Elektro- und Regeltechnik 9783990430859, 9783990430842

Citation preview

SpringerWienNewYork

Baukonstruktionen Band 17

Herausgegeben von Anton Pech

Anton Pech Klaus Jens

Elektro- und Regeltechnik

SpringerWienNewYork

Dipl.-Ing. Dr. techn. Anton Pech Dipl.-Ing. Klaus Jens Wien, Österreich

Der Abdruck der zitierten ÖNORMen erfolgt mit Genehmigung des Österreichischen Normungsinstitutes, Heinestraße 38, 1020 Wien. Benutzungshinweis: ON Österreichisches Normungsinstitut, Heinestraße 38, 1020 Wien, Tel. ++43-1-21300-805, Fax ++43-1-21300-818, E-mail: [email protected]. Das Werk ist urheberrechtlich geschützt. Die dadurch begründeten Rechte, insbesondere die der Übersetzung, des Nachdruckes, der Entnahme von Abbildungen, der Funksendung, der Wiedergabe auf photomechanischem oder ähnlichem Wege und der Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen, bleiben, auch bei nur auszugsweiser Verwertung, vorbehalten. © 2007 Springer-Verlag/Wien Printed in Austria Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Buch berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürften. Produkthaftung: Sämtliche Angaben in diesem Fachbuch/wissenschaftlichen Werk erfolgen trotz sorgfältiger Bearbeitung und Kontrolle ohne Gewähr. Insbesondere Angaben über Dosierungsanweisungen und Applikationsformen müssen vom jeweiligen Anwender im Einzelfall anhand anderer Literaturstellen auf ihre Richtigkeit überprüft werden. Eine Haftung der Herausgeber, der Autoren oder des Verlages aus dem Inhalt dieses Werkes ist ausgeschlossen. Textkonvertierung und Umbruch: Grafik Rödl, 2486 Pottendorf, Österreich Druck und Bindearbeiten: Druckerei Theiss GmbH, 9431 St. Stefan, Österreich Gedruckt auf säurefreiem, chlorfrei gebleichtem Papier - TCF SPIN: 11687610

Mit zahlreichen (teilweise farbigen) Abbildungen

Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über abrufbar.

ISSN 1614-1288

ISBN 978-3-211-33034-0 SpringerWienNewYork

VORWORT ZUR 1. AUFLAGE Dieser Band der Fachbuchserie „Baukonstruktionen" soll zur angemessenen und zeitgerechten Berücksichtigung von elektrotechnischen Installationen bei der Gebäudeplanung beitragen. Eine umfangreiche Zusammenstellung von Fachausdrücken mit Erklärungen soll die interdisziplinäre Kommunikation unter Planungspartnern erleichtern. Anwendungsbereiche und Funktionsweisen wesentlicher Anlagenkomponenten sind beschrieben. Für die überschlägige Bemessung von Anlagenkomponenten und eine angemessene Berücksichtigung baulicher Vorkehrungen sind Erfahrungsrichtwerte und Auszüge aus EN-Normen angeführt. In Zusammenhang mit Planungsgrundsätzen werden Ausführungsvarianten für ausgewählte Aufgabenstellungen erläutert, und zur Umsetzung einer durchgängigen Bauteildokumentation von der Planungs- und Bauphase über die Nutzungs- und Erneuerungsphasen bis schließlich zur Bauteilentsorgung sind Beispiele angeführt.

Fachbuchreihe BAU KONSTRUKTIONEN

ν

Band

1:

Bauphysik

Band

2:

Tragwerke

Band

3:

Gründungen

Band

4:

Wände

Band

5:

Decken

Band

6:

Keller

Band

7:

Dachstühle

Band

8:

Steildach

Band

9:

Flachdach

Band 10:

Treppen / Stiegen

Band 11:

Fenster

Band 12:

Türen und Tore

Band 13:

Fassaden

Band 14:

Fußböden

Band 15:

Heizung und Kühlung

Band 16:

Lüftung und Sanitär

Band 17:

Elektro- und Regeltechnik Grundlagen der Elektrotechnik Erdungs- und Blitzschutzanlagen Stromversorgung Schalter, Steckgeräte, Leuchten, Lampen Messwertgeber und Stellgeräte Mess-, Steuer- und Regelanlagen Kommunikationsanlagen Planung Elektro- und Regelanlagen

INHALTSVERZEICHNIS

170.1 Grundlagen der Elektrotechnik 170.1.1 170.1.2 170.1.3

Geschichtliches Begriffsbestimmungen Sinnbilder

170.2 E r d u n g s - u n d Blitzschutzanlagen 170.2.1 170.2.2 170.2.3 170.2.4

Schutzmassnahmen Erdungsanlagen Schutzarten von Gehäusen elektrischer Betriebsmittel Blitzschutz 170.2.4.1 Begriffsbestimmungen 170.2.4.2 Wirksamkeit und Schutzklasse 170.2.4.3 Bauelemente 170.2.4.4 Planung von Blitzschutzanlagen

170.3 Stromversorgung 170.3.1 170.3.2

170.3.3 170.3.4 170.3.5 170.3.6 170.3.7

Netzstromversorgung Transformatoren 170.3.2.1 Öltransformatoren 170.3.2.2 Gießharztransformatoren Netzersatzanlagen Kraft-Wärme-Kupplung Brennstoffzellen Dezentrale Stromeinspeisung Stromverteilung 170.3.7.1 Hauptverteilung 170.3.7.2 Unterverteilung 170.3.7.3 Leitungsführung

170.4 Schalter, Steckgeräte, Leuchten, Lampen 170.4.1

170.4.2 170.4.3

Schalter und Steckgeräte 170.4.1.1 Flächengeräte 170.4.1.2 Feuchtraumgeräte Leuchten Lampen

170.5 Messwertgeber und Stellgeräte 170.5.1

170.5.2

Messwertgeber 170.5.1.1 Messwertgeber für Temperatur 170.5.1.2 Messwertgeber für Luftfeuchtigkeit 170.5.1.3 Messwertgeber für Druck 170.5.1.4 Messwertgeber für Gaskonzentration 170.5.1.5 Bewegungs-und Präsenzmelder 170.5.1.6 Messwertgeber für Beleuchtungsstärke 170.5.1.7 Messwertgeber für Strömungsgeschwindigkeit 170.5.1.8 Impulszähler Stellgeräte 170.5.2.1 Stellantriebe für Luftklappen 170.5.2.2 Stellantriebe für Armaturen 170.5.2.3 Frequenzumrichter

1 1 2 8 11 11 17 20 21 22 25 25 32 37 37 38 38 39 39 39 41 41 43 43 44 46 51 51 53 53 54 58 67 67 67 68 69 70 71 72 72 74 75 76 76 78

X

Inhaltsverzeichnis

170.6 Mess-, S t e u e r - u n d Regelanlagen 170.6.1 170.6.2 170.6.3 170.6.4

170.6.5 170.6.6

Bezeichnungen und Sinnbilder Messanlagen Steuerungsanlagen Regelanlagen 170.6.4.1 Regler ohne Hilfsenergie 170.6.4.2 Mechanisch-elektrische Regler 170.6.4.3 Elektronische Regler 170.6.4.4 Bus-Systeme Funktionsbeschreibung Gebäudeleittechnik

170.7 Kommunikationsanlagen 170.7.1 170.7.2 170.7.3 170.7.4 170.7.5 170.7.6 170.7.7 170.7.8 170.7.9 170.7.10

Strukturierte Verkabelung Antennenanlagen Brandmeldeanlagen Elektroakustische Anlagen Fernsprechanlagen Videoüberwachungsanlagen Gaswarnanlagen Intrusionsschutzanlagen Zutrittskontrollanlagen Verkehrsleitanlagen

170.8 Planung Elektro-und Regelanlagen 170.8.1

Netzeinspeisung 170.8.1.1 Transformatorstation 170.8.1.2 Schaltanlagen 170.8.2 Technikräume und Steigschächte 170.8.3 Leitungsführung 170.8.4 Potenzialausgleich 170.8.5 Beleuchtung 170.8.5.1 Nennbeleuchtungsstärke 170.8.5.2 Begrenzung der Blendung 170.8.5.3 Wartungswert der Beleuchtungsstärke 170.8.5.4 Energiebedarf für künstliche Beleuchtung 170.8.6 Lüftung 170.8.7 Klimatisierung 170.8.7.1 Hydraulische Grundschaltungen 170.8.7.2 Bemessung hydraulischer Stellglieder 170.8.8 Anlagenkennzeichnung 170.8.9 Projekt-und Montagepläne 170.8.10 Bestandsdokumentation

81 81 83 84 86 88 89 89 90 94 94 101 101 101 102 103 104 104 105 107 108 109 113 113 114 116 122 124 125 127 127 130 131 132 134 136 137 138 142 144 147

