erste Quartil ist der Wert, für den gilt, dass 25% der Werte kleiner oder gleich groß sind, das 3. Quartil entsprechend für 75% der Werte. Auch diese Werte wurden für diese Untersuchung nicht ermittelt.

0

20

40

60

80

100

120

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Leuchtdichteverteilung in Prozent des Maximalwertes

Anz

ahl B

ildpu

nkte

alle MesswerteMedianwert und Mittelwert1. und 3. Quartil

Diagramm 5: Häufigkeitsverteilung der Leuchtdichten eines Fensters mit Darstellung

verschiedener Lagemaße


Bei der Monitorleuchtdichte ist nicht mit einer großen Streuung der Leuchtdichten eines Monitors zu rechnen ist, hier wurde nur der Mittelwert gebildet. Für die Blendquellen Fenster und Leuchten wurde die Größe der Fläche in Pixel festgehalten, um den Raumwinkel beurteilen zu können, den diese Fläche im Gesichtsfeld einnimmt.

5.1.4 Ermittlung des Raumwinkels Der verwendete Fischauge-Konverter projiziert winkeltreu. "Winkeltreu" bedeutet, dass der Halbraum nicht parallel projiziert wird, sondern dass sich gleich große Winkel im Raum in der Projektionsebene als gleich große Strecken abbilden. Die Darstellung zeigt schematisch, wie der Halbraum auf die ebene Fläche projiziert wird:

0°

90° 90°

60°

30°30°

60° 60°

30°0°

60°

30°

horizontaler Schnitt

Fischauge, winkeltreu Fischauge, nicht winkeltreu

90°90°

Abbildung 18: Schema der Projektion von Fischauge-Objektiven

Durch eine Parallelprojektion werden Flächen, die sich im Randbereich befinden, stark verkleinert, wie am rot eingefärbten Kreissegment zu sehen ist. Der Winkel im Halbraum ist in beiden Projektionsarten gleich groß, das Abbild des Winkels unterscheidet sich stark.

0°

30°

60°

90°60°

30°

0°

90°

Projektion

Fischauge, winkeltreu Fischauge, nicht winkeltreu Abbildung 19: Winkel im Raum in der Projektion

In der winkeltreuen Projektion bedeuten gleiche Strecken auf einer Geraden durch das Zentrum gleiche Winkel. In der Parallelprojektion sind die Randbereiche deutlich unter-repräsentiert.


Auch bei einer winkeltreuen Projektion entsprechen die projizierten Flächen nicht exakt den Raumwinkeln. Durch die Abbildung einer Halbkugel auf eine Ebene kommt es zu einer Verzerrung. Die Photographien zeigen die projizierten Flächen – um daraus den Raumwinkel bestimmen zu können, muss die Verzerrung bekannt sein. Der Raumwinkel, der von einem Kreis eingenommen wird, dessen Größe einem Öffnungswinkel von 30° im Halbraum entspricht, beträgt 0,27π sr – 13,5% des Halbraums mit 2π sr. Seine Fläche in der winkeltreuen Projektion beträgt 1/9 πr² – nur 11% der Fläche. Bei der Kugelschicht zwischen 60° und 90° beträgt der Raumwinkel π sr – 50%. Die projizierte Fläche nimmt 5/9 πr² ein – 55% der Fläche. In der Projektion werden Raumwinkel im Zentrum unter- und Raumwinkel an der Peripherie überrepräsentiert.

30°

0°

90°

60°

Projektion

Abbildung 20: zur Abschätzung der Verzerrung untersuchte Flächen

Zur genaueren Abschätzung der Größe des Fehlers wird der Kreis betrachtet, der den Öffnungswinkel 1° einnimmt (rot dargestellt) und der "Ring", der die Fläche zwischen dem Öffnungswinkel von 89° und 90° einnimmt (grün dargestellt). Die Anteile an der projizierten Fläche werden ins Verhältnis zu den Anteilen am Raumwinkel gesetzt. Der Anteil des Kreises an der projizierten Fläche beträgt 82% des Anteiles am Raumwinkel. Der Anteil des Ringes an der projizierten Fläche beträgt 126% des Anteils am Raumwinkel. Im Zentrum sind projizierte Flächen also 18% kleiner als ihr Raumwinkel, während sie am äußersten Rand 26% größer sind. In dieser Studie werden nur die Flächen von Blendquellen ermittelt – Fenster und Leuchten, deren Abbild sich im Regelfall nicht im Zentrum der Photographie befindet. Viele Fenster und Leuchten erstrecken sich von einem Winkel von ungefähr 40° bis zum Bildrand, so dass Fehler durch unter- und überrepräsentierte Flächen sich (teilweise) gegenseitig ausgleichen. Die Raumwinkel wurden ohne Korrektur der Verzerrung aus den projizierten Flächen errechnet, da der dadurch entstehende Fehler als nicht gravierend eingeschätzt wurde.

5.1.5 Ermittlung der Leuchtdichte-Lagemaße Für jedes Leuchtdichtebild werden der größte Leuchtdichtewert, der vorkommt, und das 95. Leuchtdichten-Perzentil notiert. Durch das Fischaugeobjektiv wird ein rundes Bild erzeugt, die Kamera "belichtet" aber eine rechteckige Fläche, was einen unbelichteten Rahmen um das eigentliche Bild herum verursacht. Zur Ermittlung des Perzentilwertes müssen diese Pixel, deren Leuchtdichte exakt 0 cd/m² beträgt, herausgefiltert werden – sonst würde der "Rand" mit seinen vielen Nullpixeln


fälschlicherweise in die Berechnung mit eingehen. Die Streichung aller Pixel mit der Leuchtdichte 0 cd/m² führt zu keiner Veränderung des eigentlichen Bildes, da jede noch so dunkle Fläche Licht reflektiert und eine Leuchtdichte von exakt 0 cd/m² im eigentlichen Bildbereich nur durch einen Messfehler der Kamera verursacht werden kann. Zum Vergleich sind beim folgenden Bild die Nullpixel, die nicht in die Bewertung eingehen, schwarz dargestellt.

Abbildung 21: Leuchtdichtebild mit und ohne Pixel der Leuchtdichte 0 cd/m²

Die Nullpixel wurden grundsätzlich bei jeder Leuchtdichte-Analyse herausgefiltert.

5.1.6 Fenster Als mittlere Fensterleuchtdichte wurde die mittlere Leuchtdichte der Aperturfläche herangezogen, die Leuchtdichte der Fensterrahmen darf nicht in die Berechnung mit eingehen. Sie würde die mittlere Leuchtdichte des Fensters verringern und die Fläche vergrößern. Um die zu analysierende Fläche zu bestimmen, kann ein Analysepolygon per Mausklick eingegeben werden. Die gewünschten Lagemaße werden dann für die Pixel innerhalb des Polygons ausgewiesen.


Abbildung 22: Analysepolygon und Ausgabe der Werte

Um Flächen wie z.B. Fensterrahmen aus der Berechnung auszuschließen, kann eine Mindestleuchtdichte ("untere Grenze") gewählt werden. Dann werden nur Pixel ausgewertet, deren Wert größer als diese Mindestleuchtdichte ist.

Abbildung 23: Eingabefeld der Mindestbeleuchtungsstärke für die Auswertung und Ausgabe

der Werte

Zusätzlich werden die Leuchtdichte-Werte, die im Auswertungspolygon enthalten sind, in zwei Diagrammen dargestellt. Im oberen Diagramm sind die auftretenden Leuchtdichtewerte nach Größe geordnet dargestellt, das untere Diagramm zeigt die Verteilung der Leuchtdichten. Diese Grafiken konnten nicht validiert werden und wurden für diese Arbeit nicht ausgewertet. Bei diesem Leuchtdichtebild werden nach Eingabe einer unteren Grenze nur noch die Pixel gewertet, die auf dem rechten Bild farbig dargestellt sind. So können die gewünschten Flächen eingegeben werden, ohne das eine allzu große Genauigkeit bei der Eingabe mit der Maus notwendig wäre.


Abbildung 24: Darstellung der gewerteten Pixel bei einer Fensterfläche

Die Festlegung der Mindestleuchtdichte für die Auswertung führt zu einer Ungenauigkeit. Je nachdem, wie genau sie festgelegt wird und ob Pixel des Fensterrahmens mitberechnet werden oder dunkle Bereiche des Fensters ausgeschlossen werden, variieren die Leuchtdichte-Werte.

Abbildung 25: Leuchtdichtebild mit einer unteren Grenze von 200 cd/m² und Auswertung

In diesem Beispiel wurde die untere Grenze auf 200 cd/m² festgelegt. In Abbildung 24 kann man erkennen, dass nur kleine Flächen des Fensterrahmens in die Berechnung eingehen, die eine relativ hohe Leuchtdichte haben. Die beleuchtete Fensterlaibung sowie Reflexionen an der Decke und auf dem Tisch werden nicht in das Analysepolygon aufgenommen.


Abbildung 26: Leuchtdichtebild mit einer unteren Grenze von 300 cd/m² und Auswertung

In dieser Darstellung wurde die untere Grenze auf 300 cd/m² festgesetzt: Am Fenster sind kaum Unterschiede erkennbar – nur die kleinen Flächen am Fensterrahmen sind stärker ausgeschlossen. In der Analyse verursacht dieser kaum erkennbare Unterschied einen 3,7% höheren Mittelwert. Der Medianwert reagiert weniger robust – er ändert sich um 6,1% und das 95. Perzentil reagiert erwartungsgemäß am wenigsten mit einer Erhöhung um lediglich 1,5%. Die Fläche, von der der Raumwinkel abgeleitet wird, verkleinert sich in diesem Fall um 4,4%. Trotz dieser Ungenauigkeit wird davon ausgegangen, dass auf diesem Wege genauere Werte ermittelt werden können als es mit einer Festlegung der Grenzen ausschließlich durch das Analysepolygon möglich wäre. Die durch das Fischauge gekrümmten Kanten können nur mit großem Zeitaufwand korrekt mit dem Analysepolygon eingeben werden.

Abbildung 27: Leuchtdichtebild mit Jalousien ohne untere Grenze und mit unterer Grenze

Wenn die Jalousien heruntergelassen sind, gibt es in den Zwischenräumen und besonders am Ende der Fenster kleine Streifen mit relativ hohen Leuchtdichten. Diese Flächen und die unverschatteten Fensterbereiche werden für die Leuchtdichtewerte zusammengefasst.


Abbildung 28: Leuchtdichtebild mit Pflanzen ohne untere Grenze und mit unterer Grenze

Bei Fenstern, vor denen Zimmerpflanzen stehen, wäre es ohne Eingabe einer Mindestleuchtdichte unmöglich, die Leuchtdichte der Aperturfläche abzüglich der von Pflanzen verschatteten Bereiche auszuwerten. Durch die "untere Grenze" werden die rechts schwarz dargestellten Flächen nicht ausgewertet, die Festlegung des Analysepolygons kann großzügig erfolgen.

Abbildung 29: Leuchtdichtebild mit Bäumen ohne untere Grenze und mit unterer Grenze

Wenn Bäume vor den Fenstern stehen, ist die Grenze oft nur schwer festzulegen, da die Stammbereiche der Bäume sehr dunkel sind. Bei eingeschaltetem Kunstlicht sind die Baumstämme kaum heller als die vom Kunstlicht erhellten Fensterrahmen. In diesem Fall ist die Ungenauigkeit durch die Festlegung einer Mindestleuchtdichte besonders groß. Es wurden jeweils nach Festlegung einer Mindestleuchtdichte der auszuwertenden Bildpunkte der Leuchtdichten-Mittelwert, -Medianwert, -Maximalwert und das 95. Perzentil sowie die Fläche und der Winkel zwischen Fenstermittelpunkt und Blickachse ermittelt.


5.1.7 Leuchten Zur Bestimmung der Leuchtenleuchtdichte wird – wie in der DIN EN 12464-1 – die Lichtaustrittsöffnung betrachtet. Die Leuchtdichte des Indirektanteils, der an der Decke reflektiert wird, ist sehr viel weniger hoch – es ist nicht damit zu rechnen, dass der Indirektanteil Blendung hervorruft. Er wird zur Hintergrundleuchtdichte gezählt. Auch Leuchten, deren Leuchtdichte durch den Winkel zum Betrachter nicht höher als der Indirektanteil der übrigen Leuchten ist, werden als Teil der Hintergrundleuchtdichte gewertet.

Abbildung 30: Leuchtdichtebild mit Leuchten ohne untere Grenze und mit unterer Grenze

Die Leuchtdichte der Leuchten kann recht sicher bestimmt werden, da die Leuchtdichteunterschiede zwischen der Lichtaustrittsöffnung und dem Rahmen der Leuchte sehr groß sind. Eine Veränderung der Mindestleuchtdichte führt zu keinen großen Veränderungen bei den ausgewerteten Lagemaßen. Im gezeigten Beispiel wird nur die Leuchtdichte der vorderen Leuchte in die Ermittlung einbezogen. Es wurden jeweils nach Festlegung einer Mindestleuchtdichte der auszuwertenden Bildpunkte der Leuchtdichten-Mittelwert, -Medianwert, -Maximalwert und das 95. Perzentil sowie die Fläche und der Winkel zwischen Leuchtenmittelpunkt und Blickachse ermittelt.

5.1.8 Hintergrund Als Leuchtdichte des Hintergrundes wird hier der Mittelwert aller Leuchtdichten im Gesichtsfeld bezeichnet, wobei die Leuchtdichten von Blendquellen ausgeschlossen werden. Das Auswertungspolygon umfasst also das gesamte Leuchtdichtebild ohne Aperturflächen und gegebenenfalls ohne die Lichtaustrittsöffnungen der Leuchten.


Abbildung 31: Auswertungsbereich Hintergrund

Von der Ermittlung weiterer Lage- oder Streuungsmaße dieses Bereichs wurde abgesehen, da davon ausgegangen wurde, dass der Bereich "Arbeitsplatz" der Adaptionsleuchtdichte besser entspricht. Die Hintergrundleuchtdichte wurde ermittelt, um den Vergleich mit dem Daylight Glare Index DGI zu ermöglichen, der mit Hilfe dieses Wertes berechnet wird.

