Allgemeine Anforderungen an die Elektroinstallationstechnik von heute und morgen

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1 Kapitel Allgemeine Anforderungen an die Elektroinstallationstechnik von heute und morgen von Johannes Hauck

2 .1 Einführung [1, 2] Die nologien sowie geänderte Nutzungs- und Betriebsbedingungen erfordern neue Lösungen. Wichtige Schlagworte in diesem Zusammenhang sind der Einzug von Gebäudeautomation und Multimediatechnik in den Wohnbau, die vermehrte Eigen-Energieerzeugung, Smart Metering oder auch die Integration von Ladestationen für Elektrofahrzeuge in die häusliche Elektroverteilung. Die neuen Anforderungen spiegeln sich auch in den normativen Vorgaben der aktuellen DIN zur Planung elektrischer Anlagen in Wohngebäuden wider. Basierend auf diesen normativen Mindestanforderungen hat die RAL-RG 678 darüber hinausgehend stattungswerte entsprechen den heutigen Komfort- und Sicherheitsbedürfnissen. Wichtig: Alle Anforderungen gelten gleichermaßen für die Planung neuer Anlagen als auch für die Modernisierung von bestehenden Elektro-Installationen. Der folgende Beitrag gibt daher einen Überblick über notwendige Anpassungserfordernisse in der Elektroinstallationstechnik..2 Neue Anforderungen und Vorgaben im Bereich der allgemeinen Hausinstallation Ein wesentlicher Punkt der aktuellen Anforderungen betrifft u.a. die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) in Bezug auf die Hauptstromversorgung und die Hauptleitungen. So schreibt die DIN VDE vor, dass in neuen Gebäuden mit TN-System aus Gründen der elektromagnetischen Verträglichkeit eine Aufteilung des PEN-Leiters in einen separaten N- und PE-Leiter ab der Einspeisung vorzunehmen ist. In der Praxis bedeutet dies, dass die Teilung im Hausanschlusskasten bzw. bei gemeinsamer Anordnung in einer Hausanschlussnische, auf einer Hausanschlusswand oder in einem Hausanschlussraum zu erfolgen hat. Bei einer Aufteilung im Zählerschrank dort vorzugsweise im unteren Anschlussraum oder im Hauptverteiler zwischen Hausanschlusskasten und Zählerschrank gilt die Anforderung ebenfalls als erfüllt. Bei der Errichtung von Zählerplätzen ist generell die Anwendungsregel VDE-AR-N 4101 zu berücksichtigen. Die vom FNN erstellten VDE/FNN-Anwendungsregeln gelten als anerkannte Regeln der Technik und sind verbindlich umzusetzen. Inhaltlich basiert die Anwendungsregel 4101 auf den Kapiteln 7 und 9 der TAB Der Anwendungsbereich umfasst die Mindestanforderungen an Zählerplätze in elektrischen Anlagen einschließlich Erzeugungsanlagen, die an das Niederspannungsnetz der allgemeinen Versorgung angeschlossen werden. Damit bezieht sich die Anwendungsregel ausschließlich auf Neuanlagen, die in Neubauten oder im Rahmen umfassender Renovierungen errichtet werden. Vorgeschrieben ist beispielsweise, dass der Errichter einer Zähleranlage die Zählerfelder so kennzeichnen muss, dass die Zuordnung von Trennvorrichtung und Messeinrichtung zur jeweiligen Kundenanlage eindeutig und dauerhaft erkennbar ist. Zudem ist in Mehrfamilienhäusern die Installation so zu planen, dass der Stromverbrauch von Gemeinschafts- 445

