Elektroenergieverteilung in Gebäudestrukturen

Die beiliegende Tabelle veranschaulicht ein beispielhaftes Szenario einer Leistungsbilanz für ein herkömmliches Bürogebäude. Im Kontext dieser Leistungsbilanz wird der Begriff "Leistungsbilanz" dahingehend interpretiert, dass er die zeitgleiche Leistungsaufnahme von verschiedenen Systemen im Gebäude aus dem Netz beschreibt. Die Tabelle demonstriert deutlich, dass die installierte Leistung nicht zwangsläufig der durchschnittlichen tatsächlich abgerufenen Leistung entspricht. Zur Abschätzung dieser zu erwartenden Leistung spielen die in der Tabelle verwendeten Gleichzeitigkeitsfaktoren eine wichtige Rolle. Hierbei sei angemerkt, dass es sich um eine vorläufige Abschätzung handelt. Konkrete Angaben würden aus detaillierten Berechnungen der täglichen Verläufe abgeleitet werden müssen.

In der Niederspannungsschaltanlage, einem dedizierten Raum zugeordnet, befinden sich sowohl die Schutzschalter als auch die Sicherungen, die den individuellen Versorgungsbereichen zugeordnet sind. Diese Anlage ist in Form eines Schranks konstruiert, in dem sämtliche relevante Bauteile und Komponenten untergebracht sind. Die Dimension dieser Anlage, die sich durch die Anzahl der einzelnen Schrankelemente ausdrückt, wird sowohl von der Anzahl der Abnehmer als auch deren Bedarf bestimmt. Ein zusätzliches Kriterium für die Dimensionierung ist die normative Anforderung einer Unterverteilung.

Hinsichtlich der konstruktiven Eigenschaften sowie der Zugänglichkeit der Räumlichkeiten für Niederspannungsschaltanlagen gelten analoge Vorgaben wie für Räume, die für Trafos vorgesehen sind. Eine bevorzugte Anordnung an der Außenwand des Gebäudes ist anzustreben, um eine effiziente Be- und Entlüftung zu gewährleisten. Es ist daher naheliegend, diese ökonomische Lösung anzustreben, da andernfalls der Einsatz einer externen Belüftungs- und Absauganlage unumgänglich würde.

Das beigefügte Foto illustriert exemplarisch eine derartige Niederspannungsschaltanlage, die in aufeinanderfolgenden Zellen angeordnet wurde.

Die Einspeisung erfolgt aus dem Netz des Energieversorgungsunternehmens (EVU) über zwei getrennte Einspeisezellen. Anschließend folgt die Übergabestation, gefolgt von der Messstation, die sich auf einer Messeinrichtung für Stromabgabe (MSA) befindet. Von dieser Position aus erfolgt die Versorgung der Transformatoren. Nach den Transformatoren befinden sich die Niederspannungsschaltanlagen sowie die Niederspannungssammelschiene. Letztere führt die elektrische Energie durch die Schaltzellen und verteilt sie dann mittels Kabeln oder Schienen an die Verbrauchereinrichtungen. Dies geschieht unter Verwendung entsprechender Sicherungseinrichtungen und Schalter.

Ein maßgebliches Entscheidungskriterium für die Wahl zwischen einer zentralen oder dezentralen Einrichtung ergibt sich primär aus der Distanz zwischen den individuellen Versorgungs- und Verbrauchseinheiten. Hierbei gilt es, die Positionierung und Entfernung der Verlegepfade zu berücksichtigen, wobei innerhalb dieser Pfade die Installationsmöglichkeiten der Leitungen und Bauteile eine Rolle spielen. Daher besteht die Anforderung, dass zentrale Schaltanlagen mit vorgeschalteten Transformatoren vorzugsweise in unmittelbarer Nähe der Lastzentren platziert werden. Bei der Konzeption ist es von Belang sicherzustellen, dass solche Schaltanlagen ausreichend Raum in der Nähe von Kälte- oder Lüftungszentralen, bedeutenden EDV-Anlagen oder Einrichtungen für die Küchentechnik erhalten.

Sollten diese vorrangigen Kriterien nicht zutreffen, bietet sich die Verwendung von dezentralen Einrichtungen an. Letztere sind meist aus technischen oder technologischen Gründen in industriellen Anlagen anzutreffen, insbesondere in der Nähe von bedeutenden elektrischen Großverbrauchern.

Primär prägen die Gebäudeart sowie der entsprechende Energiebedarf die Charakteristik, Form und Dimension der Hauptversorgungssysteme für Elektroenergie. Ein weiterer Determinant für die Ausgestaltung dieser Systeme ist die variable Anforderung an die Versorgungssicherheit. In Fällen, in denen eine ununterbrochene Stromversorgung unerlässlich ist, bedarf es besonderer Schritte, die sowohl eine Redundanz der Energiezufuhr als auch eine Notstromversorgung einschließen können. Es ist evident, dass solch zusätzliche Vorkehrungen die Kosten der Systeme signifikant steigern. Die gängige Methode ist die Anwendung von Stich- und Gruppenversorgungen, insbesondere für kleinere Einheiten wie Wohngebäude. Konträr dazu kommt die Ringversorgung zum Einsatz, wenn höchste Versorgungssicherheit in größeren Einheiten gefragt ist.