5.1.9 Arbeitsplatz "Arbeitsplatz" soll den Bereich umfassen, vom dem zu erwarten ist, dass er die Hauptblickrichtungen des Probanden während der Arbeit enthält. Er muss den Monitor und die Unterlagen beinhalten, die gerade bearbeitet werden und auch das Telefon, da die Mehrzahl angab, oft durch das Telefon unterbrochen zu werden. Dafür wurde das Polygon ausgewertet, das vom abgebildeten Teil der vorderen Tischkante, der Oberkante des Monitors sowie dem Telefon aufgespannt wird und auch die vom Sitzplatz aus leicht erreichbaren Unterlagen enthält. Blendquellen wie die Aperturfläche der Fenster wurden nicht mit ausgewertet. Das Auswertungspolygon wurde gegebenenfalls durch den Fensterrahmen begrenzt. Reflexe hoher Leuchtdichten durch Tages- oder Kunstlicht auf der Arbeitsfläche wurden bei der Auswertung berücksichtigt.

Abbildung 32: Auswertungsbereich Arbeitsplatz


Um den Arbeitsplatz zu beschreiben wurden Mittelwert, Medianwert, die 95. Perzentil-Leuchtdichte sowie der Maximalwert ermittelt. Der ausgewertete Raumwinkel sowie dessen Lage im Gesichtsfeld wurden nicht beachtet. Definitionsgemäß muss die Lage im Gesichtsfeld eine zentrale sein. Unterschiedlich große Raumwinkel ergeben sich durch unterschiedliche Interpretation der verschiedenen Aufnahmen. Die Arbeitsplatz-Leuchtdichten sind abhängig von der Wahl des Auswertungs-Polygons. Dessen Grenzen hängen – trotz der genannten Regeln – immer von der Interpretation des Auswerters ab. Sie sind nicht exakt definiert.

5.2 Datenbank Die Fragebögen wurden in Papierform vorgelegt und die Daten dann in ein HTML-Formular übertragen, dass einen Datenbankeintrag in einer MySQL-Datenbank erzeugt. Dieser Weg, der das Risiko von Tippfehlern beinhaltet, wurde gewählt, um die Befragten nicht durch den Umgang mit einem fremden Notebook zu verunsichern und vom Inhalt der Fragen abzulenken. Außerdem bot diese Vorgehensweise die Möglichkeit, dass Fragebögen von zwei oder drei Personen in einem Raum gleichzeitig ausgefüllt werden konnten, was den Zeitaufwand reduzierte. Die korrekte Zuordnung von Bild und Fragebogen erfolgt über das Datum und die Photographie-Nummer, die bei der Aufnahme auf dem Fragebogen vermerkt wurde. Um Übertragungsfehler zu vermeiden, wurde das HTML-Formular entsprechend dem Fragebogen angelegt. Durch identische Anordnung in Fragebogen und HTML-Formular können Fehler reduziert werden.

Abbildung 33: HTML-Formular zur Übertragung der Daten in die Datenbank, exemplarisch

ausgefüllt

Die Messdaten wurden vom Auswertungs-Tool in die Datenbank kopiert, um Tippfehler auszuschließen. Fehler bei der Zuordnung einzelner Werte oder bei der Eingabe von Skaleneinträgen können trotz großen Bemühens nicht völlig ausgeschlossen werden.


5.3 Statistische Verfahren und Fragestellungen Zur Anwendung kamen Kontingenztafeln, die mit einem χ²-Verfahren getestet werden, und t-Tests, die Unterschiede anhand von Mittelwertsvergleichen prüfen. Die ermittelten Größen und die Fragestellungen, anhand derer mögliche Zusammenhänge geprüft wurden, werden vorgestellt.

5.3.1 Kontingenztafeln Die vorliegenden Daten sind zum einen Messwerte aus der Bildauswertung, zum anderen Beurteilungen, die kategorisiert abgegeben werden mussten. Für zwei Merkmale A und B, zwischen denen ein statistischer Zusammenhang besteht, sind die folgenden vier Beziehungen denkbar: Merkmal A wirkt auf Merkmal B, Merkmal B wirkt auf Merkmal A, ein weiteres Merkmal C wirkt auf die Merkmale A und B oder eines der beiden Merkmale wirkt auf ein weiteres Merkmal s, wobei die Zufallsvariable s einen festen Wert einnimmt. S ist eine Zufallsvariable, die die Auswahl von A und B bestimmt.

A B BA BA A BC

S Abbildung 34: mögliche Beziehungen zwischen zwei Merkmalen A und B, zwischen denen ein

statistischer Zusammenhang besteht

Die Hypothesen besagen, dass zwischen verschiedenen Beurteilungen sowie zwischen Beurteilungen und Messwerten ein Zusammenhang besteht. Zur Prüfung dieser Hypothesen wurden Kontingenztafeln angelegt, die dann mit einem χ²-Verfahren getestet werden. Dies ist ein auch für statistisch Ungeübte beherrschbares Verfahren, mit dem sich bestimmen lässt, ob zwischen zwei Merkmalen ein statistischer Zusammenhang besteht. Wie dieser Zusammenhang geartet ist, d.h. welcher der vier Fälle vorliegt, lässt sich damit nicht prüfen. Dafür wären aufwendigere Verfahren notwendig, die von Statistikern berechnet werden müssten. Eine Kontingenztafel dient der Untersuchung, ob sich von n Datensätzen diejenigen, die die gleiche Ausprägung des k-fach gestuften Merkmals A aufweisen, sich bezüglich eines l-fach gestuften Merkmals B verschieden verteilen. Dazu müssen beide Merkmale kategorial sein.35 Die Häufigkeit des gleichzeitigen Auftretens der Ausprägung i des Merkmals A und der Ausprägung j des Merkmals B wird in einer Datenmatrix mit k *l Feldern dargestellt.

Merkmal A i.1 i.2 i.3

Zeilensumme

j1. n11 n12 n13 n1. j2. n21 n22 n23 n2. j3. n31 n32 n33 n3.

Merkmal B

j4. n41 n42 n43 n4. Spaltensumme n.1 n.2 n.3 Gesamtsumme n Abbildung 35: k*l-Kontingenztafel für k=3 und l=4

35 Bortz (1988): Statistik für Sozialwissenschaftler. S. 203


Die Prüfgröße zur Testung auf Unabhängigkeit der beiden Merkmale wird mit folgender Formel berechnet:

)1*

(²1 1

2

−= ∑∑= =

k

i

l

j ji

ij

nnn

nχ

mit χ² Prüfgröße n Gesamtsumme der Personen

nij Anzahl Personen, bei der gleichzeitig die Ausprägung i des Merkmals A und die Ausprägung j des Merkmals B aufgetreten ist

ni Spaltensumme nj Zeilensumme Für jede Zelle nij wird das Produkt aus ihrem Anteil an den Personen der Zeile j und der Spalte i gebildet. Das Produkt wird umso größer, je größer der Anteil einer Zelle an der Spalten- und Zeilensumme ist. Bei einer gleichmäßigen Verteilung der Häufigkeiten sind die Produkte klein und dementsprechend auch die Summe der Produkte. Durch die Multiplikation der Produktsumme mit der Gesamtsumme vergrößert sich der χ² -Wert abhängig von der Gesamtsumme der betrachteten Personen. Zur Prüfung einer Hypothese wird eine Nullhypothese H0 aufgestellt, die besagt, dass die Hypothese falsch ist, dass es beispielsweise keinen statistischen Zusammenhang zwischen zwei Merkmalen gibt. Dafür muss bei Anwendung eines χ²-Verfahren die Verteilung der Personen auf die einzelnen Zellen gefunden werden, die zu erwarten ist, wenn tatsächlich kein Zusammenhang besteht. Anschließend werden die Häufigkeiten, die in einer Stichprobe auftreten (beobachtete Häufigkeit) mit den Häufigkeiten verglichen, die auftreten müssten, wenn die Nullhypothese zuträfe (erwartete Häufigkeit). Je größer die Summe der quadrierten Differenzen zwischen Stichprobe und Nullhypothese ist, desto größer wird χ² und desto geringer ist die Signifikanz der Nullhypothese. Das hier verwendete χ²-Verfahren verzichtet auf das explizite Aufstellen einer Nullhypothese mit den dazugehörigen Häufigkeiten. Die angewandte Formel geht implizit von einer Nullhypothese mit einer völligen Gleichverteilung in allen k*l-Zellen aus. Zur Prüfung der Signifikanz eines χ²-Wertes muss nun noch die Anzahl der Freiheitsgrade berechnet und das erforderliche Signifikanz-Niveau festgelegt werden. Die Freiheitsgrade geben die Anzahl Erwartungshäufigkeiten (d.h. die Anzahl Zellen in der Datenmatrix) an, die bei gegebener Spaltenzahl k, Zeilenzahl l und Gesamtsumme n frei variierbar sind. Da sowohl die Summe der Zeilensummen als auch die Summe der Spaltensummen n ergeben muss, sind nur die Spaltensummen von k-1 Spalten bzw. die Zeilensummen von l-1 Zeilen frei wählbar. Dementsprechend können die Erwartungshäufigkeiten für (k-1)*(l-1) Zellen frei gewählt werden, das k*l-χ² hat (k-1)*(l-1) Freiheitsgrade ("degrees of freedom" df). Das Signifikanzniveau (α-Fehler-Niveau) entspricht der Wahrscheinlichkeit, mit der H0 fälschlicherweise abgelehnt wird. Dieser Fehler wird Fehler 1. Art genannt, die Wahrscheinlichkeit als Irrtumswahrscheinlichkeit α bezeichnet. Ein α-Niveau von p=0,05 bedeutet, dass die Nullhypothese mit einer Wahrscheinlichkeit von 5% zutrifft, entsprechend


bedeutet p=0,01 eine Wahrscheinlichkeit von 1%. Ein α-Niveau kleiner 0,05 gilt als signifikant, kleiner 0,01 als sehr signifikant. Tatsächlich wird aber nicht die Wahrscheinlichkeit der Hypothese, sondern nur die Unwahrscheinlichkeit des Gegenteils nachgewiesen. Ob ein χ²-Wert bei den vorhandenen Freiheitsgraden das geforderte Signifikanzniveau erreicht, wird anhand einer Tabelle überprüft (Sachs 1994).

5.3.2 Kategorisierung der Daten Wie bereits erläutert, können mit dem χ²-Verfahren nur kategoriale Merkmale miteinander verglichen werden. Die vorliegenden Bewertungen sind kategorial, die Auswertungsdaten aus den Leuchtdichtebildern sowie die Werte der Beleuchtungsstärkemessung und des KAB-Tests sind jedoch nicht kategorial. Bei der Berechnung der aktuellen Beanspruchung wird für jeden Befragten der Mittelwert gebildet aus den Werten von 6 Items, die die Ganzzahlen 1 bis 6 annehmen können. Der Mittelwert kann dementsprechend die folgenden 31 Werte annehmen: 1,00 1,17 1,33 1,50 1,67 1,83 2,00 2,17 2,33 2,50 2,67 2,83 3,00 3,17 3,33 3,50 3,67 3,83 4,00 4,17 4,33 4,50 4,67 4,83 5,00 5,17 5,33 5,50 5,67 5,83 6,00

5,00 6,001,00 2,00 3,00 4,00 Die Kategorien, die gebildet wurden, fassen die Werte wieder zu sechs Gruppen entsprechend den Ausgangswerten zusammen. Die beiden Randgruppen sind dabei unterrepräsentiert. Die Messwerte sollen in zehn Kategorien eingeteilt werden. Bei einer Datenmatrix von einem Merkmal mit 10 Kategorien und einem Merkmal mit 7 Kategorien (z.B. einer Bewertung) würden 210 Befragungen bei einer Gleichverteilung 3 Personen pro Zelle bedeuten. Eine Unterteilung in mehr Kategorien scheint daher nicht sinnvoll. Die Datenverteilung aller Messwerte ist ähnlich. Als Beispiel wird hier die Verteilung der zylindrischen Beleuchtungsstärken gezeigt.

34,00

363,00

692,00

1021,00

1350,00

1679,00

2008,00

2337,00

2666,00

2995,00

3324,00

Werte aufsteigend geordnet

zylin

dris

che

Bel

euch

tung

sstä

rke

[lx]

Diagramm 6: zylindrische Beleuchtungsstärken, Werte aufsteigend geordnet


Die Hilfslinien in Diagramm 6 entsprechen den Kategorie-Grenzen bei einer Einteilung in zehn gleich große Wertebereiche. Da es wenige Extremwerte gibt, die sehr viel größer sind als der Durchschnitt, führt eine Einteilung der Werte in zehn Kategorien mit gleich großem Wertebereich zu Kategorien, die nur einen oder sogar keinen Wert enthalten. Anhand der Hilfslinien kann man auch erkennen, dass sich über die Hälfte der Befragungen auf nur zwei Kategorien verteilen würden, was nicht sinnvoll erscheint.

0,00

350,00

700,00

1050,00

1400,00

1750,00

2100,00

2450,00

2800,00

3150,00

3500,00

Werte aufsteigend geordnet

zylin

dris

che

Bel

euch

tung

sstä

rke

[lx]

Diagramm 7: zylindrische Beleuchtungsstärken, Einteilung der Kategorien

Die Kategorien wurden daher so gebildet, dass jede Kategorie 10% der nach Größe geordneten Werte enthält (Dezile), die Wertebereiche der Kategorien sind unterschiedlich groß. In gleicher Weise wurden sämtliche Messwerte kategorisiert.

5.3.3 Mittelwertsunterschiede In einigen Fällen wurden die Daten im Nachhinein in zwei Gruppen aufgeteilt (ex-post-facto Design) – beispielsweise in Befragte, die geblendet waren und solche, die nicht geblendet waren. Mit den so erzeugten "Stichproben" wurde ein t-Test durchgeführt. Der t-Test überprüft anhand der Varianzen der beiden Stichproben, ob sich die Mittelwerte signifikant unterscheiden. Damit prüft man die Nullhypothese, dass beide Stichproben aus der selben Grundgesamtheit stammen. Der Vorteil des t-Tests besteht darin, dass die Stichproben-Werte nicht kategorisiert sein müssen, Messwerte können direkt in die Berechnung eingehen. Ergebnisse aus t-Tests können in dieser Untersuchung aber nur als Hinweis interpretiert werden, da keine echten Stichproben zu Auswertung vorliegen. Die Varianzhomogenität der Stichproben, die zur Durchführung des t-Tests bekannt sein muss, wurde mit dem F-Test ermittelt.

5.3.4 Art und Gewichtung der Daten Die Daten wurden auf unterschiedliche Weise erhoben. Die Messwerte aus der Bildauswertung beruhen auf einer Interpretation des Bildes. Da sie von der Wahl des Auswertungspolygons und teilweise auch von der Festsetzung einer unteren Grenze abhängen, sind sie nicht völlig objektiv.