Quellennachweis

149

Literaturverzeichnis

151

Sachverzeichnis

155

170.1 GRUNDLAGEN DER ELEKTROTECHNIK 170.1.1 GESCHICHTLICHES Im Jahr 1820 beobachtete der dänische Chemiker und Physiker Hans Christian Örsted (*1777, f l 851) während einer Vorlesung die Ablenkung einer Magnetnadel durch elektrische Ströme. Diese Entdeckung regte den französischen Physiker und Mathematiker Andre Marie Ampere (*1775, 11836) dazu an, eine Theorie des Elektromagnetismus für den statischen Fall zu entwickeln, mit der er den Magnetismus durch Molekularströme erklärte und die erste mathematisch fundierte elektrodynamische Theorie begründete (1827 erschienen). Ein Jahr darauf, im Jahr 1821 zeigte der britische Physiker und Chemiker Michael Faraday (*1791, t1867), dass ein beweglicher Magnet um einen festen, stromdurchflossenen Leiter rotiert. 1831 gelang ihm mit dem Nachweis der elektromagnetischen Induktion seine wohl bedeutendste Entdeckung: Faraday konstruierte den ersten Dynamo. Die Arbeiten zum Nachweis der Gleichartigkeit der auf verschiedene Weise erzeugten Elektrizität führten ihn zu elektrochemischen Problemen und 1833/34 zur Aufstellung der nach ihm benannten Gesetze der Elektrolyse. Faraday führte dabei die Begriffe Elektrolyse, Elektrolyt, Elektrode, Kathode, Anode, Anion und Kation in die Elektrochemie ein. Zur theoretischen Interpretation seiner Ergebnisse bediente sich Faraday des anschaulichen Konzepts der elektrischen und magnetischen Kraftlinien und wurde damit zum Begründer des Feldkonzepts und der klassischen Feldtheorie. Wesentliche Grundlagen zur Theorie des elektromagnetischen Feldes entwickelte sodann der britische Physiker James Clerk Maxwell (*1831, | 1 8 7 9 ) durch Mathematisierung des von M. Faraday in die Physik eingeführten Feldbegriffs. Er begründete damit die Elektrodynamik und erklärte die elektromagnetische Natur des Lichtes. Seine Theorie betrifft elektromagnetische Erscheinungen in ruhenden Medien und im so genannten Vakuum (Medien besonders geringer Dichte und Zähigkeit). Elektrische Ladungen und Ströme wirken demnach mittels ihrer Felder aufeinander, die sich mit endlicher Geschwindigkeit ausbreiten (Elektrizität). Wesentliche Erfindungen zur praktischen Nutzung elektrotechnischer Phänomene sind dem amerikanischen Physiker und Elektrotechniker Nicola Tesla (*1856 in Smiljan, t 1 9 4 3 in New York) zu verdanken, unter anderem das weltweit genutzte Prinzip der Drehstromtechnik zur Transformation und Nutzung elektrischer Energie. Elektrotechnik befasst sich mit der technischen Anwendung der physikalischen Grundlagen und Erkenntnisse der Elektrizitätslehre. Wichtige Teilgebiete der Elektrotechnik bilden die elektrische Energietechnik, die Nachrichtentechnik, die elektrische Mess-, Steuerungs- und Regeltechnik sowie im weiteren Sinn auch die Elektronik, die sich zu einem selbstständigen Wissensgebiet zu entwickeln scheint. Die elektrische Energietechnik befasst sich mit Erzeugung, Fortleitung und Verteilung elektrischer Energie (Elektrizitätsversorgung) einschließlich der Beherrschung hoher Spannungen (Hochspannungstechnik) sowie mit der Verwertung elektrischer Energie (Elektroenergieumwandlung). Zur Technik der Elektroenergieumwandlung zählen beispielsweise die Elektrowärmetechnik, die Lichttechnik, die Elektrochemie und elektrische Antriebstechnik (Elektromotoren, Generatoren). Die Aufgabe der Nachrichtentechnik liegt in der Erzeugung, Übertragung, Verarbeitung und Speicherung von Nachrichten in Form analoger oder digitaler elektrischer Signale.

2

Grundlagen der Elektrotechnik

170.1.2 BEGRIFFSBESTIMMUNGEN In der Elektrotechnik sind folgende Fachausdrücke gebräuchlich: Betriebsstätten, elektrische Betriebsstätten, abgeschlossene elektrische Betriebsstätten Betriebsstätten sind Räume, die beliebigen Betriebsarten dienen und elektrotechnisch nicht unterwiesenen Personen regelmäßig zugänglich sind [9], Elektrische Betriebsstätten sind Räume, die im Wesentlichen zum Betrieb elektrischer Anlagen dienen und in der Regel nur unterwiesenen Personen zugänglich sind (z.B. Verteilerraum) [9], Abgeschlossene elektrische Betriebsstätten hingegen sind Räume, die ausschließlich zum Betrieb elektrischer Anlagen dienen. Sie werden unter Verschluss gehalten, der nur von befugten Personen geöffnet werden darf. Der Zutritt ist nur unterwiesenen Personen gestattet (z.B. Transformatorraum, Hochspannungsschaltanlage) [9], Elektrischer Strom entsteht durch die Bewegung elektrischer „Ladungsträger (Elektronen, Ionen) in metallischen Leitern, Halbleitern, Flüssigkeiten (Elektrolyten), Gasen und in Plasma [2]. Elektrischer Strom kann unter anderem durch seine magnetische Wirkung gemessen werden. Nennspannung „UN" ist diejenige elektrische Spannung „Potenzialdifferenz", nach der eine Anlage oder ein Betriebsmittel benannt wird und auf die bestimmte Betriebseigenschaften bezogen werden. In Niederspannungsnetzen soll der maximale Spannungsabfall bei voller Belastung vom Verteiltransformator bis zum Verbraucher 5% nicht überschreiten [9], Zugehörige Sl-Einheit [39] ist das „Volt" [V]. Stromstärke „I" Als elektrische Stromstärke „I" wird der durch einen Leiterquerschnitt fließende Strom elektrischer Ladungen je Zeiteinheit bezeichnet. Zugehörige Sl-Einheit [39] ist das „Ampere" [A]. Wirkleistung „P" bei Gleichstrom ist jene Leistung, die als Energie (Arbeit) je Zeiteinheit zur Verfügung steht. Zugehörige Sl-Einheit [39] ist das „Watt" [W], Gleichstrom Als Gleichstrom wird ein gleich bleibender Stromfluss (elektrischer Ladungen) in einer Richtung vom negativen zum positiven Potenzial bezeichnet. Die Wirkleistung „P" von Gleichstromanlagen ergibt sich nach: Ρ = U Ρ υ ι

I

Wirkleistung Spannung Stromstärke

(170.1-01) [W] [V] [A]

Frequenz „f" wird die Anzahl von Schwingungen je Zeiteinheit bezeichnet. Zugehörige Sl-Einheit [39] ist das „Hertz" [Hz] und entspricht einer vollen Schwingung je Sekunde. Wechselstrom ist ein von einer Wechselspannung angetriebener elektrischer Strom, dessen Richtung und Betrag sich periodisch, häufig sinusförmig zwischen positivem und

Begriffsbestimmungen

3

negativem Scheitelwert ändert und dessen Mittelwert bei reinem Wechselstrom Null ist. Phasenwinkel „φ" Bei Wechselstrom kommt es zu einer Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung um einen Phasenwinkel ,,φ", dessen Cosinus auch als „Leistungsfaktor" bezeichnet wird (Leistungsfaktor = cos φ). Scheinleistung „S" Bei Wechselstrom entspricht die Scheinleistung „S" dem Produkt aus den Effektivwerten von Stromstärke und Spannung. Die Scheinleistung wird zur Bemessung von Transformatoren und Wechselstromleitungen herangezogen. Zugehörige Sl-Einheit [39] ist das ist das „Voltampere" in [VA].

s= s υ I

(170.1-02)

U 1 Scheinleistung Spannung Stromstärke

[VA] [V] [A]

Wirkleistung „P" bei Wechselstrom Bei Wechselstrom entspricht die Wirkleistung „P" der nutzbaren Energieumsetzung. Sie ergibt sich als Produkt aus Scheinleistung „S" und Leistungsfaktor cos φ. Zugehörige Sl-Einheit [39] ist das „Watt" [W], P = S COS(p coscp

(170.1-03)

Leistungsfaktor

[-]

Blindleistung „Q" Wird dann als „positiv" bezeichnet, wenn die Spannung „U" dem Strom „I" voreilt mit: φ = 1 Ε Nc Nd

Nc

(170.2-02)

Nd Wirksamkeit eines Blitzschutzsystems akzeptierte Einschlagshäufigkeit Zahl der jährlichen Einschläge

[-] [-] [-]

Wenn Nd ^ N c ist, dann muss kein Blitzschutzsystem installiert werden. Wenn Nd > N c ist, dann sollte ein Blitzschutzsystem mit der Wirksamkeit Ε installiert und die dafür geeignete Schutzklasse, die dann auch die weiteren Maßnahmen bestimmt, gewählt werden. Tabelle 170.2-04: Wirksamkeit und Schutzklasse Wirksamkeit Ε

0,98 0,95 0,90 0,80

Schutzklasse I II III IV

Anmerkung: Die nach ÖVE-E49/1988 ausgeführten Blitzschutzanlagen liegen erfahrungsgemäß im Bereich der Schutzklasse II oder Schutzklasse III.

170.2.4.3 BAUELEMENTE In den meisten Fällen kann der äußere Blitzschutz an der zu schützenden baulichen Anlage befestigt werden. Ein von der zu schützenden baulichen Anlage getrennter äußerer Blitzschutz sollte benutzt werden, wenn die thermischen Wirkungen am Einschlagpunkt oder in den Leitungen, die den Blitzstrom führen, Schäden an der zu schützenden baulichen Anlage oder deren Inhalt verursachen können. Dafür typische Fälle sind bauliche Anlagen mit brennbarer Dachdeckung, bauliche Anlagen mit brennbaren Wänden, Bereiche mit Explosions- und Brandgefahr. „Natürliche" Bestandteile, die immer in der baulichen Anlage verbleiben werden, die nicht geändert werden und deren durchgehende Leitfähigkeit nachweisbar ist (z.B. durchverbundene Bewehrung, Stahlskelett der baulichen Anlage usw.) dürfen als Teil des Blitzschutzsystems genutzt werden. Andere „natürliche" Bestandteile der baulichen Anlage sollten nur zusätzlich zum Blitzschutzsystem verwendet werden.

26

Erdungs- und Blitzschutzanlagen

A b b i l d u n g 170.2-14: Bauelemente einer Blitzschutzanlage

L Fangvorrichtung

-Ableitung -

.

--

.

'

"

·ν

.