3 anlagen gesondert gemessen werden kann. Außerdem ist im unteren Anschlussraum des Zählerplatzes vor jedem Zähler eine selektive Überstrom-Schutzeinrichtung wie beispielsweise ein SH-Schalter einzubauen (siehe Bild.1). Bild.1 SH-Schalter im unteren Anschlussraum Die Anwendungsregel schreibt darüber hinaus vor, dass Zählerplätze ausschließlich in Zählerschränken gemäß DIN VDE mit am Schrankgehäuse angebrachten Türen unterzubringen sind die vereinzelt anzutreffende Praxis, offene Zählertafeln in abschließbare Räume einzubauen, ist damit nicht mehr zulässig. Bei der Aufteilung von Stromkreisen und Schutzeinrichtungen in der Hausinstallation ist auf eine größtmögliche Verfügbarkeit der elektrischen Anlage auch im Fehlerfall zu achten. Das heißt, dass beim automatischen oder manuellen Abschalten durch Schutzeinrichtungen wie LS- oder FI-Schalter nur ein möglichst kleiner Teil der gesamten Kundenanlage von der Stromversorgung getrennt wird. Um bei der Hintereinanderschaltung von Schutzeinrichtungen wie LS- oder FI-Schaltern die Selektivität sicherzustellen, sind im Zählerplatz entsprechende Einrichtungen mit Selektiveigenschaften zu verwenden also selektive Hauptleitungsschutzschalter (SLS) oder selektive Fehlerstromschutzschalter..2.1 Exkurs: Selektive Gruppen-FI-Schutzschalter Hinsichtlich der Zuordnung von Fehlerstrom-Schutzschaltern zu den Stromkreisen gilt, dass das Abschalten eines FI-Schutzschalters nicht zum Ausfall aller Stromkreise führen darf. Ableitströme, die sich im normalen also fehlerfreien Betrieb ergeben, dürfen die Fehlerstrom-Schutzeinrichtungen nur in dem Maße vorbelasten, dass ein sicherer Betrieb 446

4 möglich ist. Dies erreicht man durch eine entsprechende Aufteilung der Stromkreise und den Einsatz abgestimmter FI-Schutzschalter. Dabei sind gemäß DIN VDE alle Steckdosen bis 20 A mit 30 ma-fi-schutzschaltern abzusichern. Neu in der RAL-RG 678 geregelt ist der vorgeschaltete Einsatz eines selektiven Gruppen-FI-Schutzschalters (300 ma) zum Einbau in Zählerplatz oder Stromkreisverteiler unter Berücksichtigung des Brandschutzes nach DIN VDE bzw. VdS Ausstattungswerte als Orientierung Unterverteilungen innerhalb von Wohnungen sind in der Nähe des Belastungsschwerpunkts zu platzieren in der Regel also im Flur. In diesem Zusammenhang verweist die DIN auch auf die zu verwendenden Größen der Unterverteiler. In Einraumwohnungen sind mindestens dreireihige Unterverteilungen zu verwenden und in Mehrraumwohnungen mindestens vierreihige Verteiler. Eine Ausnahme gilt für Einfamilienhäuser: Hier darf die Unterverteilung auch im Zählerschrank untergebracht werden. Die Größe der Stromkreisverteiler richtet sich nach der Größe der elektrischen Anlage; darüber hinaus sind Reserveplätze für spätere Erweiterungen vorzusehen. Als Orientierung dienen die Ausstattungswerte der DIN und der RAL-RG 678. Die Ausstattungswerte legen die quantitativen und qualitativen Anforderungen hinsichtlich der Planung und Bewertung von Gebäuden fest. Sie basieren auf einem einfachen Kennzeichnungssystem mit Sternen: Ausstattungswert 1: * Mindestausstattung gemäß DIN Ausstattungswert 2: ** Standardausstattung gemäß RAL-RG 678 Ausstattungswert 3: *** Komfortausstattung gemäß RAL-RG 678 Anmerkung: Die Ausstattungswerte für Anlagen mit Gebäudesystemtechnik sind zusätz- Die Norm legt folgende Mindestanforderungen fest: oder Lüfter sowie Beispiel Küche: Der Ausstattungswert 1 (gekennzeichnet mit einem *) umfasst als Mindestausstattung für Küchen 5 Steckdosen. Bei einer Standardausstattung (**) sind es 10 Steckdosen und bei einer Komfortausstattung (***) sind es. Wichtig: Die Steckdosen in Küchen sind mindestens als Zweifach-Steckdosen vorzusehen, zählen in der Ausstattungstabelle jedoch als jeweils nur eine Steckdose. Neu hinzugekommen sind als Mindestausstattung (*) ein Radio-/TV-/Datenanschluss (RuK) sowie drei Steckdosen für Radio, TV und Datengeräte. Zu den besonderen Verbrauchsmitteln mit eigenem Stromkreis zählt beispielsweise der Elektroherd (3 230 V), für den ein Anschluss vorzusehen ist. 447

