Tageslicht und Kunstlicht in Schulen

Im rechten Licht

Da Lichtverhältnisse erwiesenermaßen den Lernerfolg beeinflussen, kommt der Planung des Lichtkonzepts bei Schulbauten eine besondere Bedeutung zu. Wichtig ist vor allem die ausreichende Tageslichtversorgung, die gute Ausleuchtung der Arbeitsplätze und die sinnvolle Kombination von Tages- und Kunstlicht.

Autoren: Gisela und Ahmet Çakir

Seit der Verabschiedung der novellierten Arbeitsstättenverordnung 2004 müssen Arbeitsstätten in Innenräumen möglichst ausreichend Tageslicht erhalten und mit Einrichtungen für eine der Sicherheit und dem Gesundheitsschutz der Beschäftigten angemessenen künstlichen Beleuchtung ausgestattet sein. Wie dies erfolgen soll, wird nicht festgelegt. Auch die seit 2003 geltende Norm DIN EN 12464–1 für die Beleuchtung von Arbeitsstätten in Innenräumen führt an, Tageslicht zu berücksichtigen, lässt den Planer dann aber im Stich. Berücksichtigt werden in der Norm zudem primär die Erfordernisse der Sehaufgabe. Sowohl Verordnung als auch Norm zielen auf Beschäftigte und auf die Beleuchtung von Arbeitsstätten. Die speziellen Erfordernisse für Kinder und Jugendliche, die sich in Schulen aufhalten und die abgesehen von Berufsschülern ja noch keine Beschäftigten sind, werden nicht berücksichtigt. Naturgemäß finden sich diese auch nicht den Berufsgenossenschaftlichen Schriften wie BGR 131 und BGI 856.
Diese Situation ist angesichts neuer Erkenntnisse über den Einfluss des Lichts auf den Menschen unbefriedigend. Insbesondere die nachgewiesenen Wirkungen des Tageslichts auf die Tagesrhythmik der Hormone legen es nahe, die Lichtsituation in Schulen grundlegend zu überdenken. Eine etwaige Gleichbehandlung von jungen und älteren Menschen ist aufgrund unterschiedlicher Tagesrhythmen und unterschiedlicher biologischer Merkmale nicht mehr zulässig.
Dabei sind nicht nur für die Beleuchtung von Unterrichtsräumen Überlegungen erforderlich. Schulen entwickeln sich in zunehmendem Maße zu Ganztagsschulen und müssen hierfür diverse Bereiche für Pausen, Esseneinnahme und sonstige Aufenthalte anbieten. Zudem findet in Schulen abends auch Erwachsenenbildung statt. Alles in allem: Es stellen sich ganz neue Aufgaben für den Planer.
Lichtspektrum – Eine marginale Größe?
Üblicherweise wurde und wird in der Lichttechnik die Beleuchtungsstärke als die wichtigste Größe behandelt. Auch die Angabe der Reflexionsgrade der Raumbegrenzungen erfolgt im Wesentlichen im Hinblick auf die Berechnung der geforderten Beleuchtungsstärken und bei Bildschirmarbeit im Hinblick auf störende Reflexionen auf dem Bildschirm und weniger aus Gründen der Raumwirkung. Die Begründung ist, dass hierdurch die Sehleistung maßgeblich beeinflusst würde. Der Lichtfarbe und insbesondere der Spektralverteilung wurde bisher relativ wenig bzw. keine Bedeutung beigemessen. Sofern das Licht »weiß« bzw. »neutralweiß« aussieht, wurde angenommen, dass es gleichgültig wäre, wie seine Spektralverteilung ist. Es wurde nur darauf geachtet, dass die für die Sehaufgabe als angemessen betrachtete Farbwiedergabe erreicht wurde. Bis auf Ausnahmen, wie zum Beispiel Objektleuchtung in Museen wurde dabei auf das sichtbare Licht abgehoben, obwohl weder das natürliche Licht noch künstliche Lichtquellen nur dieses abstrahlen. Untersuchungen, die sich ganzheitlich mit Licht und Strahlung befassten, wurden ignoriert oder nicht anerkannt. Hauptsache, die Beleuchtungsstärke stimmte. Man wunderte sich nur hin und wieder, dass die vielen Laboruntersuchungen zu so unterschiedlichen Ergebnissen im Hinblick auf die bevorzugten Beleuchtungsstärkewerte führten. Dies hat sich seit Kurzem geändert. Nachdem Leuchtenhersteller entsprechende Produkte anbieten, läuft eine unglaubliche Marketingkampagne um die Vorzüge von dynamischem Licht und insbesondere um die des Blauanteils des Lichts mit seinem Einfluss auf die Hormonsteuerung. Der bezüglich Intensität, Dauer, Einfallsrichtung, Zeitpunkt und Spektralverteilung gezielte Einsatz von Licht erfolgt zu Therapiezwecken ja schon seit Jahren. Jetzt sollen entsprechende Maßnahmen dazu beitragen, die »Leistungsfähigkeit« des Menschen zu optimieren, zum Beispiel durch Erhöhung der Beleuchtungsstärke und des Blauanteils im Licht; zu lesen in Informationsschriften von Leuchtenherstellern und in Normen zur Energieeffizienz. Letzteres ist besonders brisant vor dem Hintergrund der neuen Anforderungen an die Energieeffizienz der Beleuchtung. Im Sport werden von außen einwirkende Maßnahmen zur Erhöhung der Leistungsfähigkeit als Doping bezeichnet. Legal erhöht werden kann allenfalls die Leistungsbereitschaft.