-

I -Metallrohrleitung

Blitzschutzerdung

Fangeinrichtung Die Wahrscheinlichkeit, dass ein Blitzeinschlag in ein zu schützendes Volumen eindringt, wird durch eine richtig geplante Fangeinrichtung beachtlich vermindert. Sie darf aus einer beliebigen Kombination folgender Bestandteile zusammengesetzt sein: Stangen, gespannte Drähte oder Seile, vermaschte Leiter. Bei der Festlegung der Anordnung und der Lage der Fangeinrichtung werden das Schutzwinkelverfahren, das Blitzkugelverfahren oder das Maschenverfahren genutzt, wobei alle drei Verfahren als gleichwertig zu bezeichnen sind. Für die meisten Gebäude mit einfacher Form ist das Schutzwinkelverfahren als abgeleitete Vereinfachung des Blitzkugelverfahrens zweckmäßig, das eher für kompliziertere Fälle empfohlen wird. Wo ebene Flächen zu schützen sind, ist das Maschenverfahren geeignet. Auf befahrbaren Dächern, auf denen keine Fangleitungen verlegt werden können, dürfen die Fangleitungen entweder im Beton oder in den Fugen der Fahrbahntafeln verlegt und Fangpilze in den Knotenpunkten der Maschen angeordnet werden. Die Maschenweite darf den der Schutzklasse zugeordneten Wert nicht überschreiten, da sich sonst Objekte oder Personen auf der Dachfläche außerhalb des Schutzbereiches des Blitzschutzsystems befinden können. A b b i l d u n g 170.2-15: Schutzwinkel

KEGELFÖRMIGER SCHUTZBEREICH

BEISPIEL FÜR FANGEINRICHTUNG

DURCH EINE FANGEINRICHTUNG GESCHÜTZTER RAUM

Blitzschutz

27

Abbildung 170.2-16: Blitzkugel Blitzkugel, Leitblitz-yC) /

/-Leitblitzkopf / \

startende Y / ^ Fangentladung

dem Leitblitzkopf Enddurchschlagstrecke h B

Fangstange

Punkt

Schutzwinkel

Abbildung 170.2-17: Maschenförmige Fangeinrichtung

Regenrinne

Tabelle 170.2-05: Schutzverfahren Schutzverfahren Schutzklasse

I

Blitzkugelverfahren Radius der Blitzkugel R

Maschenverfahren Maschenweite Μ

[ m ]

[ m ]

20

5x5

II

30

10 χ 10

III

45

15 χ 15

IV

60

20x20

Schutzwinkelverfahren Schutzwinkel α

[°]

siehe Abbildung

80 — 70

^

60

2 50 I 40 -ö 30

ο 20 w

10

0 Höhe der Fangeinrichtung [ m ] Das Schutzwinkelverfahren ist nur innerhalb der mit · gekennzeichneten Bereiche anwendbar.

Wenn ein Blitzschutzsystem mit einer zu geringen Wirksamkeit bereits installiert ist, sind zusätzliche Schutzmaßnahmen vorzusehen, wie beispielsweise: Maßnahmen zur Verringerung der Berührungs- und Schrittspannungen, Maßnahmen zur Begrenzung der Ausbreitung eines Feuers, Maßnahmen zur Verringerung der durch Blitz induzierten Spannungen in empfindlichen Einrichtungen.

28

Erdungs- und Blitzschutzanlagen

Um das Auftreten von Schäden zu verringern, sind die Ableitungen so anzubringen, dass vom Einschlagpunkt zur Erde mehrere parallele Strompfade bestehen, die Länge der Stromwege so kurz wie möglich gehalten wird und Verbindungen zum Potenzialausgleich überall dort hergestellt werden, wo sie notwendig sind. Die geometrische Anordnung der Ableitungen und der Ringleiter beeinflusst die Sicherheitsabstände. Anordnung eines getrennten Blitzschutzsystems Besteht die Fangeinrichtung aus Fangstangen aufgetrennt stehenden Masten (oder einem Mast), ist für jeden Mast mindestens eine Ableitung erforderlich. Stahlmaste oder Mäste mit durchverbundenem Bewehrungsstahl benötigen keine zusätzlichen Ableitungen. Besteht die Fangeinrichtung aus gespannten Drähten oder Seilen (oder einer Leitung), ist für jedes Leitungsende wenigstens eine Ableitung erforderlich. Falls die Fangeinrichtung ein vermaschtes Leitungsnetz bildet, ist mindestens eine Ableitung je Mast notwendig. Anordnung eines nicht getrennten Blitzschutzsystems Besteht die Fangeinrichtung aus einer Fangstange, dann ist mindestens eine Ableitung erforderlich. Besteht die Fangeinrichtung aus mehreren nicht verbundenen Fangstangen, dann ist für jede Stange wenigstens eine Ableitung erforderlich. Besteht die Fangeinrichtung aus gespannten Drähten oder Seilen oder einer Leitung, dann ist für jedes Leitungsende zumindest eine Ableitung erforderlich. Wenn die Fangeinrichtung ein vermaschtes Leitungsnetz enthält, dann sind zumindest zwei Ableitungen erforderlich, die gleichmäßig auf den Umfang des zu schützenden Volumens verteilt sind. Tabelle 170.2-06: Typische Abstände zwischen Ableitungen Schutzklasse I II III IV

typische Abstände [ m ] 10 15 20 25

Eine horizontale Verbindung der Ableitungen auf Erdniveau (Ringleitung) und in vertikalen Abständen in Übereinstimmung mit Tabelle 170.2-06 wird grundsätzlich empfohlen. In baulichen Anlagen mit geschlossenen Innenhöfen mit mehr als 30 m Umfang müssen die Ableitungen im Abstand gemäß Tabelle 170.2-06 verlegt, jedoch mindestens 2 Ableitungen angeordnet werden. Wenn der Sicherheitsabstand zwischen der Fang-, Ableitungseinrichtung und den leitenden Teilen der Gebäudekonstruktion, der elektrischen Anlage und sonstigen leitenden Installationen nicht eingehalten werden kann, dann müssen Verbindungen in unmittelbarer Nähe, direkt oder über dem Abieiter hergestellt oder Isolierungen an jeder Näherungsstelle angebracht werden. Zur Einhaltung des Sicherheitsabstandes können innere Ableitungen erforderlich werden. Ableitungen sind gerade und senkrecht zu verlegen, so dass sie die kürzestmögliche direkte Verbindung zur Erde darstellen. Schleifenbildung ist zu vermeiden. Ableitungen dürfen nicht in Regenrinnen und Regenfallrohren verlegt werden, da die Auswirkungen der Feuchtigkeit in den Regenrinnen zur Korrosion der Ableitungen führen können. Messstellen Mit Ausnahme von „natürlichen" Ableitungen ist an jedem Anschluss zur Erdungsanlage eine Messstelle anzubringen. Die Messstelle soll nur mithilfe eines Werk-

29

Blitzschutz

zeuges zu Messzwecken geöffnet werden können, ansonsten muss sie geschlossen sein. A b b i l d u n g 170.2 -18: Blitzschutz-Prüfklemmenanordnung

Prüfklemme

Prüfklemme

Stahlkonstruktion

I ÜBER MAUERKASTEN

UBER ERDEINFUHRUNG

ÜBER STAHLKONSTRUKTION

AN FUNDAMENTERDER

AN RINGERDER

UND UNTERFLURKASTEN AN RINGERDER

Erdungsanlage Unter dem Gesichtspunkt des Blitzschutzes ist eine einzige integrierte Erdungsanlage empfehlenswert, die für alle Zwecke geeignet ist (z.B. Blitzschutz, Niederspannungsanlagen, Einrichtungen der Informationstechnik). Erdungsanlagen müssen an den Potenzialausgleich angeschlossen werden. Der empfohlene niedrige Erdungswiderstand gilt als erreicht, wenn er gleich oder kleiner als 10 Ω ist. Bei nicht getrenntem äußerem Blitzschutz wird empfohlen, alle Ableitungen untereinander zu verbinden. Diese Verbindungen können sich außerhalb oder innerhalb der zu schützenden baulichen Anlage befinden. Zusätzlich kann zum Schutz von Personen, die sich bei Gewitter in der Nähe der baulichen Anlage aufhalten, eine Potenzialsteuerung oder Isolierung zur Reduzierung der Schrittspannungen und der Berührungsspannungen in dem von Menschen betretenen Bereich notwendig sein oder vorgeschrieben werden. Die Schrittspannung kann durch geeignete Anordnung der Erder in dem von Menschen betretenen Bereich in der Nähe der baulichen Anlage oder durch Isolierung des Standortes (z.B. Asphaltschicht) reduziert werden. Installation von Erdern Der äußere Ringerder sollte außerhalb des zu schützenden Volumens in einer Tiefe von mindestens 0,5 m eingebracht und nicht näher als 1 m zu den Außenwänden eingegraben und so gleichmäßig wie möglich verteilt werden, um elektrische Kopplungseffekte in der Erde zu minimieren. Eingebettete Erder sind so zu verlegen, dass eine Überprüfung während des Errichtens möglich ist. Die Verlegungstiefe und der Erdertyp müssen so sein, dass die Einflüsse von Korrosion, von Bodentrockenheit und von Bodenfrost gering sind und somit der entsprechende Erdungswiderstand stabil bleibt. Es wird empfohlen, den ersten Meter eines senkrechten Erders unter Frostbedingungen als nicht wirksam zu betrachten. Tiefenerder können dort besonders wirksam sein, wo der spezifische Bodenwiderstand mit zunehmender Tiefe abnimmt und es Bodenschichten mit niedrigem Widerstand gibt, die tiefer liegen als diejenigen, bis zu denen Staberder normalerweise eingetrieben werden. „Natürliche" Erder Der durchverbundene Bewehrungsstahl in Beton oder andere geeignete unterirdische Anlagen aus Metall, die den Anforderungen an eine Erdungsanlage genügen, dürfen als Erder eingesetzt werden. Wird die Betonbewehrung als Erder benutzt, müssen die Verbindungen der Bewehrungsstäbe besonders sorgfältig