Eine weitere "Datengruppe" sind die subjektiven Beurteilungen, die die Probanden abgegeben haben. Im Interviewteil wurden Umgebungsbedingungen erfragt. Zur Prüfung, ob Zusammenhänge zwischen Lichtbedingungen, Umgebungsparametern und der Beurteilung durch Probanden bestehen, wurden einige Items ausgewählt, die von größerem Interesse sind. In der Übersicht sind die Größen fett gedruckt dargestellt, die näher untersucht wurden. Auswertung des Leucht-dichtebildes Gesamtes Bild

95. Leuchtdichte-Perzentil Leuchtdichte-Maximalwert

Fenster

Leuchtdichte-Mittelwert Leuchtdichte-Medianwert 95. Leuchtdichte-Perzentil Leuchtdichte-Maximalwert Größe Position im Gesichtsfeld

Leuchten

Leuchtdichte-Mittelwert Leuchtdichte-Medianwert 95. Leuchtdichte-Perzentil Leuchtdichte-Maximalwert Größe Position im Gesichtsfeld

Arbeitsplatz

Leuchtdichte-Mittelwert Leuchtdichte-Medianwert 95. Leuchtdichte-Perzentil Leuchtdichte-Maximalwert

Hintergrund

Leuchtdichte-Mittelwert DGI (sofern berechenbar)

Beurteilungen durch die Probanden aktuelle Beanspruchung Raum

angenehm hell abwechslungsreich gleichmäßig beleuchtet

Kunstlicht

ausreichend hell nicht blendend

Arbeitsfläche

ausreichend hell gleichmäßig beleuchtet

Blick aus dem Fenster

angenehm nicht blendend belebend nicht störend

Tageslicht

nicht blendend ausreichend hell unauffällig

Reflexionen des Tageslichts

nicht blendend nicht störend unauffällig

Monitor

keine Schwierigkeiten beim Lesen keine Spiegelungen keine Blendung

Qualität der Belichtung mit Tageslicht

Umgebungsparameter zylindrische Beleuchtungsstärke horizontale BeleuchtungsstärkeKunstlicht Proband

Geschlecht Alter Augenfarbe Brillen- / Kontaktlinsenträger

Büroart Zahl der anwesenden Personen Zimmerpflanzen Bilder / persönliche Gegenstände Qualität des Monitors Darstellungsart Anzahl Unterbrechungen Anzahl der Ausblicke aus dem Fenster Verschattungsmöglichkeit Blendschutz Geschoss Wetter Fenster

Himmelsrichtung Anzahl Größe Abstand zum Fenster Orientierung zum Fenster

Orientierung zur Tür


Zufriedenheit mit der Arbeit Dauer der Nachtruhe Orientierung zur Tür Behinderung des Ausblicks

durch Bäume durch Gebäudeteile

Dauer der Tätigkeit im Gebäude Dauer der Beschäftigung im Raum Arbeitszeit pro Tag Arbeitsbeginn am Morgen Zeitraum mit direkter Sonneneinstrahlung Zusammensetzung der Tätigkeit Bemerkungen der Probanden

5.3.5 Untersuchte Fragestellungen Im Vordergrund stehen Fragen, die klären können, welche Größen das Urteil der Befragten beeinflussen. Einige Umgebungsbedingungen wurden dabei nicht untersucht, weil sie als weniger ausschlaggebend eingeschätzt werden. Die verwendeten statistischen Verfahren ermöglichen nicht, das gleichzeitige Zusammen-wirken verschiedener Parameter auf Bewertungen zu prüfen. Diese Zusammenhänge können daher im Rahmen dieser Arbeit nicht geprüft werden – sie sind aber durchaus denkbar. Auch ein Zusammenhang zwischen der Leuchtdichteverteilung innerhalb einer Blendquelle und der Blendungsbewertung kann nicht untersucht werden. 154 (61%) Personen tragen ständig oder zur Bildschirmarbeit eine Brille. Kontaktlinsen werden nur von 10 Personen (4%) benutzt. Dieser Anteil erscheint zu klein, um Aussagen über Zusammenhänge mit Kontaktlinsen treffen zu können. Über 80% der Befragten gaben an, mehr als einmal pro Stunde bei der Arbeit unterbrochen zu werden. 92,5% sagten, dass sie ein paar Mal am Tag oder sogar oft aus dem Fenster schauen. Diese Probanden ändern ihre Blickrichtung häufig und werden vermutlich auch durch Lichtquellen geblendet, die sich außerhalb des eigentlichen Blickfeldes befinden. Der Mittelwert der Leuchtdichten ist aufgrund der Ermittlung der Daten der robusteste Wert zur Beschreibung der "mittleren Leuchtdichte" – der Medianwert reagiert stärker auf eine Verschiebung der unteren Grenze. Daher wurden Zusammenhänge mit diesem Wert dargestellt, die Untersuchungsergebnisse mit den anderen Werten werden nur berichtet. Folgende Fragen wurden untersucht: 1. Raum / Raumgestaltung Frage 1.1: Bewerten Mitarbeiter mit Pflanzen oder Bildern im Raum diesen als angenehmer

als Mitarbeiter ohne Pflanzen und Bilder? Frage 1.2: Hängt die Bewertung des Raumes damit zusammen, ob es sich um ein Einzel- /

Zweier- / Mehrpersonenzimmer handelt? Frage 1.3: Gibt es einen Zusammenhang zwischen der aktuellen Beanspruchung und der

Zufriedenheit mit dem Raum? Frage 1.4: Wird die Lage der Tür unterschiedlich angenehm empfunden, je nachdem, ob sie

sich im Gesichtsfeld oder im Rücken befindet?


2. Helligkeitsniveau Frage 2.1: Gibt es einen Zusammenhang zwischen der Helligkeits-Beurteilung eines

Raumes und der horizontalen Beleuchtungsstärke, der zylindrischen Beleuchtungsstärke oder dem Alter?

Frage 2.2: Welche Leuchten-Leuchtdichte wird als hell beurteilt? Gibt es Unterschiede je nach Alter der Probanden?

Frage 2.3: Welche Arbeitsplatzleuchtdichte wird als hell beurteilt? Gibt es Unterschiede je nach Alter der Probanden?

Frage 2.4: Bei welcher Fensterleuchtdichte und -position wird der Arbeitsplatz als ausreichend mit Tageslicht belichtet beurteilt?

Frage 2.5: Hängt die Helligkeits-Beurteilung eines Arbeitsplatzes mit der aktuellen Beanspruchung oder der Augenfarbe zusammen?

Frage 2.6: Beurteilen Brillenträger Helligkeit anders als Menschen ohne Brille? 3. Blendung Frage 3.1: Bei welcher Fensterleuchtdichte fühlen die Probanten sich durch das Tageslicht

geblendet? Gibt es einen Zusammenhang mit der Leuchtdichte des Arbeitsplatzes, der Position oder Größe der Fensterfläche?

Frage 3.2: Gibt es einen Zusammenhang zwischen der Bewertung der Blendung und dem DGI?

Frage 3.3: Bei welcher Fensterleuchtdichte fühlen die Probanten sich beim Blick aus dem Fenster geblendet? Gibt es einen Zusammenhang zwischen der Bewertung der Blendung und der sonstigen Bewertung des Ausblicks?

Frage 3.4: Bei welcher Leuchten-Leuchtdichte fühlen die Probanten sich geblendet? Hängt die Beurteilung mit Größe oder Position der Leuchten zusammen?

Frage 3.5: Bei welcher Fensterleuchtdichte fühlen die Probanten sich am Monitor durch Tageslicht geblendet? Gibt es einen Zusammenhang zwischen den Positionen von Fenster und Monitor, Adaptionsleuchtdichte oder Monitorleuchtdichte?

Frage 3.6: Sind Helläugige, Brillenträger oder Befragte, die wenig geschlafen haben, eher geblendet? Gibt es einen Zusammenhang zwischen Blendung und aktueller Beanspruchung?

4. Fragen zur Überprüfung der Bewertungen Frage 4.1: Werden Blendung durch Tageslicht, durch Reflexionen und durch den Blick aus

dem Fenster unterschiedlich beurteilt? Frage 4.2: Unterscheidet sich die Beurteilung der Blendung durch Tageslicht je nach

Himmelsrichtung? Frage 4.3: Gibt es einen Zusammenhang zwischen der Bewertung der aktuellen

Beanspruchung und der Bewertung der übrigen Rating-Skalen?

5. Leuchtdichteverteilung innerhalb der Blendquelle Beispiele für die Leichtdichteverteilung innerhalb des Fensters bei freiem Blick und mit Jalousien, Zimmerpflanzen oder Bäumen Beispiele für die Leuchtdichteverteilung innerhalb einer Leuchte


6 Resultate Dieses Kapitel enthält die Ergebnisse der statistischen Auswertungen sowie Erläuterungen zu den verschiedenen Bereichen und zu den Resultaten. Es wurden 255 Befragungen durchgeführt, von denen 209 Datensätze vollständig sind. Bei den Unvollständigen wurde bei 9 Befragungen der Fragebogen falsch oder nicht komplett ausgefüllt. Bei 17 Befragungen fehlt die Beleuchtungsstärkemessung, da das zu Beginn der Untersuchung verwendete Gerät fehlerhaft war. Bei 24 Befragungen kann das Leuchtdichtebild nicht ausgewertet werden, weil es überbelichtet ist und die angegebenen Leuchtdichten dann falsch sein können. Da bei keiner Fragestellung alle Werte gebraucht werden, wurden immer alle Datensätze ausgewertet, bei denen die fraglichen Daten vorhanden sind. Da die Daten nicht sehr robust sind, werden Signifikanzniveaus von p=0,05 in den folgenden Auswertungen als "tendenziell" und nicht als "signifikant" gewertet. Um voreilige Schlüsse zu vermeiden, wurde ein erhöhter Anspruch an die Signifikanzniveaus gestellt.

6.1 Raum und Raumgestaltung Diese Fragen sollen einen Eindruck vermitteln, wie sehr Umgebungsbedingungen die Bewertung des Raumes beeinflussen, und ob sie einen Einfluss auf die aktuelle Beanspruchung haben könnten. Falls sich beispielsweise Befragte mit Zimmerpflanzen signifikant positiver über ihren Raum äußern, wäre die Untersuchung interessant, ob sie sich auch positiver über andere Aspekte wie Blendung oder Stress äußern.


Frage 1.1: Bewerten Mitarbeiter mit Pflanzen oder Bildern im Raum diesen als angenehmer als Mitarbeiter ohne Pflanzen und Bilder?

Anzahl der Befragten, die Pflanzen oder Bilder / persönliche Gegenstände im Raum hatten: Pflanzen und Bilder nur Pflanzen nur Bilder weder Pflanzen noch

Bilder Summe

83 73 29 67 252

Beurteilung des Raumes von "unangenehm" (1) bis "angenehm" (7): Minimalwert Maximalwert Mittelwert Standardabweichung

1 7 5,26 1,31

Der Mittelwert von 5,26 bedeutet, dass der Raum überwiegend als recht angenehm beurteilt wird. Ein signifikanter Zusammenhang zwischen der Beurteilung des Arbeitsplatzes und Pflanzen oder Bildern, die sich im Raum befinden, konnte nicht nachgewiesen werden.

0%

5%

10%

15%

20%

25%

30%

35%

40%

45%

50%

1 2 3 4 5 6 7

Bewertung des Raums (unangenehm - angenehm)

Ant

eil d

er B

efra

gten

Pflanzen und BilderPflanzenBildernichts

Diagramm 8: Bewertung des Raumes in Abhängigkeit von Pflanzen und Bildern

Auch das Diagramm gibt keinen Hinweis darauf, dass Räume mit Pflanzen oder Bildern als angenehmer beurteilt werden. Ergänzend wurde geprüft, ob ein Zusammenhang zwischen dem KAB-Wert und Pflanzen oder Bildern im Zimmer besteht. Ein signifikanter Zusammenhang zwischen KAB-Wert und Pflanzen oder Bildern, die sich im Raum befinden, konnte jedoch ebenfalls nicht nachgewiesen werden.


Frage 1.2: Hängt die Bewertung des Raumes damit zusammen, ob es sich um ein Einzel- / Zweier- / Mehrpersonenzimmer handelt?

Anzahl der Befragten, die in Einzel-, Zweier- und Mehrpersonenzimmern arbeiten: Einzelzimmer Zweierzimmer Drei- / Vierpersonenzimmer Summe

32 144 69 245


1 7 5,26 1,31

Ein signifikanter Zusammenhang zwischen der Beurteilung des Arbeitsplatzes und der Art des Büros konnte nicht nachgewiesen werden.

0%

5%

10%

15%

20%

25%

30%

35%

40%

45%

50%

1 2 3 4 5 6 7


Ant

eil d

er B

efra

gten

Einzelzimmer

Zweierzimmer

Drei- oder Vierpersonenzimmer

Diagramm 9: Bewertung des Raumes in Abhängigkeit von der Büroart

Auch im Diagramm ist zu sehen, dass der Raum von Befragten in den verschiedenen Büroarten gleichermaßen positiv bewertet wird. Ergänzend wurde geprüft, ob ein Zusammenhang zwischen KAB-Wert oder der Zufriedenheit mit der Arbeit und der Art des Büros besteht. Ein signifikanter Zusammenhang zwischen KAB-Wert und der Art des Büros konnte nicht nachgewiesen werden. Zwischen der Art des Büros und der Zufriedenheit mit der Arbeit gibt es einen tendenziellen Zusammenhang (p=0,05).


Frage 1.3: Gibt es einen Zusammenhang zwischen der aktuellen Beanspruchung und der Zufriedenheit mit dem Raum?

Aktuelle Beanspruchung von "minimal beansprucht" (1) bis "maximal beansprucht" (6): Minimalwert Maximalwert Mittelwert Standardabweichung

1,17 5,33 2,98 0,71


1 7 5,26 1,31

Der Zusammenhang zwischen der Beurteilung des Raumes und der aktuellen Beanspruchung ist hoch signifikant (p=0,005).

0%

5%

10%

15%

20%

25%

30%

35%

40%

45%

1 2 3 4 5 6 7


Ant

eil d

er B

efra

gten

KAB 1 und 2

KAB 3

KAB 4 und 5

Diagramm 10: Bewertung des Raumes in Abhängigkeit vom KAB-Wert

Unter den befragten Personen haben die, die sich als gelassen bezeichnen, ihren Raum positiver bewertet als Personen, die angespannt sind. Welches der beiden Merkmale Ursache und welches Wirkung ist, kann mit dem χ²-Verfahren nicht bestimmt werden. Es ist denkbar, dass gestresste Personen ihren Raum kritischer bewerten – es besteht aber auch die Möglichkeit, dass ein unangenehmer Raum den Befragten belastet. Es wurde geprüft, ob ein Zusammenhang zwischen KAB-Wert und der Zufriedenheit mit der Arbeit besteht. Dieser Zusammenhang ist hoch signifikant (p=0,005).