Objekte mit besonders hohen Ansprüchen an die Versorgungssicherheit und einer Notwendigkeit für hohe Einzelleistungen an mehreren Stellen nutzen eine Doppelversorgung, um Redundanz zu schaffen. Bei der Konzipierung und Planung dieser Systeme ist es zwingend, im Vorfeld zu definieren, welcher Anspruch an die Energieversorgung gestellt wird. Ohne eine präzise und konsequent auf den späteren Betrieb zugeschnittene Planung wird das Facility Management kontinuierliche Schwierigkeiten haben, die gewünschte Versorgungssicherheit zu gewährleisten.

Ebenfalls bedarf es einer rechtzeitigen Entscheidung darüber, ob die Energiezufuhr mittels Stromschienen oder Kabeln realisiert werden soll. Oftmals ist hierbei das zentrale Kriterium die Installationsflexibilität. Ein adaptabler Aufbau wird mithilfe von Stromschienen erreicht, während eine feste Installation üblicherweise auf Kabeln basiert.

Die vorliegende Tabelle wurde erstellt, um auf einen Blick die unterschiedlichen Elektroversorgungssysteme mit ihren Vor- und Nachteilen gegenüberzustellen.

Besonders das Facility Management ist im Verlauf des gesamten Lebenszyklus einer Immobilie vielfältig damit beschäftigt, die Immobilie und ihre Einrichtungen an organisatorische Veränderungen anzupassen. Oftmals besteht der Druck, diese Anpassungen so rasch wie möglich umzusetzen. In dieser Hinsicht stellt es eine Erleichterung dar, zu wissen, wo Kabel verlegt sind oder sein könnten und wo sie auf keinen Fall verlaufen sollten. Aus Sicherheitsgründen sowie zur besseren Lokalisierung werden Kabel grundsätzlich parallel zu den Raumkanten installiert. Leitungen, die aus ästhetischen Gründen im Raum nicht sichtbar sein sollen, werden in speziell dafür vorgesehenen Zonen verlegt, um sie schnell lokalisieren zu können oder zumindest zu wissen, wo sie sich befinden sollten. Die nachfolgenden Schemata veranschaulichen beispielhaft diese Installationszonen sowie die empfohlenen Abmessungen (am Beispiel des Wohnungsbau).

Kabel bestehen meist aus mehreren Kupferadern, die mit einem isolierenden Material umhüllt sind.

Eine kostspieligere Alternative besteht in der festen Installation innerhalb von begehbaren Kabelgräben. Jedoch erfordert dies eine koordinierte Zusammenarbeit der Planungsteams, da auch andere Versorgungssysteme die Verlegung in solchen begehbaren Kanälen (Kollektoren) als äußerst vorteilhaft erachten. Diese Kollektoren können zudem zusätzliche Funktionen übernehmen, beispielsweise für den innerbetrieblichen Transport. In der Regel ist ein solcher Kabelgraben allein für die Kabelverlegung jedoch finanziell nicht rentabel.

Das Bild zeigt die Installationszonen für elektrische Leitungen und Steckdosen innerhalb einer Wandstruktur. Die blauen Linien markieren die bevorzugten Bereiche, in denen elektrische Komponenten sicher installiert werden können, um Konformität mit Sicherheitsstandards zu gewährleisten. Die Maßangaben bieten eine detaillierte Anleitung zur korrekten Platzierung der Steckdosen und Schalter, die optimale Zugänglichkeit und Funktionalität in Wohn- und Büroumgebungen sicherstellt. Diese Installationsvorgaben sind entscheidend, um elektrische Risiken zu minimieren und die Integrität der elektrischen Infrastruktur in Gebäuden zu erhalten.

Das Bild zeigt ein Beispiel für spezialisierte Sammelschienen, die in elektrischen Verteilungsanlagen verwendet werden, um mehrere Stromkreise effizient miteinander zu verbinden. Diese Sammelschienen sind für eine hohe Stromlast von bis zu 800 A/1600 A ausgelegt und ermöglichen eine flexible, sichere und übersichtliche Anordnung von elektrischen Anschlüssen in industriellen und gewerblichen Umgebungen. Ihre modulare Bauweise erlaubt eine einfache Installation und Erweiterung der elektrischen Infrastruktur, während sie gleichzeitig eine hohe Betriebssicherheit und Wartungsfreundlichkeit gewährleisten.

Eine Kabelpritsche fungiert als Vorrichtung zur Aufnahme und Tragung elektrischer Leitungen und Kabel. In der Regel bestehen sie aus Stahl, der häufig verzinkt ist, oder gelegentlich aus Edelstahl. In einigen Fällen kommt auch (halogenfreies) Polyester als Material zum Einsatz. Die Montage erfolgt normalerweise an der Wand mithilfe von Tragarmen oder an der Decke. In der Regel sind sie von der Decke abgehängt.