30

Erdungs- und Blitzschutzanlagen

ausgeführt werden, um die mechanische Zerstörung des Betons zu verhindern. Bei Spannbeton sind die Folgen des Durchganges von Blitzteilströmen zu beachten, die unzulässige mechanische Beanspruchungen erzeugen können. Ähnlich den Fundamenterdern wirken auch Bewehrungen der Betonwände unterhalb der Erdoberfläche, bewehrte Fundamente oder bewehrte Pfähle, Spundwände usw. wie natürliche Erder. Stahlbewehrungen in einem Gebäude aus Beton gelten dann als elektrisch leitend, wenn sie die folgenden Bedingungen erfüllen: Etwa 50% der Verbindungen von senkrechten und waagrechten Stäben sind verschweißt oder sicher verbunden. Senkrechte Stäbe sind verschweißt oder überlappt - auf einer Länge die mindestens ihrem 20-fachen Durchmesser entspricht - und sicher verbunden. Die elektrisch leitende Verbindung des Bewehrungsstahls innerhalb einzelner Fertigbetonteile und zwischen benachbarten Fertigbetonteilen ist sichergestellt. Anschlussstellen an die Bewehrung zum Anschluss der Fangeinrichtungen, der Erder und des Potenzialausgleiches müssen verschweißt oder durch Klemmen sicher verbunden sein. Die Bewehrungen von Fertigbetonteilen, aber auch von durch Baufugen getrennten Teilen aus Ortbeton müssen durch geeignete Verbindungselemente so verbunden werden, dass eine durchgehende elektrisch leitende Verbindung von der Fangeinrichtung bis zur Erdung entsteht. Werkstoffe und Abmessungen Bauteile und Betriebsmittel der Erdungsanlage müssen den Festlegungen in den einschlägigen Normen [80] entsprechen. Werden Bauteile verwendet, die nicht genormt sind, dann müssen diese hinsichtlich Querschnitt, Korrosionsschutz, elektrischer Verbindung und mechanischer Festigkeit den genormten Bauteilen mindestens gleichwertig sein. Klemmen müssen mit dem Werkstoff der Leitungen verträglich sein. Für Verbindungen und Anschlüsse mittels Schrauben von Flachleitern an Flachleitern sowie von Flachleitern an Stahlkonstruktionen müssen mindestens zwei Schrauben M8 oder eine Schraube M10 verwendet werden. Anschlüsse von Flachleitern an Bleche mit weniger als 2 mm Dicke müssen mit Gegenplatten mit mindestens 10 cm 2 Fläche unterlegt und mit zwei Schrauben mindestens M8 verschraubt werden. Sind Bleche nur einseitig zugänglich, so ist ein Anschluss von Flachleitern mittels Blindnieten, Blindnietmuttern oder bei Blechen mit mindestens 2 mm Dicke auch mittels Blechtreibschrauben zulässig. Es müssen dann mindestens 5 Blindnieten von 3,5 mm Durchmesser oder 4 Blindnieten von 5 mm Durchmesser oder 2 Schrauben M6 oder 2 Blechtreibschrauben 6,3 mm Durchmesser aus nichtrostendem Stahl (z.B. Werkstoff V4A) verwendet werden. Zugnägel von Blindnieten müssen aus nichtrostendem Stahl bestehen. Schweißverbindungen sollen wenigstens 50 mm lang und etwa 3 mm dick sein. Korrosionsgefahr tritt besonders bei Verbindung von unterschiedlichen Werkstoffen auf. Stahl im Beton nimmt in der elektrochemischen Spannungsreihe etwa denselben Wert an wie Kupfer oder nichtrostender Stahl in der Erde. Werden bei ausgedehnten, bewehrten Fundamenten zusätzliche Erder im Erdreich verlegt, so ist es zweckmäßig, dafür nichtrostenden Stahl (z.B. Werkstoff V4A) oder Kupfer einzusetzen.

Blitzschutz

31

Ausgedehnte Erdungsanlagen können in Bereichen unterschiedlicher Bodenzusammensetzung liegen. Deren unterschiedliches elektrolytisches Verhalten kann Korrosionsvorgänge verstärken. Stellen mit erhöhter Korrosionsgefahr, wie Einführungen in den Beton oder ins Erdreich, müssen bei Querschnitten unter 200 mm 2 entweder zusätzlich korrosionsgeschützt werden, oder sie sind in nichtrostendem Stahl (z.B. Werkstoff V4A) auszuführen. An Verbindungsstellen (z.B. Klemm- und Schweißverbindungen) in der Erde ist dauerhafter Korrosionsschutz anzubringen (z.B. Umhüllung mit „Densoband", Beschichtung mit Kaltbitumen). Aluminium bzw. Alu-Knetlegierung darf nicht unmittelbar (ohne Abstand) auf, im oder unter Putz, Mörtel oder Beton und auch nicht im Erdreich verlegt werden. Innerer Blitzschutz Der innere Blitzschutz muss innerhalb der zu schützenden baulichen Anlage gefährliche Funkenbildung verhindern, die ein Blitzstrom verursachen kann, der durch die Leiter des äußeren Blitzschutzes fließt. Gefährliche Funkenbildung kann verhindert werden durch Potenzialausgleichsverbindungen oder die Trennung zwischen den Teilen. Blitzschutz-Potenzialausgleich Ein Blitzschutz-Potenzialausgleich wird dadurch erreicht, dass der Leiter des äußeren Blitzschutzes mit dem Metallgerüst der baulichen Anlage, mit den Installationen aus Metall, mit den äußeren leitenden Teilen und mit den Einrichtungen der elektrischen Energie- und Informationstechnik im zu schützenden Volumen verbunden wird. Diese Verbindungsmaßnahmen bestehen aus Potenzialausgleichsleitungen, wenn die durchgehende elektrische Leitfähigkeit nicht durch die natürlichen Verbindungen erreicht wird oder Abieitern, wenn direkte Verbindungen mit Potenzialausgleichsleitern nicht erlaubt sind. Überschläge können auch zu Metallteilen außerhalb der zu schützenden baulichen Anlage auftreten, wenn diese sich nahe an Leitungen des äußeren Blitzschutzes befinden. Wenn diese gefährliche Ausmaße annehmen können, dann müssen sie mit den für inneren Blitzschutz angeführten Maßnahmen verhindert werden. Für außerhalb von Schutzbereichen liegende Metallteile kann ein Blitzschutz-Potenzialausgleich erforderlich werden. Abieiter sind auf geeignete Weise so zu installieren, dass sie für Überprüfungen leicht zugänglich sind. Blitzschutz-Potenzialausgleich für metallene Installationen Der Blitzschutz-Potenzialausgleich ist an den folgenden Stellen auszuführen: Im Kellergeschoß oder im Bereich des Erdniveaus. Potenzialausgleichsleitungen sind mit der Potenzialausgleichsschiene (Haupterdungsschiene, Haupterdungsklemme) zu verbinden, die so zu installieren ist, dass sie für Überprüfungen leicht zugänglich bleibt. Die Potenzialausgleichsschiene ist an die Erdungsanlage anzuschließen. Bei großen baulichen Anlagen können mehrere miteinander verbundene Potenzialausgleichsschienen installiert sein. Wo Anforderungen an die Trennung nicht erfüllt sind, ist der Blitzschutz-Potenzialausgleich nur auf Erdbodenniveau auszuführen. Potenzialausgleichsverbindungen werden an den Verbindungsstellen von Ringleitern mit den Ableitungen empfohlen. In großen baulichen Anlagen können mehrere Potenzialausgleichsschienen installiert werden, die miteinander verbunden sein müssen. Fließt durch die Verbindung zwischen den Potenzialausgleichsschienen ein Blitzteilstrom, dann verursacht dieser Spannungsabfälle und damit Potenzialdifferenzen. Diese Po-

32

Erdungs- und Blitzschutzanlagen

tenzialdifferenzen treten auch zwischen allen an verschiedenen Potenzialausgleichsschienen angeschlossenen leitenden Teilen auf und erfordern gegebenenfalls die Anordnung zusätzlicher Potenzialausgleichsleitungen. Kann der Sicherheitsabstand zwischen dem Blitzschutzsystem und den leitenden Installationen nicht eingehalten werden, dann muss eine Verbindung (über Abieiter) hergestellt werden. Blitzschutz-Potenzialausgleich für äußere leitende Teile Für äußere leitende Teile muss der Blitzschutz-Potenzialausgleich möglichst nahe an der Eintrittstelle in die bauliche Anlage durchgeführt werden. Potenzialausgleichsleitungen müssen dem durchfließenden Teil des Blitzstromes ohne Beschädigung standhalten.

170.2.4.4 PLANUNG VON BLITZSCHUTZANLAGEN Für ein zu schützendes Objekt ist nach den Bestimmungen der ÖNORM Ε 8049-1 [79] zunächst die zutreffende Schutzklasse zu ermitteln und sodann für diese Schutzklasse nach einem der dafür vorgegebenen Verfahren ein geeignetes Blitzschutzsystem auszuarbeiten, das aus Fangeinrichtungen, Ableitungen und Erdungsanlage besteht. Eine Gefahr des unkontrollierten Überschlages zwischen Teilen des äußeren Blitzschutzes und metallenen und elektrischen Anlagen im Inneren des Gebäudes besteht dann, wenn der Abstand zwischen der Fangeinrichtung oder Ableitung einerseits und metallenen und elektrischen Installationen innerhalb der zu schützenden baulichen Anlage andererseits nicht ausreichend ist. Durch metallene Installationen, z.B. Wasser-, Lüftungs- oder Elektroleitungen, können sich Induktionsschleifen im Gebäude ergeben, in die durch das rasch veränderliche magnetische Blitzfeld Stoßspannungen induziert werden. Es muss verhindert werden, dass es durch diese Stoßspannungen zu einem unkontrollierten Überschlag kommt, der gegebenenfalls auch einen Brand verursachen kann. Durch einen Überschlag z.B. auf Elektroleitungen können enorme Schäden an der Installation und an den angeschlossenen Verbrauchern entstehen. Der Trennungsabstand „d" zwischen der Ableitungseinrichtung einerseits und metallenen Installationen und elektrischen und informationstechnischen Einrichtungen innerhalb der zu schützenden baulichen Anlage andererseits darf nicht kleiner als der Sicherheitsabstand „s" sein, um gefährliche Funkenbildung zu vermeiden.

d > s = k d s k, kc km L

r

kr -£km

L

(170.2-03)

Trennungsabstand Sicherheitsabstand Koeffizient für die gewählte Schutzklasse Koeffizient für das Material in der Trennungsstrecke Koeffizient für die geometrische Anordnung Länge der Ableitungseinrichtung (gemessen von dem Punkt der Annäherung bis zum nächstliegenden Punkt des Blitzschutz-Potenzialausgleichs)

Tabelle 170.2-07: Koeffizient ki für die Schutzklasse Schutzklasse

k,

i

0 , 1 0 0

II

0,075

III und IV

0,050

[m] [m]

Η Η Η [m]

Blitzschutz

33

Tabelle 170.2-08: Koeffizient k c für das Material in der Trennstrecke [79] Anzahl der Ableitungen

Näherungswert

genaue Werte 1 )

kc

kc

1

1

1

2 oder 3

0,66

1,0 ... 0,5

>4

0,44

1,0 ... 1/n

1

) Genaue Informationen über die Stromaufteilung auf die einzelnen Ableitungen. Im Fall von Einzelerdungen, die nicht an der Erdoberfläche miteinander verbunden sind, ist der Einfluss ihrer einzelnen Impedanzen auf die Stromaufteilung zu berücksichtigen.