0%

5%

10%

15%

20%

25%

30%

35%

40%

1 2 3 4 5 6 7

Bewertung der Zufriedenheit mit der Arbeit (sehr unzufrieden - sehr zufrieden)

Ant

eil d

er B

efra

gten

KAB 1 und 2

KAB 3

KAB 4 und 5

Diagramm 11: Bewertung der Zufriedenheit mit der Arbeit in Abhängigkeit vom KAB-Wert

Auch im Diagramm ist der Zusammenhang zwischen Zufriedenheit mit der Arbeit und Stress offensichtlich. Die Beurteilung, ziemlich unzufrieden mit der Arbeit zu sein (2 und 3), wurde überwiegend von eher gestressten Personen abgegeben (KAB 4 und 5).


Frage 1.4: Wird die Lage der Tür unterschiedlich angenehm empfunden, je nachdem, ob sie sich im Gesichtsfeld oder im Rücken befindet?

Anzahl der Befragten verteilt auf die Position der Tür bzw. auf die Bewertung der Position: im Gesichtsfeld im Rücken angenehm unangenehm

176 69 214 31

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

angenehm unangenehm

Bewertung der Lage der Tür

Ant

eil d

er B

efra

gten

im Gesichtsfeld

im Rücken

Diagramm 12: Bewertung der Lage der Tür in Abhängigkeit von ihrer Position

Bei 80% der Personen, denen die Lage der Tür angenehm ist, befindet sich die Tür im Gesichtsfeld. 87% der Personen, denen die Lage der Tür unangenehm ist, können die Tür von ihrem Arbeitsplatz aus nicht direkt sehen. Die Lage der Tür wird aber nur von 13% der Befragten als unangenehm beurteilt. Ergänzend wurde geprüft, ob ein Zusammenhang zwischen KAB-Wert und der Bewertung der Tür besteht. Zwischen der Bewertung der Tür und der aktuellen Beanspruchung besteht ein tendenzieller Zusammenhang (p=0,05).


0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

KAB 1 KAB 2 KAB 3 KAB 4 KAB 5 KAB 6

aktuelle Beanspruchung (minimal beansprucht - maximal beansprucht)

Ant

eil d

er B

efra

gten

angenehm

unangenehm

Diagramm 13: KAB-Werte in Abhängigkeit von der Bewertung der Lage der Tür

Die Befragten, die angaben, die Position der Tür angenehm zu finden, waren im Mittel etwas weniger beansprucht als die, denen die Position der Tür unangenehm war. Ein signifikanter Zusammenhang zwischen der Bewertung des Raumes und der Bewertung der Tür konnte nicht nachgewiesen werden.

Zusammenfassung Es gibt in der untersuchten Gruppe einen Zusammenhang zwischen der aktuellen Beanspruchung und der Zufriedenheit mit dem Raum – weniger Gestresste urteilen positiver. Auch zwischen der Zufriedenheit mit der Arbeit und der aktuellen Beanspruchung gibt es einen deutlichen Zusammenhang. Die Lage der Tür im Gesichtsfeld wird eindeutig positiver bewertet als deren Lage im Rücken der Befragten. Ein Einfluss von Pflanzen oder persönlichen Gegenständen auf die Bewertung des Raums oder die aktuelle Beanspruchung ist bei den Befragten nicht vorhanden. Möglicherweise beeinflussen Pflanzen die Bewertung grundsätzlich nicht. Möglicherweise legen die Befragten ohne Pflanzen aber auch keinen Wert darauf und fühlen sich deshalb nicht weniger wohl als diejenigen, die Pflanzen im Raum haben. Die Büroart wirkt sich nicht auf die Bewertung des Raumes aus.

6.2 Helligkeitsniveau Die folgenden Fragen sollen klären, welche Beleuchtungsstärken und Leuchtdichten als hell empfunden werden. Insbesondere interessiert die Frage, ob für unterschiedliche Lichtquellen unterschiedliche Maßstäbe angesetzt werden. Eine Untersuchung, die Leuchtdichten mit der Helligkeitsbeurteilung in Zusammenhang setzt, kann nur prüfen, ob ein Zusammenhang besteht zwischen dem Helligkeitseindruck, den eine Leuchtdichte hervorruft, und der Beurteilung der Helligkeit, die durch diese Lichtquelle verursacht wird – die Leuchtdichte sagt nichts aus über die dadurch im Raum


erzeugte Beleuchtungsstärke. Wenn eine Lichtquelle entsprechend der dadurch erzeugten Beleuchtungsstärke beurteilt wird, ist ein Zusammenhang mit der Leuchtdichte der Lichtquelle nicht unbedingt gegeben. Eine weitere Frage ist, ob das Helligkeitsempfinden der Befragten von Geschlecht, Alter oder Augenfarbe abhängt.

Frage 2.1: Gibt es einen Zusammenhang zwischen der Helligkeits-Beurteilung eines Raumes und der horizontalen Beleuchtungsstärke, der zylindrischen Beleuchtungsstärke oder dem Alter?

horizontale Beleuchtungsstärke in 1,20 m Höhe am Arbeitsplatz: Minimalwert Maximalwert Mittelwert Standardabweichung

31 lx 4270 lx 891 lx 629

Beurteilung der Helligkeit des Raumes von "dunkel" (1) bis "hell" (7): Minimalwert Maximalwert Mittelwert Standardabweichung

1 7 5,07 1,40

Zwischen der horizontalen Beleuchtungsstärke und der Beurteilung der Helligkeit des Raumes besteht ein tendenzieller Zusammenhang (p=0,05).

0

1

2

3

4

5

6

7

8

10 100 1000 10000

horizontale Beleuchtungsstärken, logarithmisch skaliert

Bew

ertu

ng d

er H

ellig

keit

des

Rau

mes

Diagramm 14: horizontale Beleuchtungsstärken und Helligkeitsbewertung

Im Diagramm zeigt sich, wie weit Werte gestreut sind, die von verschiedenen Probanden als gleich hell bewertet werden.


zylindrische Beleuchtungsstärke in 1,20 m Höhe am Arbeitsplatz: Minimalwert Maximalwert Mittelwert Standardabweichung

32 lx 3323 lx 650 lx 511

Ein signifikanter Zusammenhang zwischen der zylindrischen Beleuchtungsstärke und der Beurteilung der Helligkeit des Raumes konnte nicht nachgewiesen werden (p=0,1). Auch zwischen dem Alter der Befragten und der Bewertung der Helligkeit besteht kein signifikanter Zusammenhang.

0

1

2

3

4

5

6

7

8

1,0 10,0 100,0 1000,0

Quotient aus horizontaler Beleuchtungsstärke und Alter, logarithmisch skaliert

Bew

ertu

ng d

er H

ellig

keit

des

Rau

mes

Diagramm 15: Quotienten der horizontaler Beleuchtungsstärken mit Alter und Helligkeits-

bewertung

Der Zusammenhang zwischen dem Quotienten der horizontalen Beleuchtungsstärke mit dem Alter der Befragten ist hochsignifikant (p=0,005). Diese Beobachtung deckt sich mit vielen Untersuchungen, in denen beobachtet wurde, dass ältere Menschen für gleiche Sehaufgaben eine höhere Beleuchtungsstärke benötigen als jüngere. Die Begründung für dieses Phänomen besteht in der Trübung der Augenmedien, die auch zu verstärkter Blendung führt. Auch bei diesem deutlichen Zusammenhang zwischen dem Quotienten und der Beurteilung ist die Streuung der Werte sehr hoch. Quotienten von 1,4 bis 56 werden als "weder hell noch dunkel" bewertet (4). Das entspricht bei 45-Jährigen, die ja die am häufigsten vertretene Altersgruppe bei den Befragten darstellen, einer horizontalen Beleuchtungsstärke zwischen 63 lx und 2520 lx.


Frage 2.2: Welche Leuchten-Leuchtdichte wird als hell beurteilt? Gibt es Unterschiede je nach Alter der Probanden?

Leuchten-Leuchtdichte, Mittelwerte: Minimalwert Maximalwert Mittelwert Standardabweichung

667 cd/m² 5662 cd/m² 3262 cd/m² 874

Beurteilung der Helligkeit der Leuchten von "zu dunkel" (1) bis "ausreichend hell" (7): Minimalwert Maximalwert Mittelwert Standardabweichung

1 7 5,93 1,22

Ein signifikanter Zusammenhang zwischen den Mittelwerten der Leuchten-Leuchtdichte und der Beurteilung der Helligkeit des Kunstlichtes konnte nicht nachgewiesen werden.

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000

Mittelwerte der Lampenleuchtdichte

Bew

ertu

ng d

er H

ellig

keit

des

Kun

stlic

hts

Diagramm 16: Mittelwerte der Leuchten-Leuchtdichte und Helligkeitsbewertung

Das künstliche Licht wird nur von 4 Befragten als zu dunkel bewertet, das entspricht einem Protzentsatz von 4,3. Das Kunstlicht ist nicht dimmbar. Außerdem können die fensternah und die fensterfern angebrachten Leuchten nur gemeinsam geschaltet werden, was zu einer großzügigen Versorgung mit Kunstlicht führt. Leuchten-Leuchtdichten zwischen 1955 cd/m² und 3920 cd/m² wurden als weder "zu dunkel" noch "ausreichend hell" bewertet. Ein signifikanter Zusammenhang zwischen der Beurteilung des Kunstlichtes und dem Alter der Befragten konnte nicht nachgewiesen werden. Zur genaueren Untersuchung wurden zusätzlich t-Tests durchgeführt, für die die Befragten ex-post-facto in zwei Gruppen eingeteilt wurden. Personen, welche die Helligkeit mit 1 bis 4 bewertet haben, wurden zu einer "Stichprobe" zusammengefasst und Personen, welche die Helligkeit mit 5 bis 7 angegeben hatten, zu einer anderen. Auch hier zeigte sich weder zwischen Alter und Helligkeit noch zwischen Leuchten-Leuchtdichte und Helligkeit ein signifikanter Zusammenhang.


Frage 2.3: Welche Arbeitsplatzleuchtdichte wird als hell beurteilt? Gibt es Unterschiede je nach Alter der Probanden?

Arbeitsplatzleuchtdichte, Mittelwerte: Minimalwert Maximalwert Mittelwert Standardabweichung

5 cd/m² 531 cd/m² 94 cd/m² 73

Beurteilung der Helligkeit des Arbeitsplatzes von "dunkel" (1) bis "ausreichend hell" (7): Minimalwert Maximalwert Mittelwert Standardabweichung

2 7 6,08 0,91

Ein signifikanter Zusammenhang zwischen den Mittelwerten der Arbeitsplatzleuchtdichte und der Bewertung konnte nicht nachgewiesen werden.

0

1

2

3

4

5

6

7

8

1 10 100 1000

Mittelwerte der Leuchtdichte des Arbeitsplatzes, logarithmisch skaliert

Bew

ertu

ng d

er H

ellig

keit

des

Arb

eits

plat

zes

Diagramm 17: Mittelwerte der Arbeitsplatzleuchtdichte und Helligkeitsbewertung

Die Helligkeit des Arbeitsplatzes wird nur von 2,6% der Befragten als eher "dunkel" eingestuft. Arbeitsplatzleuchtdichten zwischen 17 cd/m² und 161 cd/m² wurden als weder "dunkel" noch "ausreichend hell" bewertet. Auch zwischen dem Alter der Befragten und der Beurteilung der Helligkeit besteht kein signifikanter Zusammenhang. Zur genaueren Untersuchung wurden zusätzlich t-Tests durchgeführt, für die die Befragten ex-post-facto in zwei Gruppen eingeteilt wurden. Personen, die die Helligkeit mit 1 bis 4 bewertet haben, wurden zu einer "Stichprobe" zusammengefasst und Personen, die die Helligkeit mit 5 bis 7 angegeben hatten, zu einer anderen. Auch hier zeigte sich weder zwischen Alter und Bewertung der Helligkeit noch zwischen Arbeitsplatzleuchtdichte und Bewertung der Helligkeit ein signifikanter Unterschied.


Frage 2.4: Bei welcher Fensterleuchtdichte und -position wird der Arbeitsplatz als ausreichend mit Tageslicht belichtet beurteilt?

Fensterleuchtdichte, Mittelwerte: Minimalwert Maximalwert Mittelwert Standardabweichung

0 cd/m² 6528 cd/m² 1137 cd/m² 1198

Beurteilung der Belichtung des Arbeitsplatzes mit Tageslicht von "sehr schlecht" (1) bis "sehr gut" (7): Minimalwert Maximalwert Mittelwert Standardabweichung

1 7 4,79 1,75

Ein signifikanter Zusammenhang zwischen der Beurteilung der Belichtung des Arbeitsplatzes mit Kunstlicht und den Mittelwerten der Fensterleuchtdichte konnte nicht nachgewiesen werden.

0

1

2

3

4

5

6

7

8

10 100 1000 10000

Mittelwerte der Fensterleuchtdichte, logarithmisch skaliert

Bew

ertu

ng d

er B

elic

htun

g m

it Ta

gesl

icht

Diagramm 18: Mittelwerte der Fensterleuchtdichte und Bewertung der Belichtung mit

Tageslicht

Bei Fensterleuchtdichten zwischen 127 cd/m² und 4358 cd/m² wurden der Arbeitsplatz als weder "sehr gut" noch "sehr schlecht" mit Tageslicht belichtet bewertet. Winkel zwischen der Blickachse bei Schreibtischarbeit und der Fenstermitte: Minimalwert Maximalwert Mittelwert Standardabweichung

0° (gegenüber)

100° (außerhalb des Blickfeldes)

55,6° 15,8

Es gibt keinen signifikanten Zusammenhang zwischen dem Winkel, dem Alter und der Beurteilung.


Auch zwischen dem Winkel zwischen Blickachse und Fenstermitte und der Bewertung des Tageslichtes besteht kein signifikanter Zusammenhang, ebenso wenig zwischen Alter und Bewertung des Tageslichtes. lotrechter Abstand zwischen Fenster und Arbeitsplatz: Minimalwert Maximalwert Mittelwert Standardabweichung

0,95 m 4,00 m 1,95 m 0,54

Ein signifikanter Zusammenhang zwischen der Beurteilung der Belichtung des Arbeitsplatzes mit Tageslicht und dem Abstand zwischen Arbeitsplatz und Fenster konnte ebenso wenig nachgewiesen werden wie ein Zusammenhang zwischen der Bewertung und dem Quotienten der Leuchtdichte mit dem Abstand.