5 Ebenfalls neu geregelt: In Stromkreisverteilern sind Reserveplätze für nachträgliche Erweiterungen und Zusatzfunktionen vorzusehen. Das heißt wie oben beschrieben konkret, dass in Einraumwohnungen mindestens dreireihige Verteiler zu installieren sind und in Mehrraumwohnungen mindestens vierreihige. Kommen Anwendungen wie Gebäudesystemtechnik, Überspannungsschutz oder Kommunikationstechnik zum Einsatz, ist der zusätzliche Platzbedarf ebenfalls einzuplanen. Näheres regelt die RAL-RG 678 in den Ausführungen zu Anlagen mit Gebäudesystemtechnik und Kommunikationstechnik. Ebenfalls vorgegeben ist auch die Ausführung der Verbindungsleitung vom Zählerplatz zum Stromkreisverteiler: Diese muss aus drei Außenleitern (3L, N, PE) bestehen; ein PEN-Leiter ist nicht zulässig..2.3 Leitungsgebundene Übertragung von Tarif- und Verbrauchsinformationen Ein wichtiges Anliegen der VDE/FNN-Anwendungsregel 4101 ist die Vorbereitung des Zählerplatzes auf zukunftsorientierte Anwendungen wie Smart Metering und Smart Grid. Um diesem Anspruch Rechnung zu tragen, sieht die Anwendungsregel in Kapitel 4.7 vor, dass in jedem Zählerschrank im Raum für Zusatzanwendungen unterhalb der Abdeckung eine RJ45-Buchse vorhanden ist. An diesem Anschluss ist eine Datenleitung (mindestens Cat. 5) aufzulegen, die durch den oberen Anschlussraum zum Abschlusspunkt Liniennetz (APL) führt. Soll eine drahtgebundene Übertragung von Zählwerten in die Wohnung des Anschlussnutzers erfolgen oder diese Daten für Steuerzwecke im Sinne von Smart Grids oder Smart Home genutzt werden, so ist die Unterbringung des dafür erforderlichen RJ45-Anschlusses auch im oberen Anschlussraum des Zählerplatzes zulässig. Die entsprechende Datenleitung hat ebenfalls mindestens dem Cat. 5-Standard zu entsprechen. In der DIN wird das notwendige Rohrsystem beschrieben, in dem die Datenleitung zu verlegen ist. Bei drahtgebundener Anbindung von Zählern anderer Sparten wie Gas oder Wasser an eine Kommunikationseinrichtung ist die Datenleitung beispielsweise M-Bus vom Raum für Zusatzanwendungen durch den oberen Anschlussraum zu den jeweiligen Zählern zu führen. maßnahmen und Energiemanagement Maßnahmen zur Steigerung der Energiemanagement in Gebäuden sind ebenfalls bereits bei der Planung zu berücksichtigen. 448