Wie man nicht erst seit heute weiß, erzeugt die spektrale Verteilung des auf den menschlichen Körper wirkenden Lichts eine Reihe nicht-visueller Wirkungen, die wichtige Körperfunktionen betreffen, beispielsweise den Kreislauf und den Stoffwechsel. Dieses Wissen ist Bestandteil vieler Naturheilverfahren und wurde auch wissenschaftlich belegt. Unter anderem hat der schwedische Umweltpsychologe Rikard Küller gezeigt, dass allein eine farblich angenehme Gestaltung eines Raums gegenüber einem grauen Raum die Hirnaktivität, die Herzschlagfrequenz und die Selbstbeherrschung von Menschen positiv beeinflusst. Ebenso werden wichtige physiologische Größen wie Körperkerntemperatur, Hauttemperatur durch Licht beeinflusst, so dass Menschen sich sogar anders kleiden. Die japanischen Forscher Takeshi Morita und Hiromi Tokura weisen das in ihren Arbeiten nach.
Dieses Wissen wurde bis vor Kurzem trotz zahlreicher Studienergebnisse von der einflussreichen Lampen- und Leuchtenindustrie ignoriert. Heute wird gerne darauf zurückgegriffen und es werden zudem neue Untersuchungen eingeleitet, insbesondere für ältere Menschen, Kinder und Jugendliche.
Insbesondere in den USA und in Deutschland wurden in den siebziger Jahren Schulen mit Klassenräumen ohne Fenster gebaut. Dies hat schnell zu Protesten der Betroffenen geführt und man hat sich wieder davon distanziert. Wie absurd dieses Vorgehen seinerzeit war, belegen zahlreiche Studienergebnisse, von denen beispielhaft einige angeführt werden. Eine breit angelegte Zwei-Jahres-Studie im Auftrag des Alberta Department of Education (USA) zeigte 1992, dass Licht signifikante nicht-visuelle Wirkungen auf Kinder im Alter von 10 bis 12 Jahren hat (A Study into the Effects of Light of Elementary School-Age – A Case of Daylight Robbery: Hathaway et al, 1992). Die Wirkungen betreffen Wachstum und Entwicklung, Gesundheit der Zähne sowie Aufmerksamkeit und Lernerfolg. Die Studie bestätigte damit auch Ergebnisse früherer Untersuchungen. Es wurde festgestellt, dass bestimmte UV-Anteile und der Blaulichtanteil im Licht einen positiven Einfluss haben. Gleichzeitig sind damit auch Risiken verbunden. Tageslicht in Klassenräumen kann aufgrund der Verglasung und der räumlichen Gegebenheiten die erforderliche Strahlung nur teilweise erbringen. Der je nach Region angemessene Aufenthalt im Freien, beispielsweise während der Pausen, kann über das Jahr wesentlich dazu beitragen, die erforderliche Dosis an notwendiger Strahlung zu erhalten. In polnahen Zonen ist dies sicherlich in den dunklen Jahreszeiten nicht möglich. Ähnliche Ergebnisse sind auch bei Kindergärten und in Unterrichtsräumen für jüngere Kinder und für Jugendliche zu erwarten.
Die Heschong Mahone Group hat in den USA im Auftrag der California Energy Commission mehrere umfangreiche Studien zum Thema Tageslicht in Klassenräumen durchgeführt. Die beiden ersten Studien (1999, 2001) zeigten deutlich den positiven Einfluss des Tageslichts auf die Lernerfolge; hier im Wesentlichen in Räumen mit Oberlichtern, der durch eine dritte Studie (2003) bestätigt wurde, die in Klassenräumen mit seitlichen Fenstern erfolgte. Allerdings wurde hier auch der signifikante positive Einfluss einer guten Sichtverbindung nach außen durch Fenster belegt und es wurde festgestellt, dass dem positiven Einfluss von Tageslicht und Sichtverbindung damit verbundene negative Faktoren wie Lärm von außen und thermische Belastung durch Wärmestrahlung gegenüber stehen können.