Frage 2.5: Hängt die Helligkeits-Beurteilung eines Arbeitsplatzes mit der aktuellen Beanspruchung oder der Augenfarbe zusammen?

aktuelle Beanspruchung von "minimal beansprucht" (1) bis "maximal beansprucht" (6): Minimalwert Maximalwert Mittelwert Standardabweichung

1,17 5,33 2,98 0,72

Beurteilung der Helligkeit des Raumes von "dunkel" (1) bis "hell" (7): Minimalwert Maximalwert Mittelwert Standardabweichung

1 7 5,07 1,40

Der Zusammenhang zwischen der aktuellen Beanspruchung und der Bewertung der Helligkeit ist signifikant (p=0,01).

0%

5%

10%

15%

20%

25%

30%

35%

40%

45%

1 2 3 4 5 6 7

Bewertung der Helligkeit des Raums

Ant

eil d

er B

efra

gten

KAB 1 und 2

KAB 3

KAB 4 und 5

Diagramm 19: Bewertung der Helligkeit des Raumes in Abhängigkeit vom KAB-Wert

Ein Zusammenhang zwischen Helligkeitsbewertung und Augenfarbe ist nicht nachweisbar.


Frage 2.6: Beurteilen Brillenträger Helligkeit anders als Menschen ohne Brille? Ein Zusammenhang zwischen dem Tragen einer Brille und der Bewertung der Helligkeit des Raumes besteht nicht.

0%

5%

10%

15%

20%

25%

30%

35%

1 2 3 4 5 6 7

Bewertung der Helligkeit des Raums (dunkel - hell)

Ant

eil d

er B

efra

gten

Brillenträger

Befragte ohne Brille

Diagramm 20: Bewertung der Helligkeit des Raumes in Abhängigkeit vom Tragen einer Brille

Zusammenfassung Zwischen der Beurteilung der Helligkeit im Raum und dem Quotienten der horizontalen Beleuchtungsstärke am Arbeitsplatz mit dem Alter besteht – bei sehr großer Bandbreite – ein hoch signifikanter Zusammenhang. Auch zwischen der Beurteilung der Helligkeit im Raum und der aktuellen Beanspruchung besteht ein signifikanter Zusammenhang. Sämtliche Untersuchungen mit Mittelwerten von Leuchtdichten ergaben keine signifikanten Zusammenhänge mit der Bewertung der Helligkeit. Ergänzend wurden alle Untersuchungen auch mit den Medianwerten durchgeführt, was auch zu keinen signifikanten Ergebnissen führte. Weder die Augenfarbe noch das Tragen einer Brille wirkt sich bei den Probanden auf die Bewertung der Helligkeit aus. Die Helligkeit im Raum, das Kunstlicht, der Arbeitsplatz und die Belichtung mit Tageslicht wurden überwiegend positiv beurteilt. Die Helligkeit des Arbeitsplatzes erhielt dabei die besten Bewertungen, das Tageslicht die schlechtesten. Dieses Ergebnis ist plausibel – alle Befragten hatten Gelegenheit, die Belichtungs-verhältnisse im Rahmen der baulichen Gegebenheiten optimal an ihre Bedürfnisse anzupassen. Wenn viele Befragte den Raum als zu dunkel bewertet hätten, hätte sich die Frage gestellt, warum die Jalousien nicht weiter geöffnet oder das Kunstlicht angeschaltet wurde.


Ob an verschiedene Lichtquellen unterschiedliche Ansprüche gestellt werden, kann nicht festgestellt werden. Die Bandbreite der Mittelwerte der Fensterleuchtdichte, die bei einer weder gut noch schlecht beurteilten Belichtung mit Tageslicht vorhanden ist, reicht von 127 cd/m² bis 4358 cd/m². Die Mittelwerte der Leuchten-Leuchtdichten, die bei einer neutralen Beurteilung der Helligkeit des Kunstlichtes vorhanden sind, variieren nur zwischen 1955 cd/m² und 3920 cd/m². Da aber kein signifikanter Zusammenhang zwischen Helligkeitsbewertung und Leuchtdichte vorhanden ist, können aus diesen Werten keine weiteren Schlüsse gezogen werden. Möglicherweise wird die Helligkeit, die eine Lichtquelle erzeugt, nicht nach ihrer Leuchtdichte sondern nach der von ihr hervorgerufenen Beleuchtungsstärke beurteilt.

6.3 Blendung Diese Untersuchungen sollen klären, welche Leuchtdichten als blendend empfunden werden. Von besonderem Interesse ist, ob hohe Leuchtdichten beim Tageslicht und beim Kunstlicht gleich beurteilt werden oder ob die Befragten dem Fenster gegenüber möglicherweise toleranter sind. Eine andere Frage ist, ob der Daylight Glare Index DGI die Situation so bewertet wie die Befragten, und ob die allgemeine Blendungsformel – mit der man Blendung unter Laborbedingungen abschätzen kann – auch für die Blendungsvorhersage im Feld alle wichtigen Größen berücksichtigt. Zusammenhänge mit der Beleuchtungsstärke werden nicht untersucht. Die Beleuchtungs-stärke gibt an, wie viel Licht auf eine Fläche fällt. Zu Blendung kann aber nur die Helligkeit führen, die von der Fläche zurückgestrahlt wird – die Leuchtdichte.

Frage 3.1: Bei welcher Fensterleuchtdichte fühlen die Probanten sich durch das Tageslicht geblendet? Gibt es einen Zusammenhang mit der Leuchtdichte des Arbeitsplatzes, der Position oder Größe der Fensterfläche?


0 cd/m² (außerhalb des Blickfeldes)

6528 cd/m² 1138 cd/m² 1201

Beurteilung der Blendung durch Tageslicht von "blendet mich" (1) bis "blendet mich nicht" (7): Minimalwert Maximalwert Mittelwert Standardabweichung

1 7 4,65 2,11

Ein signifikanter Zusammenhang zwischen der Bewertung der Blendung durch Tageslicht und den Mittelwerten der Fensterleuchtdichte konnte nicht nachgewiesen werden.


0

1

2

3

4

5

6

7

8

10 100 1000 10000

Mittelwerte der Leuchtdichte des Fensters, logarithmisch skaliert

Bew

ertu

ng d

er B

lend

ung

Diagramm 21: Blendung durch Tageslicht und Mittelwerte der Fensterleuchtdichte

Auch in der Grafik kann man erkennen, dass es keinen Zusammenhang zwischen diesen beiden Merkmalen gibt. Bei Fensterleuchtdichten zwischen 167 cd/m² und 3811 cd/m² wurde das Tageslicht als weder "blendend" noch "nicht blendend" beurteilt. Die Verteilung der Mittelwerte, die als "blendend" beurteilt werden unterscheidet sich kaum von der Verteilung der "nicht blendenden": Blendung Minimalwert Maximalwert Mittelwert Standardabweichung

1-3 (Blendung) 0 cd/m² (außerhalb des Blickfeldes)

5126 cd/m² 1141 cd/m² 1202

4-7 (keine Blendung) 0 cd/m² (außerhalb des Blickfeldes)

6528 cd/m² 1136 cd/m² 1200

Der maximale Mittelwert der Fensterleuchtdichte ist bei den Personen, die sich eher nicht geblendet gefühlt haben, sogar höher als bei denen, die sich geblendet fühlten. Ein signifikanter Zusammenhang zwischen der Bewertung der Blendung durch Tageslicht und den Medianwerten, dem 95. Perzentil und den Maximalwerten der Fensterleuchtdichte konnte ebenfalls nicht nachgewiesen werden. Auch die Größe des Fensters und der Mittelwert der Arbeitsplatzleuchtdichte (als Maß der Adaptionsleuchtdichte) zeigen keinen signifikanten Zusammenhang mit der Bewertung der Blendung. Zwischen der Bewertung der Blendung durch Tageslicht und dem Produkt aus dem Mittelwert der Fensterleuchtdichte und dem Alter der Befragten konnte ein tendenzieller Zusammenhang nachgewiesen werden (p=0,05).


0

1

2

3

4

5

6

7

8

1000 10000 100000 1000000

Produkte aus dem Mittelwert der Fensterleuchtdichte und dem Alter, logarithmisch skaliert

Bew

ertu

ng d

er B

lend

ung

Diagramm 22: Blendung durch Tageslicht und Produkte aus Fensterleuchtdichte und Alter

In der Grafik wird ersichtlich, wie schwach dieser Zusammenhang ist. Ein kleines Produkt aus Leuchtdichte und Alter kann zu einer niedrigen oder zu einer hohen Blendungsbewertung führen, große Produkte aus Alter und Leuchtdichte führen häufiger zu einer eher mittleren Bewertung. Dieser Zusammenhang kann bedeuten, dass entweder bei gleichaltrigen Personen diejenigen neutral bewertet haben, die die höheren Leuchtdichten hatten, während geringere Leuchtdichten häufiger zu einem extremen Urteil führen ("blendet sehr" bzw. "blendet gar nicht"). Oder er kann dadurch verursacht werden, dass ältere Menschen die selben Leuchtdichten neutraler beurteilen als jüngere, die eher Extremurteile abgeben. Ein Zusammenhang mit der größeren Blendungsempfindlichkeit älterer Menschen durch größere Streuung in den Augenmedien kann den vorliegenden tendenziellen Zusammenhang nicht erklären. Beurteilung der Blendung durch Tageslicht von "blendet mich" (1) bis "blendet mich nicht" (7): Minimalwert Maximalwert Mittelwert Standardabweichung

1 7 4,65 2,11

Beurteilung des Tageslichts von "grell" (1) bis "unauffällig" (7): Minimalwert Maximalwert Mittelwert Standardabweichung

1 7 4,25 1,81

Es besteht ein sehr signifikanter Zusammenhang (p=0,005) zwischen der Bewertung der Blendung und dem Urteil, wie grell das Tageslicht ist. Viele Probanden haben diese zwei Merkmale identisch bewertet.


Beurteilung des Tageslichts von "zu dunkel" (1) bis "ausreichend hell" (7): Minimalwert Maximalwert Mittelwert Standardabweichung

1 7 5,27 1,67

Zwischen der Bewertung der Blendung und der Angabe, ob das Tageslicht hell genug ist, besteht ebenfalls ein sehr signifikanter Zusammenhang. Befragte, die das Tageslicht als hell genug bewerteten, waren häufig geblendet.

Frage 3.2: Gibt es einen Zusammenhang zwischen der Bewertung der Blendung und dem DGI?

Der Daylight Glare Index kann nicht angewandt werden, wenn die Aperturfläche des Fensters durch Jalousien oder Zimmerpflanzen teilweise verschattet ist. Die Ermittlung des Raumwinkels, der von der Fensterfläche eingenommen wird, basiert auf den Abmessungen des Fensters. Bei einem teilweise verschatteten Fenster stimmt diese Fläche nicht mit der Fläche der Blendquelle überein. Eine weitere Einschränkung ergibt sich daraus, dass der DGI sich nur mit Fenstern befasst, die dem Betrachter gegenüberliegen. Diese zwei Bedingungen führen dazu, dass nur für sieben Befragungen der DGI als Vergleichswert ermittelt werden kann. In diesen – nicht repräsentativen – Fällen gibt es keine Übereinstimmung zwischen der Bewertung durch die Probanden und dem berechneten DGI-Wert.

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 5 10 15 20 25 30

DGI

Bew

ertu

ng d

er B

lend

ung

Diagramm 23: Blendung durch Tageslicht und DGI


Ein DGI von 16 bedeutet, dass Blendung gerade nicht wahrnehmbar ist ("just imperceptible") – hier tritt bei einem DGI von 12 bereits starke Blendung auf. Bei einem DGI-Wert von 28, der unerträgliche Blendung bedeutet ("just intolerable") wird noch nicht einmal der Maximalwert vergeben. Da nur sieben Fälle untersucht werden konnten, kann dieses Ergebnis nicht generalisiert werden. Zur weiteren Untersuchung wurden Größen der allgemeinen Blendungsformel zu einem Wert verrechnet. allgemeine Blendungsformel:

mb

nms

PLLG

**

~Ω

mit G Blendungsgrad

Ls Blendquellenleuchtdichte [cd/m²] Lb Hintergrundleuchtdichte [cd/m²] Ω Raumwinkel, unter dem die Blendquelle gesehen wird [sr] P Positionsindex nach Guth [1 < P < 16.2] m, n Konstanten (1.5 < m < 2.3 ; 0.5 < n < 0.8) Die Blendquellenleuchtdichte wurde mit dem Raumwinkel multipliziert, der von der Blendquelle eingenommen wird, und dieses Produkt durch die Hintergrundleuchtdichte dividiert. Die in der allgemeinen Blendungsformel vorgesehenen Konstanten und der Positionsindex wurden nicht berücksichtigt. Auch für diesen Wert konnte kein signifikanter Zusammenhang mit der Bewertung der Blendung durch Tageslicht nachgewiesen werden.

Frage 3.3: Bei welcher Fensterleuchtdichte fühlen die Probanten sich beim Blick aus dem Fenster geblendet? Gibt es einen Zusammenhang zwischen der Bewertung der Blendung und der sonstigen Bewertung des Ausblicks?


0 cd/m² (außerhalb des Blickfeldes)

6528 cd/m² 1163 cd/m² 1209

Beurteilung der Blendung beim Blick aus dem Fenster von "blendet mich" (1) bis "blendet mich nicht" (7): Minimalwert Maximalwert Mittelwert Standardabweichung

1 7 4,66 2,03

Ein signifikanter Zusammenhang zwischen der Bewertung der Blendung beim Blick aus dem Fenster und den Mittelwerten der Fensterleuchtdichte konnte nicht nachgewiesen werden.