Tabelle 170.2-09: Koeffizient k m für die geometrische Anordnung [79]

->•

ο

festes Material

Ol

km

Luft

Ο

Material

Innerhalb von Gebäuden mit armierten Betonwänden und Betondächern oder mit durchverbundenen metallenen Fassaden und durchverbundenen metallenen Dächern, die in das Blitzschutzsystem einbezogen sind, ist die Einhaltung von Sicherheitsabständen nicht erforderlich. Dies gilt auch für elektrisch durchverbundene Skelettbauten. Für den einfachen Fall von vier oder mehr gleichmäßig auf den Umfang verteilten Ableitungen kann als erste Näherung der Wert kc = 0,44 angenommen werden. Abbildung 170.2-19: Trennungsabstand

34

Farbteil

Bild 170.2-05

Bild 170.2-06

Bild 170.2-07

Bild 170.2-08

Bild 170.2-09

Bild 170.2-10

Bilder 170.2-05 bis 10: Details - Fangvorrichtung und Blitzableitung

SpringerTechnik Anton Pech,Christian Pöhn

Bauphysik Mit Beiträgen von F. Kalwoda. 2004. X, 159 Seiten. Zahlr., z.T. färb. Abb. Gebunden EUR24,-,sFr37,ISBN 978-3-211-21496-1 Baukonstruktionen, Band 1

w&a ί.

Ein klassischer Kurs über die Gegenstände der Bauphysik: Wärmeschutz - Schallschutz - Brandschutz - ergänzt durch zahlreiche Beispiele, Bilder und Tabellen. Das Buch bietet einen Überblick zum derzeitigen Stand der Bauphysik, dargestellt auf den normativen Grundlagen an der Schwelle von nationaler Normung zu europäischer Normung. Dabei werden in formaler Art und HVF-LEITUNG

Weise die relevanten Inhalte der Bauproduktenrichtlinie und folgender Richtlinien der EU bzw. ebenso wie nationale Regelungen erwähnt. Die im Band angeführten Beispiele w e r d e n mehrheitlich als Grundlage für weiterführende Bauteilbeschreibungen in

Das DEHNconductor System mit der innovativen HVI®-Leitung.

den Folgebänden der Reihe verwendet und ermöglichen somit eine besonders umfassende Betrachtungsweise.

• Isolierte hochspannungsfeste HVI®-Leitung • Problemlose Einhaltung des Trennungsabstandes gemäß neuester Norm • Flexibles Kabel für jeden Anwendungsfall • Dezente Gestaltungsmöglichkeit des Trennungsabstandes, dadurch höhere Akzeptanz bei Planern und Gebäudeeigentümern DEHN AUSTRIA Blitzschutz Überspannungsschutz Arbeltsschutz Infoservice A 316 · Volkersdorf 8 A-4470 Enns • Tel.: 07223 80356 Fax: 07223 80373 www.dehn.at · [email protected]

SpringerWien NewYork Wien, Fax +43.1.330 24 26, e-mail: [email protected], spring er. at Heidelberg, Fax +49.6221.345-4229, e-mail: [email protected] USA, Secaucus, NJ, Fax +1.201.348-4505, e-mail: [email protected] Preisänderungen und Irrtümer vorbehalten.

Ε FF Ε KT A

Stromversorgungen w w w .

e f f ek t a . at

-1

EFFEKTA Regeltechnik GmbH 3910 Zwettl, Tel. +43

Industriestraße 2822/20018

4

USV-Anlagen Gleichrichter Wechselrichter Batterien Sonderanlagenbau

SpringerZeitschriften

arehitektur.

aktuell

architektur.aktuell 4.2007

I

f

c

-

Ä

l

H

H

ΐ " :

!ür l i g H i N l äJ MtL el i ü | ihmiBI'i 1 F

>••(»»•!

Hii&ia·

"

ιιι», - ü a & H E * v j i j » · a1 'IS a « w a mm.mr ι> ν · π μ ' ' - a r i H ^ M f e Η TSr - .·.-•>Γi-.T.-M =•.".' ΙΓ^Ί-l ,i RR.irK'lFS i RENtVAN 7.JUK |AXLGD H4LLE ' ' B 0 S S /IT4RI ' R'E LR ' EPL ' ••••••••••••••••••••Hl

liiaüi architektur.aktuell informiert zehnmal jährlich über aktuelle Architekturthemen in ihren interessantesten baulichen Realisierungen. State-of-the-Art Fotografie, Analysen von Europas führenden Architekturkritikern in deutscher und englischer Sprache sowie Plan- und Datenmaterial dokumentieren die wichtigsten neuen Bauten in Österreich und ganz Europa. Essays über aktuelle theoretische und historische Fragen von prominenten Autoren vertiefen die Themenschwerpunkte, die Architektur als eine kulturelle Aufgabe begreifen. Zusätzlich informiert architektur.aktuell über neue Produkte und bietet mit einem „journal", Buch- und Ausstellungsrezensionen, New Media- und Internet-Site-Besprechungen sowie einem Veranstaltungskalender eine akzentuierte Orientierung. Inhaltsverzeichnisse, Abstracts und Abo-Service online unter:

architektur-aktuell.at

SpringerWien NewYork P.O. Box 89, Sachsen platz 4-6,1201 Wien, Österreich, Fax +43.1.330 24 26, [email protected], springer.at

170.3 STROMVERSORGUNG Energieversorgungsunternehmen, so genannte „EVU's", konvertieren primäre Energieträger zu elektrischem Strom und beliefern damit einen Großteil aller Stromverbraucher (Bilder 170.3-01, 02 und 06). Um ein Gebäude mit Strom versorgen zu können, ist deshalb für das betreffende Objekt mit einem EVU ein Stromlieferungsvertrag abzuschließen. Eigenstromanlagen dienen in den meisten Fällen nur der Überbrückung allfälliger störungsbedingter Ausfälle der Stromlieferung („Inselbetrieb"). Grundsätzlich besteht bei geeigneten technischen Vorkehrungen wie z.B. einer Netzsynchronisation auch die Möglichkeit zur Einspeisung von Eigenstrom in EVU-Netze, wenn die Eigenstromproduktion den Eigenstrombedarf übersteigt.

170.3.1 NETZSTROMVERSORGUNG Die elektrische Energie wird auf verschiedenen Spannungsebenen zu den an das Stromnetz angeschlossenen Stromverbrauchern geleitet. Weil die Transportkosten elektrischer Energie bei hohen Spannungen geringer sind als bei niedrigen Spannungen, bilden Übertragungsleitungen mit hohen Spannungen das Rückgrat weiträumiger, überregionaler Verbundnetze, die sich in internationaler Zusammenarbeit nationaler EVU's entwickelt haben. Mit Transformatoren, die in Umspannwerken in der Nähe von Ballungszentren angeordnet sind, wird der Strom von der Hochspannungsebene (110 bis 380 kV) auf eine Mittelspannung (1 bis 30 kV) transformiert und in die jeweils örtlichen Versorgungsnetze eingespeist. Auf dieser Mittelspannungsebene erfolgt die örtliche Verteilung innerhalb von Städten oder Industriezonen bis zu Transformatoren, die entweder innerhalb der Gebäude von Großverbrauchern oder außerhalb von Gebäuden in eigenen Transformatorstationen aufgestellt werden. In diesen Transformatoren wird die Netzspannung von der Mittelspannungsebene auf eine Niederspannungsebene (50 bis 1000 V) herabgesetzt, die in Mitteleuropa auf 400 V festgelegt wurde. Die Verrechnung elektrischer Energie zwischen EVU's und Stromkunden erfolgt vorwiegend auf dieser Spannungsebene. Kleinspannungen unter 50 V werden im Verantwortungsbereich der Stromkunden transformiert und dienen meistens der Versorgung von Einrichtungen der Informationstechnik (Bilder 170.3-03 bis 05, 08 bis 10). A b b i l d u n g 170.3-01: Stromverteilung auf unterschiedlichen S p a n n u n g s e b e n e n

zu 1

KRAFTWERK (EINSPEISUNG)

5

MITTELSPANNUNGSLEITUNG

2

TRANSFORMATOREN

6

TRANSFORMATORSTATIONEN

3 4

HOCHSPANNUNGSLEITUNG UMSPANNWERK

7 8

NIEDERSPANNUNGSLEITUNGEN STROMVERBRAUCHER

Für Stromleitungen innerhalb von Gebäuden ist in der Umgangssprache für Spannungen unter 50 V die Bezeichnung „Niederspannung' und für Spannungen über 50 V die Bezeichnung „Hochspannung' üblich.

38

Stromversorgung

Der Anschlusswert oder die Anschlussleistung eines Anlagenteiles entspricht jener Leistung, die ständig an der Speisestelle des betreffenden Anlagenteiles zur Verfügung stehen muss. Er errechnet sich aus der Summe der Nennleistungen aller angeschlossenen Verbraucher multipliziert mit einem Gleichzeitigkeitsfaktor „g". Für eine grobe Abschätzung der erforderlichen elektrischen Anschlussleistungen können die unter Kap. 170.08 angeführten Erfahrungsrichtwerte herangezogen werden. Die für Stromverbraucher erforderlichen Anschlussleistungen müssen ausreichend bemessen und abgesichert werden. Sicherungen werden eingesetzt, um die Stromversorgung von Stromkreisen für Stromverbraucher dann automatisch zu unterbrechen, wenn deren Strombedarf den dafür geeigneten Leitungsquerschnitt übersteigt und sich dadurch die Gefahr einer Überhitzung von Anschlussleitungen ergibt. Wenn zu erwarten ist, dass die an eine gemeinsame Stromversorgung angeschlossenen Stromverbraucher nicht gleichzeitig betrieben werden, dann darf deren Hauptversorgungsleitung mithilfe von „Gleichzeitigkeitsfaktoren" für eine geringere Leistung als die Summe aller Anschlusswerte bemessen werden. Ein Gleichzeitigkeitsfaktor „g" wird entweder über Messungen während typischer Betriebszeiten angeschlossener Anlagen oder aufgrund von Erfahrungswerten ermittelt. Für eine grobe Abschätzung von Gleichzeitigkeitsfaktoren sind unter Kap. 170.08 Erfahrungsrichtwerte angeführt.