Küller und andere untersuchten die hormonellen Wirkungen von Licht auf Schüler und Studenten und zeigten unter anderem, dass bei Klassenräumen ohne Tageslicht das hormonelle tages- und jahreszeitliche Grundmuster von Cortisol und Melatonin gestört werden kann und dies wiederum zu Störungen der Konzentration und des sozialen Verhaltens führen kann (Küller, 1992). Zudem wurde ein Einfluss auf das jährliche Wachstum und die Anfälligkeit für Krankheiten festgestellt. Weitere Ergebnisse zeigten, dass Tageslichtlampen mit einem relativ kontinuierlichen Spektrum (true-light) der Vorzug gegenüber warmweißem und kaltweißem Licht zu geben ist. Heute gibt es andere Hersteller, die Lampen mit ähnlichem Spektrum anbieten. ›
› Zahlreiche weitere Studien zeigten die Vorteile von Vollspektrumlampen in Schulen. Dabei ist zu beachten, dass der Blauanteil und der UV-Anteil des Lichts, der auf die Netzhaut trifft, bei Kindern und Jugendlichen wesentlich höher ist als bei Erwachsenen, da die Linsengelbfärbung noch nicht beziehungsweise nur geringfügig vorhanden ist. So sollen auf die durchschnittliche Gesamtlebensdauer gesehen achtzig Prozent dieser Strahlung bis zum zwanzigsten Lebensjahr auf die Netzhaut gefallen sein. Bedenkt man die heute bekannten und insbesondere die noch nicht bekannten photobiologischen Wirkungen des auf die Netzhaut fallenden Lichts auf den Menschen, erkennt man deutlich, dass für den jungen Menschen eine besondere Verantwortung besteht.
Kinder benötigen in besonderem Maße Licht, Luft und Sonne. Auf der Basis der bisherigen Erkenntnisse sollten bei der Planung von Schulen folgende Anforderungen berücksichtigt werden:
  • Klassenräume wie Pausen- und sonstige Aufenthaltsräume sind mit einer sehr guten Tageslichtversorgung zu planen. Hierzu gehören geeignete Sonnenschutzeinrichtungen, die individuell geregelt werden können. Die Sichtverbindung nach außen muss dabei besonders berücksichtigt werden. Eine optimale Tageslichtversorgung aller Räume in Schulen ist auch unter der Erfordernis der Energieeffizienz bei der Gebäudeplanung erforderlich.
  • Bei Gebäudebereichen, bei denen eine Tageslichtversorgung durch Fenster nicht oder nicht ausreichend möglich ist, sollte die Möglichkeit von Oberlichtern geprüft werden, zum Beispiel in Treppenhäusern, Fluren, Aulen, Sporthallen und Schulcafés.
  • Außenbereiche sollten attraktiv und großzügig gestaltet werden, so dass die Pausen oder Freizeiten gerne im Außenbereich wahrgenommen werden. Getrennte Bereiche für ältere und jüngere Schüler können die Attraktivität erhöhen.
  • Klassenräume benötigen neben einer geeigneten Raumgestaltung eine künstliche Beleuchtung, die
• eine flexible störungsfreie Anordnung der Arbeitstische sowie der Bild- schirme und Eingabemittel erlaubt,
• bei nicht ausreichendem Tageslicht ergänzend geschaltet und gesteuert werden kann,
• die visuelle Kommunikation miteinander durch angemessene zylin- drische Beleuchtungsstärken unterstützt,
• eine freundliche anregende Atmosphäre schafft,
• auf Tafeln oder Whiteboards die erforderlichen vertikalen Beleuch- tungsstärken blendfrei erzeugt,
• flimmerfrei ist,
• unterrichtsmediengerecht gesteuert werden kann,
• für eventuelle Nutzung der Räume für Erwachsenenbildung am Abend geeignet ist, zum Beispiel höhere Beleuchtungsstärken ermöglicht,
• eine Lichtfarbe und eine Spektralverteilung mit möglichst geringen photobiologischen Wirkungen aufweist.
Pausen- und sonstige Aufenthaltsräume müssen attraktiv gestaltet werden. Unterschiedliche Farben bei der räumlichen Gestaltung wie beim Licht erzielen positive Wirkungen. Licht- und Farbakzente erhöhen im Allgemeinen die Attraktivität.
Kinder und Jugendliche weisen andere biologische Merkmale auf als Erwachsene. Hierzu gehört insbesondere eine im Allgemeinen gegenüber Erwachsenen verzögerte circadiane Rhythmik (die circadiane Rhythmik hilft dem Organismus, sich auf täglich wiederkehrende Phänomene einzustellen). Das Schulsystem in Deutschland berücksichtigt dies nicht. Wenn heute überlegt wird, diese circadiane Rhythmik durch Veränderung der Spektralverteilung der künstlichen Beleuchtung zu manipulieren und durch einen höheren Blaulichtanteil in der künstlichen Beleuchtung bessere Ergebnisse bei PISA zu erzielen, ist dies mehr als bedenklich. Richtige Maßnahmen sind eine Verschiebung des Unterrichtsbeginns am Morgen (wie in den Ländern mit besseren PISA-Ergebnissen), großzügige Pausen mit Aufenthalt im attraktiv gestalteten Außenbereich, eine optimale Tageslichtversorgung in freundlich und anregend gestalteten Innenräumen sowie ein vorzugsweise im Freien erfolgender und auch tatsächlich stattfindender Sportunterricht. •