0

1

2

3

4

5

6

7

8

10 100 1000 10000

Mittelwerte der Leuchtdichte des Fensters, logarithmisch skaliert

Bew

ertu

ng d

er B

lend

ung

beim

Blic

k au

s de

m F

enst

er

Diagramm 24: Blendung beim Blick aus dem Fenster und Mittelwerte der Fensterleuchtdichte

Wie man auch in der Grafik sehen kann, gibt es keinen signifikanten Zusammenhang zwischen Blendung und Fensterleuchtdichte. Bei Fensterleuchtdichten zwischen 34 cd/m² und 3811 cd/m² wurde der Blick aus dem Fenster als weder "blendend" noch "nicht blendend" beurteilt. Der Mittelwert der Leuchtdichte entspricht allerdings nicht genau dem Wert, den die Befragten beim Blick aus dem Fenster sehen, sondern dem, den sie während des Beantwortens der Fragen sehen, mit Blick senkrecht zur Tischkante. Für Fenster, deren Mittelpunkt sich maximal 45° rechts oder links vom Zentrum des Bildes befindet, gelten folgende Werte: Blendung Minimalwert Maximalwert Mittelwert Standardabweichung 1-4 (keine Blendung) 34 cd/m² 5126 cd/m² 1462 cd/m² 1428

5-7 (Blendung) 89 cd/m² 6465 cd/m² 1678 cd/m² 1778

Auch diese Mittelwerte unterschieden sich nicht signifikant. Beurteilung des Blicks aus dem Fenster von "unangenehm" (1) bis "angenehm" (7): Minimalwert Maximalwert Mittelwert Standardabweichung

1 7 5,15 1,75

Zwischen der Bewertung, wie angenehm der Blick aus dem Fenster ist, und der Bewertung der Blendung besteht ein sehr signifikanter Zusammenhang (p=0,005).


Beurteilung des Blicks aus dem Fenster von "ermüdend" (1) bis "belebend" (7): Minimalwert Maximalwert Mittelwert Standardabweichung

1 7 5,15 1,75

Beurteilung des Blicks aus dem Fenster von "störend" (1) bis "nicht störend" (7): Minimalwert Maximalwert Mittelwert Standardabweichung

1 7 5,15 1,75

Die Bewertungen, ob der Ausblick belebend oder ermüdend und ob der Ausblick störend oder nicht störend ist, stehen in sehr signifikantem Zusammenhang (p=0,005) mit der Bewertung, ob der Ausblick angenehm ist oder nicht. Anzahl der Personen, die ihren Ausblick durch Bäume oder Gebäudeteile gestört sehen: Gebäude Bäume keine Störung des Ausblicks

36 11 171

Zwischen der Bewertung, wie angenehm der Ausblick ist, und der Angabe, ob der Ausblick durch Gebäude oder Bäume gestört ist, besteht ein sehr signifikanter Zusammenhang (p=0,005).

0%

5%

10%

15%

20%

25%

30%

35%

1 2 3 4 5 6 7

Bewertung des Blicks aus dem Fenster (unangenehm - angenehm)

Ant

eil d

er B

efra

gten

Gebäude

Bäume

ungestört

Diagramm 25: Bewertung des Ausblicks in Abhängigkeit von störenden Bäumen oder

Gebäudeteilen

Befragte, die ihren Ausblick als ungestört erleben, bewerten ihn sehr viel positiver, als Befragte, die sich durch Gebäudeteile gestört fühlen. Die großen Platanen auf der Nordseite des Gebäudes stören nur 11 von 77 Befragten in Nordbüros. Nur 2 Personen, die sich durch Bäume gestört fühlen, beurteilen ihren Ausblick als unangenehm. Ein signifikanter Zusammenhang zwischen der Bewertung der Blendung beim Blick aus dem Fenster und dem Alter der Befragten konnte nicht nachgewiesen werden.


Frage 3.4: Bei welcher Leuchten-Leuchtdichte fühlen die Probanten sich geblendet? Hängt die Beurteilung mit Größe oder Position der Leuchten zusammen?

Leuchten-Leuchtdichte, Mittelwerte: Minimalwert Maximalwert Mittelwert Standardabweichung

667 cd/m² 5662 cd/m² 3268 cd/m² 882

Beurteilung der Blendung durch Kunstlicht von "blendet mich" (1) bis "blendet mich nicht" (7): Minimalwert Maximalwert Mittelwert Standardabweichung

1 7 5,63 1,62

Ein signifikanter Zusammenhang zwischen der Bewertung der Blendung durch Kunstlicht und den Mittelwerten der Leuchten-Leuchtdichte konnte nicht nachgewiesen werden.

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000

Mittelwerte der Lampenleuchtdichte

Bew

ertu

ng d

er B

lend

ung

durc

h K

unst

licht

Diagramm 26: Blendung durch Kunstlicht und Mittelwerte der Leuchten-Leuchtdichte

Nur 13% der Befragten, bei denen das Kunstlicht eingeschaltet war, fühlten sich dadurch geblendet. Bei Leuchten-Leuchtdichten zwischen 2626 cd/m² und 4496 cd/m² wurde das Kunstlicht als weder "blendend" noch "nicht blendend" beurteilt. Auch zwischen der Blendungsbewertung und den Medianwerten, den Maximalwerten, dem 95. Perzentil und dem Raumwinkel der Leuchten ergibt sich kein signifikanter Zusammenhang.


Winkel zwischen der Blickachse und des Befragten und dem Mittelpunkt der Leuchten: Minimalwert Maximalwert Mittelwert Standardabweichung

35° 86° 61° 8,05

Zwischen dem Winkel zwischen Leuchtenmittelpunkt und Blickachse und der Bewertung der Blendung besteht ein sehr signifikanter Zusammenhang (p=0,005).

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Winkel zur Blickachse des Befragten [°]

Bew

ertu

ng d

er B

lend

ung

Diagramm 27: Bewertung der Blendung und Winkel zwischen Leuchte und Blickachse

Besonders kleine Winkel, die sich im Blickfeld des Befragten befinden, werden besonders gut bewertet. Leuchten, deren Mittelpunkt sich circa 60° über der Blickachse befinden, führen unter den Befragten am häufigsten zu Blendung. Ob dieser Winkel dem Abschirmwinkel der Spiegelraster-Leuchten entspricht, konnte nicht geprüft werden.

Frage 3.5: Bei welcher Fensterleuchtdichte fühlen die Probanten sich am Monitor durch Tageslicht geblendet? Gibt es einen Zusammenhang zwischen den Positionen von Fenster und Monitor, Adaptionsleuchtdichte oder Monitorleuchtdichte?

Monitorleuchtdichte, Mittelwerte: Minimalwert Maximalwert Mittelwert Standardabweichung

10 cd/m² 207 cd/m² 74 cd/m² 34

Beurteilung der Blendung durch direktes Tageslicht am Monitor von "geblendet" (1) bis "nicht geblendet" (7): Minimalwert Maximalwert Mittelwert Standardabweichung

1 7 4,78 2,15


Ein signifikanter Zusammenhang zwischen der Bewertung der Blendung durch Tageslicht am Monitor und den Mittelwerten der Monitorleuchtdichte konnte nicht nachgewiesen werden.

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 50 100 150 200 250

Mittelwerte der Monitorleuchtdichte

Bew

ertu

ng d

er B

lend

ung

durc

h Ta

gesl

icht

am

Mon

itor

Diagramm 28: Blendung durch Tageslicht am Monitor und Monitorleuchtdichten

Ebenfalls kein signifikanter Zusammenhang findet sich zwischen der Bewertung der Blendung am Monitor und der Fensterleuchtdichte oder dem Quotienten der Fensterleuchtdichte mit der Monitorleuchtdichte. Die Position von Monitor und Fenster zueinander zeigt ebenfalls keinen signifikanten Zusammenhang mit der Bewertung der Blendung. Anzahl der Befragten mit unterschiedlichen Monitorqualitäten: schlecht entspiegelte Monitore gut entspiegelte Monitore TFT-Bildschirme

66 118 17

Zwischen der Monitorqualität und der Bewertung der Blendung durch Tageslicht am Monitor besteht ein sehr signifikanter Zusammenhang (p=0,005). Die Monitorqualität wurde im Allgemeinen von den Befragten angegeben. Nur bei offensichtlichen Abweichungen wurde die Entspiegelung vom Versuchsleiter überprüft und bewertet. (Ein Proband bewertete beispielsweise seinen TFT-Bildschirm als schlecht entspiegelt – die Unzufriedenheit war möglicherweise durch andere Faktoren verursacht worden, nicht durch mangelhafte Entspiegelung.)


0%

5%

10%

15%

20%

25%

30%

35%

40%

45%

1 2 3 4 5 6 7

Bewertung der Blendung durch direktes Tageslicht am Monitor (geblendet - nicht geblendet)

Ant

eil d

er B

efra

gten

TFT-Bildschirm

gut entspiegelter Bildschirm

schlecht entspiegelter Bildschirm

Diagramm 29: Bewertung der Blendung am Monitor, abhängig von der Monitorqualität

Personen, die über einen TFT-Bildschirm verfügen, bewerten die Blendung am Monitor sehr viel positiver als Personen, die ihren Bildschirm als schlecht entspiegelt bezeichnen. Beurteilung des Monitors von "kann ich schlecht lesen" (1) bis "kann ich gut lesen" (7): Minimalwert Maximalwert Mittelwert Standardabweichung

1 7 5,11 1,71

Beurteilung des Monitors von "sehe ich störende Spiegelungen" (1) bis "sehe ich keine Spiegelungen" (7): Minimalwert Maximalwert Mittelwert Standardabweichung

1 7 4,89 1,96

Die Bewertung des Monitors hinsichtlich Lesbarkeit der Zeichen und Spiegelungen hängt sehr signifikant mit der angegebenen Monitorqualität zusammen (p=0,005).


Frage 3.6: Sind Helläugige, Brillenträger oder Befragte, die wenig geschlafen haben, eher geblendet? Gibt es einen Zusammenhang zwischen Blendung und aktueller Beanspruchung?

Anzahl der Probanden aufgeteilt nach Augenfarbe bzw. Brillenträger: helle Augenfarbe dunkle Augenfarbe Brillenträger Probanden ohne Brille

117 102 129 90

Es gibt keinen signifikanten Zusammenhang zwischen der Augenfarbe, dem Tragen einer Brille und Blendung durch Tageslicht oder der Blendung beim Blick aus dem Fenster.

0%

5%

10%

15%

20%

25%

30%

35%

40%

1 2 3 4 5 6 7

Bewertung der Blendung durch Tageslicht (blendet mich - blendet mich nicht)

Ant

eil d

er B

efra

gten

mit Brille, dunkelmit Brille, hellohne Brille, dunkelohne Brille, hell

Diagramm 30: Blendung durch Tageslicht in Abhängigkeit von Augenfarbe und Brille

Beurteilung, wie lange der Proband in der letzten Nacht geschlafen hat, von "viel zu kurz" (1) bis "lange ausgeschlafen" (7): Minimalwert Maximalwert Mittelwert Standardabweichung

1 7 4,16 1,71

Auch zwischen der Angabe, wie lange die Befragten in der letzten Nacht geschlafen haben und der Bewertung der Blendung findet sich kein Zusammenhang. Die aktuelle Beanspruchung steht nicht in signifikantem Zusammenhang mit der Blendung durch Tageslicht.


Zusammenfassung Zwischen den Bewertungen der Blendung und den ermittelten Leuchtdichte-Werten konnte in keinem Fall ein Zusammenhang gefunden werden. Ob Mittelwert, Medianwert, 95. Perzentil oder Maximalwert in die Berechnung eingingen, führte zu keinen unterschiedlichen Signifikanzen. Wie die Befragten Tageslicht und Kunstlicht bewerten, und ob die beiden Blendquellen unterschiedlich bewertet werden, kann daher nicht beurteilt werden. Leuchtdichten-Mittelwerte von Lichtquellen, die als weder" blendend" noch "nicht blendend" beurteilt wurden, lagen bei Blendung durch das Fenster zwischen 167 cd/m² und 3811 cd/m² und bei Blendung durch Kunstlicht zwischen 2626 cd/m² und 4496 cd/m². Mit Hilfe des DGI sowie mit Faktoren der allgemeinen Blendungsformel konnten keine Werte ermittelt werden, die in signifikantem Zusammenhang zur Bewertung der Blendung stehen. Es muss angenommen werden, dass am Arbeitsplatz weit mehr Faktoren auf die Beurteilung der Blendung einwirken als nur lichttechnische Größen. Zwischen der Bewertung der Blendung durch Tageslicht und dem Produkt aus dem Mittelwert der Fensterleuchtdichte und dem Alter der Befragten konnte ein tendenzieller Zusammenhang nachgewiesen werden, ebenso zwischen der Leuchten-Leuchtdichte und dem Winkel der Blendquelle und der Blickrichtung. Sehr signifikante Zusammenhänge finden sich zwischen den Bewertungen verschiedener Merkmale: Wird der Ausblick aus dem Fenster als ungestört beurteil, wird er von vielen Befragten auch als angenehm bewertet. Und zwischen der Bewertung, wie angenehm der Ausblick ist und der Blendung, die der Blick aus dem Fenster verursacht, besteht ebenfalls ein sehr signifikanter Zusammenhang. Beim Blick aus dem Fenster werden die Merkmale "angenehm", "belebend" und "nicht störend" signifikant ähnlich bewertet. Die Bewertung der Entspiegelung des Monitors entspricht bei vielen Befragten ungefähr der Beurteilung, wie stark die Blendung durch Tageslicht am Monitor ist und wie gut auf dem Bildschirm gelesen werden kann. Trotz der wahrgenommenen Blendung schätzen die meisten Probanden Tageslicht und Fenster: Auf die Frage, ob sie sich vorstellen könnten, ständig in einem fensterlosen Raum zu arbeiten, antworteten 11 Personen (5%) mit "ja". Für die anderen 144 Personen (95%) wäre ein Arbeitsplatz ohne Fenster nicht denkbar. Folgende Gründe für den Wunsch nach einem Fenster am Arbeitsplatz wurden am häufigsten genannt (in Klammern die Anzahl der Nennungen):

- Belichtung des Raumes durch Tageslicht (142 x) - die Möglichkeit, aus dem Fenster zu schauen (86 x) - der Blick in die Natur oder zu den Bäumen (41 x) - Außenbezug (33 x) - die Möglichkeit zu Lüften (30 x) - der Bezug zum Wetter (23 x) - Kontakt zur Tageszeit oder Jahreszeit (18 x)

In einem Raum ohne Fenster würden sich die Befragten nach eigener Aussage eingesperrt (28 x), beengt (14 x) oder beklommen (11 x) fühlen.


6.4 Fragen zur Überprüfung der Bewertungen Beim Einsatz von Rating-Skalen kann es zu Urteilsfehlern kommen. Einer dieser Fehler wird als "Halo-Effekt" oder "logischer Fehler" bezeichnet und meint "ein Versäumnis des Urteilers, konzeptuell unterschiedliche und potentiell unabhängige Merkmale im Urteil zu differenzieren"36. Das bedeutet, dass mehrere Merkmale eines Objektes gleich eingestuft werden oder von einem Pauschalurteil über das Objekt abhängig sind. Es soll geprüft werden, ob ein solcher logischer Fehler bei der Beurteilung unterschiedlicher Blendungssituationen mit Tageslicht ausgeschlossen werden kann. Des weiteren stellt sich die Frage, Personen in Räumen mit Ost-, Süd- oder Westfenstern durch häufige Blendungsprobleme die Blendung durch Tageslicht strenger beurteilen als Probanden in Nordzimmern, die eher über zu wenig Tageslicht klagen. Zum Schluss wurde noch geprüft, wie ähnlich die Bewertungen verschiedener Merkmale durch einen Probanden sind, ob also viele Probanden die Merkmale überwiegend positiv bzw. negativ beurteilt haben.