170.3.2 TRANSFORMATOREN Transformatoren können sowohl im Freien als auch in Gebäuden aufgestellt werden. Im verbauten Gebiet sind Energieversorgungsunternehmen zur Unterbringung von Transformatoren in Gebäuden ihrer Kunden aus verständlichen Gründen an Kellerräumen mit unbefristeten Nutzungsrechten interessiert. In Transformator-Aufstellungsräumen soll die Raumlufttemperatur +40° C nicht überschreiten. Die bei Transformatorbelastung anfallende Verlustwärme (max. 2% der Nennleistung) muss über eine ausreichende Be- und Entlüftung aus Transformator-Aufstellungsräumen abgeleitet werden können. Mechanische Lüftung wird von EVU's häufig abgelehnt. Bei natürlicher Lüftung sind die Luftleitungen so zu bemessen, dass die erforderliche Kühlluftmenge auch im ungünstigsten Bemessungsfall bei hoher Außenlufttemperatur durch natürliche Auftriebswirkung ins Freie gefördert werden kann. Wasserführende Leitungen dürfen nicht durch Transformator-Aufstellungsräume verlegt werden. Die Oberflächen dieser Räume sollen glatt und mit einem staubbindenden Anstrich versehen sein. Für den Einbau und für allfällige Erneuerungen von Transformatoren sind Transportöffnungen und Transportwege vorzusehen. Transformatoren sind nach Möglichkeit auf Doppelböden mit etwa 0,8 m Höhe aufzustellen, um starke Kabel mit ihren großen Biegeradien günstig einschleifen zu können. Zur Transporterleichterung werden Transformatoren mit untergesetzten Fahrgestellen ausgerüstet. Die Anschlusspole der Hochspannungskabel werden im oberen Bereich der Transformatoren auf Isolatoren aus Keramik angeordnet.

170.3.2.1 ÖLTRANSFORMATOREN Bei Öltransformatoren kommt Öl als Wärmeträger zum Einsatz, um die bei der Transformation von Strom anfallende Wärme über Kühlrippen an die Umgebungsluft übertragen zu können. Bei Einsatz von Öltransformatoren wird zur Vermeidung von Umweltbelastungen bei störungsbedingtem Ölaustritt die Anordnung von Ölauffangwannen unter den Transformatoren vorgeschrieben. Öltransformatoren werden häufig in Freiland-Umspannwerken oder in Netzstationen der EVU's eingesetzt. Im Beispiel 170.3-01 eines Öltransformators sind die Kühlrippen an den seitlichen Oberflächen,

39

Kraft-Wärme-Kupplung

das Öl-Ausdehnungsgefäß sowie Schutzeinrichtungen erkennbar. Zur Transporterleichterung ist der Transformator mit einem untergesetzten Fahrgestell ausgerüstet. B e i s p i e l 170.3-01: Öltransformator - Gießharztransformator

ÖLTRANSFORMATOR

GIESSHARZTRANSFORMATOR

170.3.2.2 GIESSHARZTRANSFORMATOREN Gießharztransformatoren bestehen aus Einzelspulen mit Aluminium- oder Kupferwicklungen, die in hochisolierendes Kunstharz eingegossen sind. Die einzelnen Spulen werden auf Profilstahlrahmen montiert. In Vergleich zu Öltransformatoren ist die für Gießharztransformatoren erforderliche Aufstellungsfläche kleiner, und die Anordnung von Ölauffangwannen wird nicht erforderlich. Innerhalb von Gebäuden können Gießharztransformatoren an jeder beliebigen Stelle aufgestellt werden, wenn sich die erforderliche Kühlluft in ausreichender Menge heranführen und fortleiten lässt. Für eine grobe Abschätzung des erforderlichen Platzbedarfes von Transformatoren können die unter Kap. 170.08 angeführten Erfahrungsrichtwerte herangezogen werden.

170.3.3 NETZERSATZANLAGEN Zur Sicherstellung einer ständigen Stromversorgung wichtiger Verbraucher können Netzersatzanlagen („NEA-Anlagen") vorsehen werden. Diese dienen der Überbrückung von Netzstromausfällen über kurze Zeiträume und bestehen für geringe Leistungen aus Akkumulatoren, die in dafür speziell gewidmeten Räumen aufzustellen sind, oder aus Drehstromgeneratoren, die von Dieselmotoren angetrieben werden können. Wenn Stromunterbrechungen auch im Bruchteilbereich von Sekunden zu überbrücken sind, werden Anlagen zur unterbrechungslosen Stromversorgung („USVAnlagen") erforderlich (Bilder 170.3-11 bis 14).

170.3.4 KRAFT-WÄRME-KUPPLUNG Das in Verbrennungskraftmaschinen auf Temperaturen bis zu +80° C erwärmte Kühlwasser kann man in Wärmeversorgungssysteme leiten und dort für Heizzwecke nutzen. Wenn Generatoren zur Stromerzeugung mit Motoren angetrieben werden, die Heizgas oder Heizöl als Kraftstoff nutzen, dann spricht man von einer „Kraft-WärmeKupplung", bei deren Betrieb Nutzenergie gleichzeitig in Form von elektrischem Strom (Kraft) und Heizwasser (Wärme) freigesetzt wird. Verbrennungsmotore wandeln den eingesetzten Kraftstoff zu - 7 5 bis - 9 0 % in Wärme um, die meistens über luftgekühlte Wärmeaustauscher ungenutzt an die Umgebung abgeführt wird. Nur der verbleibende Rest wird für Antriebszwecke genutzt.

40

Stromversorgung

A b b i l d u n g 170.3-02: Energieumwandlung bei Auto mit Gasmotor

A b b i l d u n g 170.3-03: W ä r m e - und Stromerzeugung mit Gasmotor 1

MOTOR

2

WASSERBEHÄLTER

3 4

GAS-WASSER-WT ÖL-WASSER-WT

5

ÖLWANNE

6 7

WASSER-WASSER-WT GENERATOR

8

AUSPUFF

9 10

VERKLEIDUNG HEIZWASSER-VORLAUF

11

HEIZWASSER-RÜCKLAUF

12 13

SCHALLDÄMMUNG LUFTEINLASS

14

ERDGASANSCHLUSS

Würden anstelle von Gasheizungskesseln Gasmotore für die Wärmeerzeugung zum Einsatz kommen, dann ließe sich der Energieträger Erdgas sowohl in Wärme als auch in Antriebsenergie umformen. Bei Betrieb eines Generators mit dieser Antriebsenergie käme es bei dieser Art der Wärmeversorgung zu einer Stromerzeugung (bei Wirkungsgraden von 15 bis 20%) gleichsam als „Nebenprodukt". Würde dieser Strom in weiterer Folge für den Betrieb von Wärmepumpen genutzt, dann ergäbe sich im Vergleich zur Betriebsweise mit konventionellen Gaskesselanlagen eine wesentlich bessere Nutzung des eingesetzten Primärenergieträgers. Im Kraftwerksbereich kommt diese Methode der „Kraft-Wärme-Kupplung" häufiger zum Einsatz als bei der Energieversorgung einzelner Gebäude, obwohl auch für diesen Einsatzbereich technisch ausgereifte Aggregate angeboten werden. Für ein klimatisiertes Verwaltungsgebäude in Wien ist eine derart konzipierte Heizungsanlage beispielsweise seit dem Jahr 1983 erfolgreich in Betrieb. Der mit dem Energieträger Erdgas über Gasmotoren und Drehstromgeneratoren gewonnene Strom entspricht dort etwa dem Strombedarf von Wärmepumpen, die als Kältemaschinen ganzjährig auch der Kühlung von EDV-Räumen dienen. Der auf die beheizte Bruttonutzfläche des Verwaltungsgebäudes bezogene Erdgaseinsatz entsprach im bisherigen Betrieb Energiekennzahlen von weniger als 50 kWh/m 2 a und diente sowohl der Gebäudeheizung als auch der Gebäudekühlung.

Dezentrale Stromeinspeisung

41

Abbildung 170.3-04: Kraft-Wärme-Kupplung mit Wärmepumpeneinsatz

T y p i s c h e r E n e r g i e t r ä g e r v e r b r a u c h f ü r das B V A - V e r s i c h e r u n g s g e b ä u d e im B e t r i e b s j a h r 1999:

103.030 m 3 Erdgas mit H„= 9,5 kWh/m 3 für 19.790 m 2 Bruttogeschoßfläche das entspricht nach ÖNORM Η 5050 einer Energiekennzahl EHaz von 49 kWh/m 2 a

170.3.5 BRENNSTOFFZELLEN Brennstoffzellen sind ähnlich konzipiert wie Elektrolyseapparate. Sie haben keine beweglichen Bauteile und können Heizgas ebenfalls in Strom und Wärme transformieren. Hinsichtlich der Stromerzeugung ergibt sich dabei mit 40 bis 50% sogar ein höherer Wirkungsgrad als beim Einsatz von Gasmotoren. Brennstoffzellen wurden bisher vorwiegend im militärischen Bereich eingesetzt. Ihre Anschaffungskosten liegen derzeit erheblich über jenen von Gasmotoren vergleichbarer Leistung. Gasbefeuerte Heizgeräte für Wohneinheiten, die mit Brennstoffzellen gleichzeitig Heizwasser, Warmwasser und Strom erzeugen können, werden bereits erprobt und möglicherweise in absehbarer Zeit vermarktet. Der mit Brennstoffzellen im Heizbetrieb anfallende Strom könnte zunächst den Strom-Eigenbedarf mindern, und der über dem Eigenbedarf anfallende Strom ließe sich in bestehende Stromversorgungsnetze dezentral einspeisen.