Ein signifikanter Vorzug von Kabelpritschen liegt in der Möglichkeit, problemlos Nachinstallationen vorzunehmen, sofern sie ausreichend groß dimensioniert sind. Im Gegensatz zu Rohrleitungen oder sogar Lüftungskanälen, die eine erhöhte planerische Sorgfalt erfordern, wird häufig beobachtet, dass der benötigte Raum für die Verlegung von Kabelpritschen oft unterschätzt wird. Tatsächlich muss auch hier mit einem beträchtlichen Raumbedarf gerechnet werden.

Das Diagramm illustriert den Elektroinstallationsplan eines Wohnhauses, welcher die Verteilung der elektrischen Schaltkreise und ihre entsprechenden Sicherungen aufzeigt. Jede Zeile repräsentiert einen spezifischen Stromkreis, der für unterschiedliche Bereiche und Geräte im Haus zuständig ist, wie Küche, Badezimmer und Wohnzimmer. Die Symbole geben Aufschluss über die Art der elektrischen Komponenten, die in jedem Stromkreis verwendet werden, wie Steckdosen, Leuchten oder Geräte. Dieses detaillierte Schema ermöglicht eine sichere und effiziente Planung der Elektrik im Haus und trägt dazu bei, Überlastungen und elektrische Störungen zu vermeiden.

Die hier erklärten Konzepte der Elektroenergieverteilung für den Wohnungsbau finden hauptsächlich Anwendung in kleineren Einheiten wie Wohnungen oder Bürogebäuden.

Das abgebildete Diagramm zeigt die Planung der elektrischen Installation in einem Raum, dargestellt durch die Anordnung von Verbindungsdosen an strategisch wichtigen Punkten. Diese Installation ermöglicht eine optimale Versorgung und Zugänglichkeit von elektrischer Energie in allen Bereichen des Raumes. Die Verbindungsdosen sind an den Wänden verteilt, um sicherzustellen, dass Stromanschlüsse für Beleuchtung und andere elektrische Geräte überall im Raum leicht zugänglich sind. Die sorgfältige Platzierung unterstützt eine effiziente Nutzung des Raums und vermeidet unnötige sichtbare Verkabelungen, wodurch sowohl Funktionalität als auch Ästhetik gewährleistet werden.

Es ist offenkundig, dass diese Methode in größeren Einheiten wie Industriebetrieben, Bürokomplexen, Produktionsstätten, Krankenhäusern, Laboren usw., in denen es um erhebliche Kabelquerschnitte und die Verlegung einer Vielzahl von Kabeln geht, nicht praktikabel ist. In derartigen Fällen werden alternative Formen der Geschossverteilung eingesetzt. In größeren Bürogebäuden beispielsweise kommt häufig die Unterflur-Elektroinstallation zum Einsatz.

Die Unterflurinstallationen können gemäß der folgenden Tabelle in verschiedene Unterkategorien eingeteilt werden.

Unterflur-Installationen werden dort durchgeführt, wo beträchtliche Raumtiefen und dichte Kabelvernetzungen vorherrschen. Dies trifft insbesondere auf den Industrie- und Verwaltungsbau zu. Die nachfolgenden Tabellen bieten hierzu eine zusätzliche Übersicht.

Das Diagramm illustriert verschiedene Möglichkeiten für Aufboden-Installationen, die in modernen Baukonzepten für die integrierte Verlegung von Elektroinstallationen verwendet werden. Es zeigt unterschiedliche Profile und Kanäle, die direkt in den Estrich eingebettet sind, um eine nahtlose und unauffällige Einbindung der Elektroinstallationen in den Bodenbereich zu gewährleisten. Die dargestellten Maße von 17 mm, 40 mm und 70 mm Höhe bieten flexible Optionen für die Installation je nach Bedarf und verfügbarer Höhe des Estrichs. Solche Systeme sind besonders vorteilhaft in Umgebungen, wo eine saubere und minimale optische Beeinträchtigung gewünscht ist, wie in Büros oder modernen Wohnräumen.

Beim Entwurf von Hohlraumböden ist es von Bedeutung, dass in der Praxis in der Regel nicht mehr als 3 bis 4 nachträgliche Installationen möglich sind. Nach diesem Punkt sind die Hohlraumböden derart eng belegt, dass weitere nachträgliche Installationen nicht mehr realisierbar sind. Wenn daher bereits in der Planungsphase bekannt ist, dass die Büro- oder Produktionsstruktur aufgrund häufiger Änderungen oder Umzüge Anpassungen erfordert, sollte dies bei der Entscheidung berücksichtigt werden. Unter solchen Umständen mag ein Konzept mit Hohlraumböden eventuell nicht empfehlenswert sein.

Die wichtigen Merkmale dieser Installationsarten zeigt die folgende Tabelle.