Frage 4.1: Werden Blendung durch Tageslicht, durch Reflexionen und durch den Blick aus dem Fenster unterschiedlich beurteilt?

Beurteilung der Blendung durch Tageslicht von "blendet mich" (1) bis "blendet mich nicht" (7): Minimalwert Maximalwert Mittelwert Standardabweichung

1 7 4,65 2,11

Beurteilung der Blendung durch Reflexionen vom Tageslicht von "blendet mich" (1) bis "blendet mich nicht" (7): Minimalwert Maximalwert Mittelwert Standardabweichung

1 7 4,53 2,09

Beurteilung der Blendung beim Blick aus dem Fenster von "blendet mich" (1) bis "blendet mich nicht" (7): Minimalwert Maximalwert Mittelwert Standardabweichung

1 7 4,66 2,03

Beurteilung der Blendung durch direktes Tageslicht am Monitor von "geblendet" (1) bis "nicht geblendet" (7): Minimalwert Maximalwert Mittelwert Standardabweichung

1 7 4,78 2,15

Beurteilung der Belichtung des Arbeitsplatzes mit Tageslicht von "sehr schlecht" (1) bis "sehr gut" (7): Minimalwert Maximalwert Mittelwert Standardabweichung

1 7 4,79 1,75

Die Bewertung der Blendung durch Tageslicht entspricht weitgehend der Bewertung der Blendung durch Reflexionen vom Tageslicht, der Blendung beim Blick aus dem Fenster, der

36 Bortz, Döring (1995): Forschungsmethoden und Evaluation


Blendung durch direktes Tageslicht am Monitor und der Beurteilung der Belichtung des Arbeitsplatzes mit Tageslicht. Der χ²-Test ist in allen Fällen sehr signifikant (p=0,005).

Frage 4.2: Unterscheidet sich die Beurteilung der Blendung durch Tageslicht je nach Himmelsrichtung?

Der Zusammenhang zwischen der Bewertung der Blendung und Himmelsrichtung ist hoch signifikant (p=0,005).

0%

5%

10%

15%

20%

25%

30%

35%

40%

45%

50%

1 2 3 4 5 6 7

Bewertung der Blendung durch Tageslicht

Ant

eil d

er B

efra

gten

nord

ost

west

süd

Diagramm 31: Blendung in Abhängigkeit von der Himmelsrichtung

Die Befragten mit Nordfenstern haben die Blendung sehr viel positiver beurteil als die Befragten in den anderen Räumen. Diese unterschiedliche Bewertung könnte an unterschiedlichen Lichtverhältnissen liegen oder daran, dass die Befragten in den direkt besonnten Büros durch häufige Blendung dieser gegenüber weniger tolerant sind, als die Befragten in Nordbüros. Die Bewertung, dass das Tageslicht weder "blendend" noch "nicht blendend" ist, wird im Norden für Mittelwerte der Fensterleuchtdichte von 228 cd/m² bis 1333 cd/m² abgegeben. Im Süden liegen diese Werte zwischen 176 und 1872 cd/m², im Osten zwischen 212 und 3811 cd/m², und im Westen zwischen 764 und 3706 cd/m². Auch bei der nach Himmelsrichtung gesonderten Untersuchung, ob ein Zusammenhang zwischen Blendung und Fensterleuchtdichte besteht, konnte für keine Himmelsrichtung ein Zusammenhang gefunden werden.


Frage 4.3: Gibt es einen Zusammenhang zwischen der Bewertung der aktuellen Bean-spruchung und der Bewertung der übrigen Rating-Skalen?

Standardabweichung zwischen den einzelnen Bewertungen von 1 bis 7 eines Probanden: Minimalwert Maximalwert Mittelwert Standardabweichung

0,0 2,7 1,5 0,48

Die mittlere Standardabweichung von 1,5 deutet eine Verteilung über positive und negative Urteile an, nur wenige Befragte haben alle Merkmale ähnlich bewertet. Zur Untersuchung, ob die abgegebenen Urteile den KAB-Werten ähneln, wurde der KAB auf eine Skala von 1 ("sehr beansprucht") bis 7 ("kaum beansprucht") umgerechnet, die den übrigen Bewertungen entspricht. Differenz zwischen dem Mittelwert aller Bewertungen und dem KAB-Test in Prozent: Minimalwert Maximalwert Mittelwert Standardabweichung

0,1% 51,5% 14,1% 11

Der Mittelwert aller abgegebenen Urteile ist dem umgerechneten KAB-Wert oft ähnlich, der Mittelwert der Differenz liegt nur bei 14%. Das entspricht bei einem mittleren KAB-Wert einer Abweichung um 0,7 Punkte.

Zusammenfassung Die signifikant ähnliche Bewertung aller Aspekte der Blendung durch Tageslicht deutet darauf hin, dass es tatsächlich zu einem "logischen Fehler" bei der Bewertung gekommen ist. Besonders der Zusammenhang zwischen der Bewertung von Blendung durch reflektiertes Sonnenlicht und der Bewertung von Blendung durch direktes Sonnenlicht scheint durch ein undifferenziertes Urteil hervorgerufen zu sein. Es ist kaum vorstellbar, dass es bei jedem Fall der Blendung durch Tageslicht auch zu störenden Reflexionen kam. In den Leuchtdichtebildern waren außergewöhnlich helle Reflexionen eher selten zu sehen. Ob Personen Blendung unabhängig von der Tatsache bewerten, wie oft sie geblendet werden, kann nicht beantwortet werden. Auch bei nach Himmelsrichtung gesonderter Betrachtung kann kein signifikanter Zusammenhang zwischen Leuchtdichte und Blendungsbewertung gefunden werden. Die abgegebenen Urteile entsprechen in ihrem Mittelwert ungefähr dem KAB – trotzdem weist die Standardabweichung der abgegebenen Bewertungen darauf hin, dass die Bewertungen, die ein Proband abgegeben hat, differieren.


6.5 Leuchtdichteverteilung innerhalb der Blendquelle Die Leuchtdichteverteilungen werden an einigen Beispielen gezeigt. Eine statistische Auswertung der Verteilung wurde nicht durchgeführt.

Beispiele für die Leichtdichteverteilung innerhalb des Fensters bei freiem Blick und mit Jalousien, Zimmerpflanzen oder Bäumen Die Leuchtdichteverteilungen innerhalb der Fenster sind unterschiedlich. Im folgenden werden je ein Leuchtdichtebild und die entsprechende Leuchtdichteverteilung der Blendquelle für ein Fenster mit freiem Blick, mit Zimmerpflanzen, mit Bäumen vor dem Fenster und mit halb geschlossenen Jalousien gezeigt. Die Leuchtdichteverteilungen innerhalb dieser Gruppen unterscheiden sich aber stark voneinander – die Verteilungen sind nur Beispiele. Die Diagramme zeigen die vorhandenen Leuchtdichten sowie ihre Häufigkeit.

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000

Leuchtdichten

Anz

ahl P

ixel

Diagramm 32: Leuchtdichtebild und -verteilung, Fenster mit freier Sicht

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500

Leuchtdichten

Anz

ahl P

ixel

Diagramm 33: Leuchtdichtebild und -verteilung, Fenster mit Zimmerpflanzen


0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200

Leuchtdichten

Anz

ahl P

ixel

Diagramm 34: Leuchtdichtebild und -verteilung, Fenster mit Bäumen

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500

Leuchtdichten

Anz

ahl P

ixel

Diagramm 35: Leuchtdichtebild und -verteilung, Fenster mit Jalousien

Beispiele für die Leuchtdichteverteilung innerhalb einer Leuchte Für die Leuchtdichteverteilung der Leuchten gilt entsprechendes – die gezeigten Bilder und Verteilungen sind lediglich Beispiele.

0

100

200

300

400

500

600

700

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000 12000

Leuchtdichten

Anz

ahl P

ixel

Diagramm 36: Leuchtdichtebild und -verteilung, Leuchten 1


0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000

Leuchtdichten

Anz

ahl P

ixel

Diagramm 37: Leuchtdichtebild und -verteilung, Leuchten 2

Zusammenfassung Die Verteilungen der Leuchtdichten wurden nicht ausgewertet. Die hier gezeigten Beispiele haben gemeinsam, dass niedrige Leuchtdichten in großer Häufigkeit auftreten, während höhere Leuchtdichten seltener sind. Leuchtdichten über dem Medianwert verteilen sich auf eine sehr große Bandbreite vorhandener Leuchtdichten.


7 Fazit Die Wertschätzung von Tageslicht und Fenstern wurde in dieser Befragung durch die Mehrheit bestätigt: 95% möchten nicht in einem fensterlosen Raum arbeiten, und als Grund dafür wird von 142 Personen das fehlende Tageslicht genannt. Mit der während der Befragung herrschenden Lichtsituation am Arbeitsplatz waren die Probanden im Durchschnitt weder zufrieden noch unzufrieden. Belichtung mit Tageslicht erreicht im Durchschnitt eine Bewertung von 4,79 (1 "sehr schlecht" – 7 "sehr gut"). Diese Bewertung teilt sie mit "Blendung durch Tageslicht", deren Mittelwert bei 4,65 liegt (1 "blendet mich" – 7 "blendet mich nicht"). Hier zeigt sich neben der positiven Einstellung zu Tageslicht und Fenstern die damit einhergehende Blendung. Der Fragebogen, der verwendet wurde, hat sich als geeignet erwiesen. Die Prüfung von statistischen Zusammenhängen zwischen Leuchtdichteverhältnissen und subjektiver Nutzerbewertung war für viele verschiedene Teilbereiche möglich und konnte auch mit Umgebungsfaktoren abgeglichen werden. Der "logische Fehler", der aufgetreten ist, ist allerdings dem Fragebogen anzulasten. Viele Befragte haben Fragen ungenau beantwortet und unterschiedliche Fragestellungen nicht differenziert betrachtet. Dieser "logische Fehler" hätte verhindert werden können, indem das Versuchskollektiv über die Möglichkeit dieses Fehlers informiert wird, und indem die Begriffe im Einzelnen erläutert werden.37 Die angewandte Methode der Bildauswertung führte zu verwertbaren Ergebnissen. Dadurch, dass die Auswertung immer auf einer Interpretation des Bildes beruht, und von der Genauigkeit des Auswerters abhängt, sind die ermittelten Werte nur bedingt robust. Eine konstantere Auswertung könnte beispielsweise durch eine Automatisierung erreicht werden. Die würde voraussetzen, dass Fensterflächen, Lichtaustrittsöffnungen von Leuchten und Lichtreflexe mit mathematischen Formeln so beschrieben werden, dass sie von einer Software korrekt zugeordnet werden. Die Entwicklung einer automatisierten Bildauswertung schien sehr zeitaufwendig bei unsicherem Ausgang und wurde im Rahmen dieser Arbeit nicht weiter verfolgt. Die Prüfung, ob statistische Zusammenhänge zwischen den aus objektiv gemessenen Leuchtdichteverhältnissen ermittelten Werten und der subjektiv abgefragten Nutzer-akzeptanz vorhanden sind, führte zu keinen signifikanten Ergebnissen. Im Gegensatz zu den Ergebnissen aus Laborversuchen konnte hier kein statistischer Zusammenhang zwischen Leuchtdichte und Blendungsbewertung nachgewiesen werden. Der Einfluss der gebräuchlichen Blendungsfaktoren ist durch den Einfluss von Umgebungsbedingungen nicht mehr erkennbar. Auch der Daylight Glare Index hat sich ungeeignet gezeigt – er konnte durch die Einschränkungen des Index aber nur mit sehr wenigen Blendungsurteilen verglichen werden. Die ausschließliche Betrachtung des DGI von Blendquellen, die in der Blickrichtung des Betrachters liegen, ist nicht praxistauglich, da bei Bildschirmarbeitsplätzen das Fenster meist seitlich angeordnet ist. Diese Anordnung wird empfohlen, da Fenster, die sich hinter dem Mitarbeiter befinden, die Gefahr von blendenden Reflexen auf dem Monitor vergrößern, und Fenster, die sich hinter dem Monitor befinden, große Leuchtdichtekontraste im Blickfeld

37 Bortz, Döring (1995): Forschungsmethoden und Evaluation für Sozialwissenschaftler. Berlin:

Springer. S. 170


verursachen. Der DGI kann nicht angewandt werden, wenn Pflanzen oder Jalousien Teile des Fensters verdecken oder wenn direktes Sonnenlicht vorhanden ist. Die Annahme, dass die Blickrichtung der Probanden sich während der Arbeit ändert, wird gestützt durch die Angaben der Befragten zur Anzahl der Unterbrechungen während der Arbeit und der Häufigkeit eines Blicks aus dem Fenster. Ein Einfluss der Position im Gesichtsfeld auf die Beurteilung der Blendwirkung konnte nicht nachgewiesen werden. Eine Untersuchung der Zusammenhänge zwischen Umgebungsbedingungen, Leuchtdichten und Nutzerakzeptanz mit weiteren statistischen Verfahren wäre interessant. Nach den durchgeführten statistischen Tests kann keine Aussage zu einer möglichen Beeinflussung einer Bewertung durch mehrere Faktoren getroffen werden. Lediglich bei der Untersuchung der Übertragbarkeit von Blendungsformeln wurden mehrere Faktoren verknüpft. Die Resultate dieser Arbeit deuten darauf hin, dass Blendung nur schwer oder sogar gar nicht vorhergesagt werden kann, da das subjektive Empfinden von Blendung stark variiert und möglicherweise von nicht kalkulierbaren äußeren Einflüssen abhängt. Der Nutzen einer Blendungsformel, die zwar im Labor zutrifft, aber nicht auf den Alltag übertragbar ist, ist zweifelhaft. Wenn im Alltag kein Zusammenhang zwischen Leuchtdichte und Blendungsbewertung besteht, kann Blendung durch eine Begrenzung der Leuchtdichten nicht verhindert werden. Die untersuchten Zusammenhänge deuten darauf hin, dass nur ein sehr flexibles, vom Nutzer steuerbares System, das den Durchblick wenig behindert, Blendsituationen verhindern kann ohne die positiven Eigenschaften des Fensters zu behindern.