170.3.6 DEZENTRALE STROMEINSPEISUNG Mit polykristallinen Solar-Zellen, deren Wirkungsgrade derzeit bei etwa 13% liegen, ließe sich in Österreich bei jährlichem solarem Energieangebot von 1100 kWh/(m 2 • a) Energie im Ausmaß von jährlich 140 k W h / ( m 2 - a ) in Form von elektrischem Strom „ernten". Bei maximaler Einstrahlungsintensität der Sonne ( - 1 . 1 0 0 W/m 2 ) kann eine derartige Solarzelle mit 13% Wirkungsgrad eine Höchstleistung von ~ 140 W/m 2 empfangen und zunächst an ein Gleichstromsystem übertragen (Bild 170.3-07).

1100 kWh/(m2a) 0,13 « 140 1100 Wm2 • 0,13 = 140 Wm2

kWh/(m2a)

(170.3-01)

Aus Solarstrahlung gewonnener Gleichstrom kann entweder im autarken „Inselbetrieb" direkt genutzt oder über Wechselrichter in netzkonformen Wechselstrom transformiert gemeinsam mit der Netzstromversorgung im „Netzparallelbetrieb" genutzt werden. Bei Netzparallelbetrieb synchronisieren Wechselrichter den eingespeisten

42

Stromversorgung

Solarstrom mit der Netzfrequenz. Bei dezentraler Einspeisung von Solarstrom in bestehende Stromversorgungsnetze mit handelsüblichen Wechselrichtern bestehen keine technischen Probleme [89]. Abbildung 170.3-05: Solares jährliches Energieangebot in [kWh/(m2 a)]

Abbildung 170.3-06: Photovoltaische Stromerzeugung - schematisch

(Photonen)

INSELBETRIEB

NETZPARALLELBETRIEB

Das Verhältnis des Energieaufwandes für die Solarzellenerzeugung zu der damit möglichen Energieernte wird als „Energierücklaufzeit" bezeichnet und liegt für polykristalline Solarzellen bei gegenwärtiger Produktionstechnik etwa zwischen 2 und 4 Jahren [90]. Die energetisch aktive Schicht der Solarzellen ist sehr dünn. Sie wird auf der Sonnenseite mit Fensterglas und auf der Rückseite durch Kunststoffeinbettung fixiert und geschützt. Die mögliche Lebensdauer der polykristallinen Solarzellenschicht ist mit jener von Fensterglas vergleichbar - und dieses hat seine Funktionsund Alterungsbeständigkeit in manchen bestehenden Bauwerken bereits über Jahrhunderte bewiesen. Die derzeit bestehende Stromversorgung dicht besiedelter Gebiete ist historisch gewachsen und besteht im Wesentlichen aus Großkraftwerken, die auf Hochspannungsebene in Stromversorgungsnetze einspeisen. Dezentrale Erzeugungsanlagen, die auch in den unteren Netzebenen (Niederspannungs- und Mittelspannungsebene) einspeisen können, beginnen den Strommarkt zu durchdringen. Sie könnten im Stromversorgungssystem tiefgreifende Veränderungen dadurch bewirken, dass sich

Stromverteilung

43

bisher passive Verbraucher zu zeitweise aktiven Erzeugern wandeln. An die Steuerung, Verrechnung und Optimierung interaktiver Stromnetze mit vielen dezentralen Erzeugern und Verbrauchern würden sich neue Herausforderungen ergeben, wobei durch flexible Abstimmung von Angebot und Nachfrage die Versorgungssicherheit erhöht, die Importabhängigkeit verringert und die Emission von CO2 im Vergleich zur bestehenden Betriebsweise reduziert werden könnte.

170.3.7 STROMVERTEILUNG Die Ausführungen in diesem Kapitel beschränken sich auf die Stromverteilung innerhalb von Gebäuden (Bilder 170.3-15 bis 21). 170.3.7.1

HAUPTVERTEILUNG

Je nach Gebäudeart und Anspruch an die Versorgungssicherheit kommen für die Stromversorgung von Gebäuden unterschiedliche Systeme der Hauptverteilung zum Einsatz. Bei kleinen Wohnobjekten ist die „Stich-" und „Gruppenversorgung" üblich, während bei Großobjekten im Hinblick auf die Versorgungssicherheit eine „Ringversorguncf bevorzugt wird. Tabelle 170.3-01 bietet für unterschiedliche Stromverteilungssysteme eine Gegenüberstellung von Vor- und Nachteilen. Tabelle 170.3-01: Verteilungssysteme Stichversorgung _L

Doppelversorgung

Gruppenversorgung

Einzelversorgung

_L _L

Steigleitung

Nachteile

Versorgungssicherheit

_L

_L

_L

_L

_L

_L

J_

_L

Ρ

Sammelschienen- Sammelschiene system mit geoder Kabel ringem Kabelanteil

Sammelschiene oder Kabel

Kabel Sammelschienensystem mit geringerem Kabelanteil

übersichtlich, kleine Niederspannungshauptverteilung

bei Störung nur Teilausfall, kleine Leiterquerschnitte

gute Versorgungssicherheit, geringe Leitungsquerschnitte

gute Versorgungssicherheit, übersichtlich

bei Störung fällt nur eine Verteilung aus

bei Störung Totalausfall, große Querschnitte für Kabel

größere Niederspannungshauptverteilung, Lastausgleich nur innerhalb von Versorgungsgruppen

etwas unübersichtlich

Wartung ist geringfügig erschwert

große Niederspannungshauptverteilung, große Schächte

niedrig

mittel

hoch

mittel

hoch

Ob der Einsatz von Kabeln oder Stromschienen sinnvoll ist, kann sich aus dem Anspruch nach fester Installation mit Kabeln oder nach flexibler Installation mit Schienen ergeben. Stromschienensysteme ermöglichen in einfacher Weise auch nachträglich den Anschluss von Stromverbrauchern oder Verteilerschränken. Für die Stromversorgung eines Gebäudes in vertikaler Richtung ist nach Möglichkeit zumindest ein Hauptleitungsschacht vorzusehen. Im Anschluss an einen Hauptlei-

Stromversorgung

44

tungsschacht sollte in j e d e m Geschoß zumindest ein Stockwerkverteiler angeordnet werden, über den die Aufteilung der Leistung auf die einzelnen Versorgungsbereiche erfolgt. Diese Schächte und Verteiler sollten über allgemein zugängliche Verkehrsflächen erreichbar sein, um bei Störungsbehebungen, Überprüfungs- oder Wartungsarbeiten die Versorgungsbereiche nicht betreten zu müssen. Messeinrichtungen (Stromzähler) für die einzelnen Versorgungsbereiche können je nach Platzverhältnissen in den Versorgungsschächten, in Stockwerksverteilern oder in eigenen Zählerräumen (z.B. im Keller) angeordnet werden. A b b i l d u n g 170.3-07: S t r o m s c h i e n e n s y s t e m Λ

1

SAMMELSCHIENENHALTER

2

ENDABDECKUNG

3

SAMMELSCHIENE

4

SCHIENENVERBINDER

5

BODENWANNE

6

ABDECKUNG

7

ANSCHLUSSADAPTER

8

REITERSICHERUNGSELEMENT

9

BEZEICHNUNGSSCHILD

10

NH-SICHERUNGSLASTTRENNER

11

SAMMELSCHIENENADAPTER

A b b i l d u n g 170.3-08: S t r o m s c h i e n e n a n o r d n u n g

KNIEKASTEN

1

HALTEBÜGEL

6

2

SCHIENENKASTEN

7

L-KASTEN

3

SCHIENENKASTENVERBINDUNG

8

AUFHÄNGEBÜGEL

4

K-KASTEN

9

ABGANGSKASTEN

5

ENDABDECKUNG

170.3.7.2

10

EINSPEISUNGSKASTEN

UNTERVERTEILUNG

Von der Niederspannungshauptverteilung wird die elektrische Energie über Kabel oder Stromschienen möglichst nahe an die Stromverbraucher herangeführt und dort in Unterverteilern auf kleinere Leitungsquerschnitte verteilt. In den Unterverteilern sind Sicherheitseinrichtungen für die einzelnen Stromkreise untergebracht. Stromzähler sind nach Möglichkeit in Gangnischen oder Kellerabteilen unterzubringen und sollen für Mitarbeiter der EVU's über allgemein zugängliche Verkehrsflächen

Stromverteilung

45

(Treppenhäuser, Gänge) erreichbar sein. Zwischen Leitungen informationstechnischer Einrichtungen und stromführenden Niederspannungsleitungen soll in Steigschächten ein Mindestabstand von - 1 5 cm eingehalten werden, um Kommunikationsstörungen durch elektromagnetische Felder der stromführenden Leitungen weitgehend zu vermeiden. Bei beengten Platzverhältnissen können Leitungstrassen auch hinter Stromzählern angeordnet werden, wobei sie mit abnehmbaren isolierten Abdeckungen von den Zählernischen zu trennen sind. Abbildung 170.3-09: Zähleranordnung

Abbildung 170.3-10: Mindestabmessungen von Zählernischen

Breiter Hauptleitungsschacht mit Stromschienensystem und Leitungstrassen

Tiefer Hauptleitungsschacht mit Leitungstrassen hinter einer a b n e h m b a r e n isolierten A b d e c k u n g

Die letzten Sicherungseinrichtungen vor den Schaltern und Steckgeräten der Stromverbraucher werden in Verteilerschränken untergebracht, die den jeweiligen Nutzergruppen zugeordnet sind. Bei Wohnhausanlagen wird jede Wohnung mit einem

46

Stromversorgung

Wohnungsverteiler ausgerüstet, in dem die Sicherungen für jeden Stromkreis und eventuell auch Verrechnungszähler angeordnet sind. In Bürogebäuden errichtet man zumindest in j e d e m Stockwerk für Verbrauchergruppen oder Verrechnungseinheiten so genannte Stockwerksverteiler, die entweder von Verkehrsflächen zugänglich oder in eigenen Technikräumen angeordnet werden. Abbildung 170.3-11: Wohnungsverteiler Zählerschrank im Treppenhaus