6 Bild.2 Technikzentrale und strukturierte Verkabelung im intelligenten Gebäude Darunter fallen u.a. die Ergreifung geeigneter Maßnahmen zur Errichtung luftdichter und wärmebrückenfreier Elektroinstallationen wie in der DIN beschrieben oder auch die Möglichkeit der Visualisierung von Verbrauchsinformationen (siehe vorheriges Kapitel) und das tarifabhängige Schalten von Verbrauchern. Aber auch die Automatisierung von energieverbrauchsrelevanten Abläufen wie der Heizung, Beleuchtung oder Klimatisierung sind in der DIN enthalten. Elektromobilität. Die entsprechenden Ladeeinrichtungen für diese Fahrzeuge sind ebenfalls in die elektrotechnische Hausinstallation zu integrieren (siehe Bild.2). Für den Anschluss von Ladevorrichtungen an das Niederspannungsnetz sind die Vorgaben der DIN VDE :20-10 sowie die VDE-AR-N 4102:20-04 zu berücksichtigen. Soll eine Lademöglichkeit für Elektrofahrzeuge vorgesehen werden, so hat die entsprechende Zuleitung vom Zählerplatz oder dem Hausanschluss zur Ladeeinrichtung mit drei Außenleitern (3L, PE, N) und einer Strombelastbarkeit von 32 A zu erfolgen. Mindestens ist jedoch ein entsprechendes Installationsrohr zur Aufnahme der Leitung vorzusehen. Darüber hinaus ist zusätzlich zur Stromversorgung ein Rohr für ein Netzwerkkabel zu verlegen. Außerdem ist für zukünftige Anwendungen wie beispielsweise Smart Grid oder spezielle Abrechnungsmodi Platz für einen zusätzlichen Energiezähler sowie für eventuell zusätzlich erforderliche Reiheneinbaugeräte einzuplanen. 449

7 .4 Neue Anforderungen für den Anschluss von Erzeugeranlagen im Niederspannungsnetz durch die VDE-AR-N 4105 Beim Anschluss einer Stromerzeugungsanlage an das öffentliche Netz sind neben den allgemeinen VDE-Bestimmungen auch die Technischen Anschlussbedingungen des jeweiligen Netzbetreibers zu beachten. Grundsätzlich ist die Anschlussleitung der Erzeugungsanlage zugangsseitig an einem Stromkreisverteiler oder Zählerplatz fest anzuschließen. Die Einspeisung über einen Endstromkreis ist nicht zulässig. Und: Zusätzlich zur Anschlussleitung ist ein Installationsrohr für eine Datenleitung von der Hauptverteilung bzw. dem Zählerschrank zur Steuereinheit also beispielsweise dem Wechselrichter einer PV-Anlage zu verlegen. nungsnetz, Technische Mindestanforderungen für den Anschluss und Parallelbetrieb von Erzeugungsanlagen am Niederspannungsnetz fasst die wesentlichen Gesichtspunkte zusammen, die beim Anschluss von Erzeugungsanlagen an das Niederspannungsnetz des Netzbetreibers zu beachten sind beispielsweise den Netz- und Anlagenschutz. Dieser wirkt auf oder Frequenzsteigerung überschritten bzw. unterschritten werden. Bei PV-Anlagen bis 30 kwp kann die Funktion im Wechselrichter integriert sein, bei größeren Anlagen wird ein zentraler NA-Schutz gefordert. Der Kuppelschalter kann sowohl die Erzeugungsanlage mit dem Netz als auch mit der übrigen Kundenanlage verbinden bzw. davon trennen. Er besteht aus zwei in Reihe geschalteten, elektrischen Schalteinrichtungen und ist damit redundant auszuführen. Der Kuppelschalter wird vom Netz- und Anlagenschutz angesteuert und löst automatisch aus, wenn mindestens eine Schutzfunktion anspricht. Darüber hinaus regelt die Anwendungsregel 4105 das sogenannte Einspeisemanagement, gern zum Erhalt der Netzstabilität beinhaltet: Falls ein Abschnitt des betreffenden Mittelspannungsnetzes oder des übergeordneten Transportnetzes überlastet wird und keine anderen Maßnahmen mehr greifen, muss der zuständige Verteilnetzbetreiber (VNB) die Möglichkeit haben, Erzeugungsanlagen kurzfristig und ferngesteuert in ihrer Leistung zu begrenzen..5 Anforderungen, bedingt durch die Integration von kommunikationstechnischen Einrichtungen in den Zählerplatz Aktuelle und künftige Anforderungen an die Gebäudetechnik sowie veränderte gesetzliche und normative Rahmenbedingungen erfordern, dass sich der Zählerplatz generell mehr und mehr von der reinen Messstelle hin zum Knotenpunkt für Energie und Information wandeln wird kurz: zur Technikzentrale des Hauses. 450