8 Verzeichnisse

8.1 Literaturverzeichnis [1] Bortz J. (1988): Statistik für Sozialwissenschaftler. Berlin: Springer

[2] Bortz J., Döring N. (1995): Forschungsmethoden und Evaluation. Berlin: Springer

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[34] Schierz Ch.: Fragebogen zur Beurteilung der Beleuchtungsverhältnisse. Zürich: IHA

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[37] Wehmeyer K. (1985): Objektive Messungen zur Physiologischen Blendung. Dissertation. München

[38] Wilson M.: Visual Comfort and Energy Saving – Visual Quality, Glare and Contrast. www.unl.ac.uk


8.2 Abbildungsverzeichnis Abbildung 1: Beispiel eines Leuchtdichtebildes in Falschfarbendarstellung 6 Abbildung 2: Zusammenhang zwischen Beleuchtungsstärke und Leuchtdichte (nach

Pistohl) 8 Abbildung 3: Steradiant 9 Abbildung 4: Modell spezifischer sensorischer Wirkungen auf die subjektive Welt der

Konzepte und deren Bewertung (nach Schierz, Krüger) 10 Abbildung 5: Streulichtentstehung in den Augenmedien (nach Wehmeyer) 10 Abbildung 6: Gesichtsfeld 12 Abbildung 7: Büroraum als Photographie und in gewichteter Darstellung 19 Abbildung 8: Raumwinkel beim DGIN (links) und bei korrekter Projektion (rechts) 22 Abbildung 9: Probanden beim Beantworten der schriftlichen Fragen 27 Abbildung 10: Aufstellung der Digitalkamera im Aufriss und beispielhaft im Grundriss 30 Abbildung 11: HighDynamic-Aufnahme mit der Digitalkamera an zwei Arbeitsplätzen 30 Abbildung 12: Bestimmung der zylindrischen Beleuchtungsstärke mit Hilfe von 4 Vertikal-

beleuchtungsstärken 31 Abbildung 13: Befestigung des Lichtsensors 31 Abbildung 14: Messung der zylindrischen Beleuchtungsstärke an zwei Arbeitsplätzen 32 Abbildung 15: Grundriss eines Geschosses, exemplarisch (nach enerkenn) 34 Abbildung 16: fünf Einzelbilder einer HighDyn-Aufnahme - die unterschiedlichen

Belichtungs-zeiten führen zu der unterschiedlichen Helligkeit der Bilder 35 Abbildung 17: Leuchtdichtebild in Graustufen und in Falschfarben 36 Abbildung 18: Schema der Projektion von Fischauge-Objektiven 39 Abbildung 19: Winkel im Raum in der Projektion 39 Abbildung 20: zur Abschätzung der Verzerrung untersuchte Flächen 40 Abbildung 21: Leuchtdichtebild mit und ohne Pixel der Leuchtdichte 0 cd/m² 41 Abbildung 22: Analysepolygon und Ausgabe der Werte 42 Abbildung 23: Eingabefeld der Mindestbeleuchtungsstärke für die Auswertung und

Ausgabe der Werte 42 Abbildung 24: Darstellung der gewerteten Pixel bei einer Fensterfläche 43 Abbildung 25: Leuchtdichtebild mit einer unteren Grenze von 200 cd/m² und Auswertung 43 Abbildung 26: Leuchtdichtebild mit einer unteren Grenze von 300 cd/m² und Auswertung 44 Abbildung 27: Leuchtdichtebild mit Jalousien ohne untere Grenze und mit unterer Grenze44 Abbildung 28: Leuchtdichtebild mit Pflanzen ohne untere Grenze und mit unterer Grenze 45 Abbildung 29: Leuchtdichtebild mit Bäumen ohne untere Grenze und mit unterer Grenze 45 Abbildung 30: Leuchtdichtebild mit Leuchten ohne untere Grenze und mit unterer Grenze 46 Abbildung 31: Auswertungsbereich Hintergrund 47 Abbildung 32: Auswertungsbereich Arbeitsplatz 47 Abbildung 33: HTML-Formular zur Übertragung der Daten in die Datenbank, exemplarisch

ausgefüllt 48 Abbildung 34: mögliche Beziehungen zwischen zwei Merkmalen A und B, zwischen denen

ein statistischer Zusammenhang besteht 49 Abbildung 35: k*l-Kontingenztafel für k=3 und l=4 49


8.3 Diagrammverzeichnis Diagramm 1: Raumwinkel-Kurven unter Berücksichtigung der Blendquellenposition für Ω18 Diagramm 2: Raumwinkel ω und gewichteter Raumwinkel Ω 19 Diagramm 3: Alter und Geschlecht der Probanden 33 Diagramm 4: Darstellung der verwendeten Lage- und Streuungsmaße – am Beispiel der

Leuchtdichten eines Fensters 38 Diagramm 5: Häufigkeitsverteilung der Leuchtdichten eines Fensters mit Darstellung

verschiedener Lagemaße 38 Diagramm 6: zylindrische Beleuchtungsstärken, Werte aufsteigend geordnet 51 Diagramm 7: zylindrische Beleuchtungsstärken, Einteilung der Kategorien 52 Diagramm 8: Bewertung des Raumes in Abhängigkeit von Pflanzen und Bildern 57 Diagramm 9: Bewertung des Raumes in Abhängigkeit von der Büroart 58 Diagramm 10: Bewertung des Raumes in Abhängigkeit vom KAB-Wert 59 Diagramm 11: Bewertung der Zufriedenheit mit der Arbeit in Abhängigkeit vom KAB-Wert 60 Diagramm 12: Bewertung der Lage der Tür in Abhängigkeit von ihrer Position 61 Diagramm 13: KAB-Werte in Abhängigkeit von der Bewertung der Lage der Tür 62 Diagramm 14: horizontale Beleuchtungsstärken und Helligkeitsbewertung 63 Diagramm 15: Quotienten der horizontaler Beleuchtungsstärken mit Alter und Helligkeits-

bewertung 64 Diagramm 16: Mittelwerte der Leuchten-Leuchtdichte und Helligkeitsbewertung 65 Diagramm 17: Mittelwerte der Arbeitsplatzleuchtdichte und Helligkeitsbewertung 66 Diagramm 18: Mittelwerte der Fensterleuchtdichte und Bewertung der Belichtung mit

Tageslicht 67 Diagramm 19: Bewertung der Helligkeit des Raumes in Abhängigkeit vom KAB-Wert 68 Diagramm 20: Bewertung der Helligkeit des Raumes in Abhängigkeit vom Tragen einer

Brille 69 Diagramm 21: Blendung durch Tageslicht und Mittelwerte der Fensterleuchtdichte 71 Diagramm 22: Blendung durch Tageslicht und Produkte aus Fensterleuchtdichte und Alter72 Diagramm 23: Blendung durch Tageslicht und DGI 73 Diagramm 24: Blendung beim Blick aus dem Fenster und Mittelwerte der

Fensterleuchtdichte 75 Diagramm 25: Bewertung des Ausblicks in Abhängigkeit von störenden Bäumen oder

Gebäudeteilen 76 Diagramm 26: Blendung durch Kunstlicht und Mittelwerte der Leuchten-Leuchtdichte 77 Diagramm 27: Bewertung der Blendung und Winkel zwischen Leuchte und Blickachse 78 Diagramm 28: Blendung durch Tageslicht am Monitor und Monitorleuchtdichten 79 Diagramm 29: Bewertung der Blendung am Monitor, abhängig von der Monitorqualität 80 Diagramm 30: Blendung durch Tageslicht in Abhängigkeit von Augenfarbe und Brille 81 Diagramm 31: Blendung in Abhängigkeit von der Himmelsrichtung 84 Diagramm 32: Leuchtdichtebild und –verteilung, Fenster mit freier Sicht 86 Diagramm 33: Leuchtdichtebild und –verteilung, Fenster mit Zimmerpflanzen 86 Diagramm 34: Leuchtdichtebild und –verteilung, Fenster mit Bäumen 87 Diagramm 35: Leuchtdichtebild und –verteilung, Fenster mit Jalousien 87 Diagramm 36: Leuchtdichtebild und –verteilung, Leuchten 1 87 Diagramm 37: Leuchtdichtebild und –verteilung, Leuchten 2 88


9 Anhang

9.1 Fragebogen

9.2 Abdruck der ausgewerteten Leuchtdichtebilder

Fragebogen Lichtsituation Seite 1

Fragebogen zur Beurteilung der Lichtsituation Die folgenden Fragen dienen einer Untersuchung der Universität Karlsruhe, die sich mit Tageslicht und Kunstlicht am Bildschirmarbeitsplatz befasst. Sie soll dazu beitragen, optimale Lichtbedingungen bzw. Probleme mit vorhandenen Situationen kennen zu lernen, um Bildschirmarbeitsplätze so planen zu können, dass sie den Wünschen der Nutzer besser entsprechen. Dafür sollen Arbeitsplätze im Alltag beurteilt werden. Gleichzeitig werden Messungen am Arbeitsplatz durchgeführt, die die vorhandenen physikalischen Größen erfassen. Alle Angaben sind anonym und werden vertraulich behandelt. Der Fragebogen besteht aus zwei Teilen – der erste Teil soll vom Probanden selbst ausgefüllt werden, der zweite Teil wird vom Interviewer ausgefüllt.

Teil 1 – vom Probanden auszufüllen Geschlecht männlich weiblich Alter unter 20 20-29 30-39 40-49 50-59 über 60

Kurzfragebogen zur aktuellen Beanspruchung Bitte kreuzen Sie jeweils an, wie Sie sich jetzt fühlen. Setzen Sie in jeder Zeile nur ein Kreuz.

Beispiel: Jetzt fühle ich mich: sehr ziemlich eher eher ziemlich sehr frisch matt voller Elan kraftlos Jetzt fühle ich mich: sehr ziemlich eher eher ziemlich sehr angespannt gelassen gelöst beklommen besorgt unbekümmert entspannt unruhig skeptisch vertrauensvoll behaglich unwohl


Fragen zur momentanen Situation 1. Wie beurteilen Sie den Raum, in dem Sie arbeiten? Er ist im Moment... angenehm unangenehm dunkel hell abwechslungsreich eintönig zu ungleichmäßig beleuchtet gleichmäßig beleuchtet 2. Falls das elektrische Licht gerade an ist: Das künstliche Licht ... ist zu dunkel ist ausreichend hell blendet mich nicht blendet mich 3. Die Arbeitsfläche (Schreibtisch)... ist dunkel ist ausreichend hell ist gleichmäßig beleuchtet ist zu ungleichmäßig beleuchtet 4. Der Blick aus dem Fenster ist angenehm ist unangenehm blendet mich nicht blendet mich belebt mich ermüdet mich stört mich stört mich nicht 5. Das Tageslicht blendet mich nicht blendet mich ist zu dunkel ist ausreichend hell ist unauffällig ist grell 6. Reflexionen vom Tageslicht blenden mich nicht blenden mich lenken mich ab stören mich nicht sind unauffällig sind grell 7. Auf dem Bildschirm kann ich gut lesen kann ich schlecht lesen sehe ich störende Spiegelungen sehe ich keine Spiegelungen 8. Auf dem Monitor werde ich durch direktes Tageslicht geblendet nicht geblendet 9. Wie beurteilen Sie die Beleuchtung Ihres Arbeitsplatzes mit Tageslicht? sehr gut sehr schlecht 10. Wie zufrieden sind Sie gerade mit Ihrer Arbeit? sehr zufrieden sehr unzufrieden 11. Wie lange haben Sie letzte Nacht geschlafen? lange ausgeschlafen viel zu kurz


Teil 2 – vom Interviewer auszufüllen

Messungen / allgemeines 12. Datum, Uhrzeit, Interview-Nummer .............................................................................................. 13. Geschoss ....Obergeschoss 14. Fenstermaße .....Breite [m] .....Höhe [m] .....Abstand Proband - Fenstermitte [m] 15. Anzahl Fenster ...Stück 16. zylindrische Beleuchtungsstärke .....[lx] .....[lx] .....[lx] .....[lx] 17. horizontale Beleuchtungsstärke .....[lx] 18. Wetter sonnig bewölkt regnerisch 19. Himmelsrichtung der Fenster ..... 20. Orientierung zum Fenster parallel gegenüber 21. Orientierung zur Tür im Gesichtsfeld im Rücken 22. Büroart Einzelbüro Zweierbüro Großraumbüro 23. Wie viele Personen arbeiten im Raum? ....Personen


24. Ist das elektrische Licht an? ja nein 25. Sind Pflanzen im Raum? ja nein 26. Sind Bilder / persönliche Gegenstände im Raum? ja nein

Fragen an den Probanden 27. Brille ja nein 28. Kontaktlinsen ja nein 29. Augenfarbe schwarz-braun-grün blau-grau 30. Wie lange arbeiten Sie schon in diesem Gebäude? ...Jahre 31. Wie lange arbeiten Sie schon an diesem Arbeitsplatz? ...Jahre 32. Wie setzt sich Ihre Tätigkeit zusammen? ...% Bildschirmarbeit ...% Schreibtischarbeit, Telefonieren ...% Besprechung ...% Sonstiges 33. Wie viele Stunden arbeiten Sie täglich im Büro? ....Stunden 34. Wie oft werden Sie bei der Arbeit unterbrochen (durch Anrufer/Kollegen/..)? bis zu 1 x pro Stunde öfter 35. Ist Ihnen die Orientierung zur Tür angenehm? ja nein


36. Monitor: TFT-Monitor gut entspiegelt schlecht entspiegelt 37. Darstellungsart positiv (heller Hintergrund) negativ (dunkler Hintergrund)

Fenster / Ausblick 38. Verschattung ist ... vorhanden regelbar 39. Blendschutz ist ... vorhanden regelbar 40. Wie oft schauen Sie aus dem Fenster? nie 1x am Tag ein paar mal oft 41. Ist Ihr Ausblick behindert durch Gebäude? Bäume? 42. Wann haben Sie direkte Sonne? .... (Uhrzeit von - bis) 43. Zu welcher Uhrzeit ist üblicherweise Ihr Arbeitsbeginn? .....Uhr 44. Könnten Sie sich vorstellen, ständig in einem fensterlosen Raum zu

arbeiten? ja nein – warum nicht? _______________________________________________ _______________________________________________ _______________________________________________ _______________________________________________ 45. Bemerkungen (Störungen, Anregungen, sonstige Aussagen...) _______________________________________________ _______________________________________________ _______________________________________________ _______________________________________________ _______________________________________________

Documents

Studie zur Leuchtdichteverteilung an Bildschirmarbeitsplätzen