170.3.7.3

Reservehauptleitung

LEITUNGSFUHRUNG

Aus Gründen der Sicherheit und der besseren Auffindbarkeit sind Kabel und Leitungen grundsätzlich parallel zu den Raumkanten zu verlegen. Bei der Anordnung von Steckdosen, Schaltern, Stromauslässen und Stromleitungen sind Vorzugsmaße und Installationszonen einzuhalten. Abbildung 170.3-12: Installationszonen und Vorzugsmaße [43]

bevorzugte Installationszone Vorzugsmaße für elektrische Leitungen

Vorzugshöhe für Schalter = 105 cm Vorzugshöhe für Steckdosen = 30 cm

Maße in cm

Speziell bei Nassräumen (Bade- und Duschräumen) sind Schutzbereiche für die Anordnung von Leitungen, Schaltern und Steckdosen zu berücksichtigen, innerhalb derer sich keine Installationen befinden dürfen. Bei Versorgungsbereichen geringer Größe werden die Verbraucherstellen mit den Unterverteilern durch Leerrohre aus Isoliermaterial verbunden, in welche Kabel eingezogen werden können. Leerrohre für die Leitungsverlegung unter Putz bestehen aus Kunststoff oder Metall in flexibler oder starrer

Stromverteilung

47

Ausführung. Die Kabel sind aus mehreren gegeneinander isolierten Kupferadern mit einer gemeinsamen isolierenden Umhüllung. Schwarze und braune Adern dienen dabei als Phasenleiter, hellblaue Adern als Mittelleiter und grüngelbe Adern als Schutzleiter. Abbildung 170.3-13: Schutzbereiche bei Nassräumen [43] μ - Spiegelleuchte

II Rasierersteckdose

11

Schutzbereich im Mauerwerk

Schutzbereich im Raum Schutzbereich im Raum

Abbildung 170.3-14: Elektroinstallation mit Leerrohren

UNTERVERTEILER

VERBINDUNGSDOSEN

GERÄTEVERBINDUNGSDOSEN

Wenn Leitungen künftig um- oder nachgelegt werden sollen, empfiehlt sich die Anordnung von Kabelkanälen. Diese können entweder verdeckt oder sichtbar mit formschlüssiger Abdeckung eingesetzt werden. Durch Einschieben von Trennwänden können Kabelkanäle in Trassen für Starkstrom (Niederspannung bis 400 V) und Datenleitungen unterteilt werden. Das Angebot an unterschiedlichen Größen und Zubehörteilen ermöglicht vielfältige Kanalführungen. Besondere Ausführungen ermöglichen auch den Einbau von Schaltern und Steckdosen in Kabelkanäle (Fensterbandkanäle).

Bei größeren Versorgungsbereichen werden die Kabel auf Kabelpritschen oder Kabeltassen verlegt. Diese bestehen vorwiegend aus verzinkten Stahlblechprofilen und ermöglichen Nachinstallationen dadurch, dass weitere Kabel auf einfachste Weise nachgelegt werden können. Kabelverlegungen können grundsätzlich auch in Böden oder Zwischenböden erfolgen. Bei einer Vielzahl zu verlegender Kabel kann der Raumbedarf für Kabeltassen auch erheblich werden. Niederspannungsleitungen sollen von nachrichtentechnischen Leitungen zumindest durch Stege getrennt verlegt sein, wobei zur Vermeidung von induktionsbedingten Störungen unbedingt ein Mindestabstand von 1 cm einzuhalten ist.

48

Bild 170.3-01

Farbteil

Bild 170.3-02

Bild 170.3-01: Wärmekraftwerk Theiß (A) Bild 170.3-02: Wasserkraftwerk Ice Harbor - Snake River (US)

Bild 170.3-03: Leitungsnetz - Freiluftanlage Bilder 170.3-04 und 05: Umspannwerk

Bild 170.3-06

Bild 170.3-07 »*r

Bild 170.3-06: Windkraftanlagen Bild 170.3-07: Solaranlage auf Dachfläche

Farbteil

Bild 170.3-08

49

Bild 170.3-09

Bild 170.3-10

Bild 170.3-08: Strommasten Bild 170.3-09: Strommast bei Abwinkelung der Leitungsführung Bild 170.3-10: Strommast - Schneelast

Bild 170.3-11

Bild 170.3-12

Bild 170.3-11: Notstrom-Dieselgenerator Bild 170.3-12: Notstrom-Dieselgenerator - Detailansicht

Bild 170.3-13

Bild 170.3-13: Notstromaggregat bei Transport Bild 170.3-14: Notstromaggregat

Bild 170.3-14

50

Bild 170.3-15

Farbteil

Bild 170.3-16

Bild 170.3-17

Bild 170.3-15 Erdungsleitung - Zuleitungen Bild 170.3-16 Erdungsleitung - Wanddruchführung Bild 170.3-17 Stromleitungsführung im Keller

Bild 170.3-18

Bild 170.3-19

Bild 170.3-18: Erdungsleitung im Keller Bild 170.3-19: E r d u n g s l e i t u n g - A b z w e i g u n g

Bild 170.3-20

Bild 170.3-20: Kabelpritschen Bild 170.3-21: Kabeltassen

Bild 170.3-21

170.4 SCHALTER, STECKGERÄTE, LEUCHTEN, LAMPEN 170.4.1 SCHALTER UND STECKGERÄTE Schaltgeräte (Schalter) Als Schaltgeräte werden Einrichtungen zum Öffnen oder Schließen elektrischer Stromkreise mit Schaltkontakten bezeichnet (Bilder 170.4-01 bis 05). Nach dem Schalterantrieb werden Schalter ohne Kraftantrieb (Handschalter, Fußhebelschalter) und Schalter mit Kraftantrieb (Druckluft-, Motor-, Magnetantrieb) unterschieden. Beim Einschalten wird eine Feder gespannt, mit deren Hilfe der Ausschaltvorgang beschleunigt und gesichert wird. Selbstschalter werden mit thermischen Auslösern für Überströme und mit magnetischen Auslösern für Kurzschlussströme ausgerüstet. Unterschieden werden Schaltgeräte nach folgenden Merkmalen: Betriebsspannung (Nieder- und Hochspannungsschalter), Ausschaltvermögen (Leer-, Trenn-, Last-, Motor- und Leistungsschalter), Einsatz (Schutzschalter, Grenz-, Steuer-, Industrie- und Installationsschalter). Schaltgeräte für die Raumbeleuchtung werden in unmittelbarer Nähe der Zugangstüren zu den beleuchteten Räumen in oder auf der Wand angeordnet. In Schaltschränken angeordnete Schaltgeräte werden auf „Tragschienen" befestigt. Für elektromagnetisch betätigte Schalter sind folgende Bezeichnungen üblich: Relais: für den Fachbereich der Elektronik, Schütz: für den Fachbereich der Elektroenergietechnik. Beispiel 170.4-01: Design-Entwicklung von Handschaltern [14]

•

•

O D

•

C

t i

φ

I I

Beispiel 170.4-02: Schalter für Schaltschrankeinbau [23] •

I
0,5 Zusammengefügte Bereiche der Seh-

bzw. 500 !x

Α Β C D

Einzelner Bereich der Sehaufgabe: ~E m = 200 Ix g, - 0,7

EINZELNER ARBEITSPLATZ BEKANNTE ARBEITSPLATZANORDNUNG UNBEKANNTE ARBEITSPLATZANORDNUNG GÄNGE UND FLURE

Die mittlere Beleuchtungsstärke entspricht dem arithmetischen Mittelwert von Bewertungspunkten, die sich im Mittelpunkt von Bewertungsflächen in einem Bewertungsraster befinden. In Abhängigkeit von der Raumgröße werden dafür folgende Rastermaße empfohlen: Tabelle 170.8-09: Bewertungsraster [69] längste Bereichs- oder Raumausdehnung

Rastermaß

Bereiche der Sehaufgabe

~ 1,0 m

0,2 m

kleine R ä u m e / R a u m z o n e n

~ 5,0 m

0,6 m

mittlere R ä u m e

~ 10,0 m

1,0 m

große R ä u m e

~ 50,0 m

3,0 m

130

Planung Elektro- und Regelanlagen

170.8.5.2 BEGRENZUNG DER BLENDUNG Blendung geht von Flächen mit zu hoher Leuchtdichte aus oder ergibt sich bei zu großen Leuchtdichteunterschieden im Gesichtsfeld eines Beobachters. Es wird dabei unterschieden in eine physiologische Blendung, die das Sehvermögen reduziert, und eine psychologische Blendung, die als Störung empfunden wird und das Wohlbefinden herabsetzt. Die Blendung durch Leuchten, die unten offen oder mit klarer Abdeckung versehen sind, lässt sich durch geeignete Abschirmung unter Einhaltung von Mindestabschirmwinkeln vermeiden. Tabelle 170.8-10: Mindestabschirmwinkel [70] Lampenleuchtdichte [kcd/m2]

Mindestabschirmwinkel [°]

20 bis < 50 50 bis < 500 über 500

15 20 30

Mindestabschirmwinkel α

Neben der Bewertung der Direktblendung durch Flächen zu hoher Leuchtdichte ist auch die Blendung durch Reflexe an spiegelnden Oberflächen zu beachten. Zur Vermeidung unangenehmer Reflexblendung wurden Grenzwerte nach Tabelle 170.8-11 festgelegt. Tabelle 170.8-11: Reflexblendung [70] Bildschirmklasse nach ISO 9241-7 Bildschirmgüte

gut

mittlere Leuchtdichte von Leuchten, die sich im Bildschirm spiegeln

mittel < 1000 cd/m

L < 1000 cd/m γ < 65° Ausstrahlungswinkel

Abbildung 170.8-13: Empfohlene Reflexionsgrade

2

schlecht < 200 cd/m2

Beleuchtung

131

Der Grad der psychologischen Blendung durch Leuchten einer Innenraum-Beleuchtungsanlage (Direktblendung) kann durch das in der CIE-Publikation 117 vorgestellte „UGR-Verfahren" (Unified Glare Rating) bestimmt werden. Dabei sind je nach Schwierigkeit der Sehaufgabe nachfolgende UGR L -Grenzwerte einzuhalten. Wenn diese Grenzwerte nicht überschritten wurden, dann ist die Blendwirkung nach dem „UGRVerfahren" zumutbar (Berechnung von UGR nach Formel 170.1-13). Tabelle 170.8-12: UGRL-Grenzwerte [19] Zuordnung von Sehaufgaben

UGRL

Hallen, Bahnsteige Grobe Arbeiten in der Industrie Arbeiten in Industrie und Handwerk Lesen, Schreiben, Besprechen, Schulen CAD-Räume