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FM-Solutionmaker: Gemeinsam Facility Management neu denken

Schutzarten

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Schutzarten definieren den Grad der Sicherheit von elektrischen Geräten und Anlagen gegen das Eindringen von Fremdkörpern und Wasser

Schutzarten definieren den Grad der Sicherheit von elektrischen Geräten und Anlagen gegen das Eindringen von Fremdkörpern und Wasser

Die Auswahl der angemessenen Schutzart für elektrische Geräte ist von grundlegender Bedeutung, um die Sicherheit von Mitarbeitern und Anlagen sicherzustellen. Schutzarten sind durch IP-Codes charakterisiert, wobei die ersten beiden Ziffern den Grad des Schutzes gegen Fremdkörper und Wasser bestimmen. Die Berücksichtigung der Anforderungen der spezifischen Umgebung und der verwendeten Technologie ist wesentlich, um die geeignete Schutzart zu bestimmen.

Schutzarten in der Elektrotechnik

Schutzarten und Schutzmaßnahmen vor Strom

Vielfalt an Kabelverbindungen

Unterschiedliche Kabeltypen zur Daten- und Energieübertragung, dargestellt auf kariertem Hintergrund, symbolisieren technische Vielfalt.

Das Leben ohne elektrischen Strom ist undenkbar, und aus diesem Grund leben wir – sei es bewusst oder unbewusst – mit den Gefahren, die mit der Nutzung von elektrischem Strom verbunden sind. Für das Facility Management, das üblicherweise für die Gebrauchsfähigkeit elektrischer Anlagen innerhalb eines Unternehmens verantwortlich ist, besteht die unerlässliche Pflicht, diese Gefahren bewusst zu erkennen und die jeweils erforderlichen Schutzmaßnahmen zu ergreifen oder ergreifen zu lassen. Hierbei ist eine enge Zusammenarbeit mit allen möglichen betrieblichen und außerbetrieblichen Organisationen und Beauftragten erforderlich, wie sie insbesondere im Teil 1 dieses Buches beschrieben ist, ohne dass diese Einzelheiten hier erneut wiederholt werden sollen.

Zu den wichtigsten Normen, die zum Schutz von Personen und elektrischen Anlagen gelten, gehören neben anderen Regelungen, wie beispielsweise landeseigenen Vorschriften, die DIN 57100 und VDE 0100. Die VDE 0100 besteht dabei bekanntlich aus einer Reihe spezifischer Teile.

Es gibt zwei grundsätzlich unterschiedliche Gefahrenpotenziale, nämlich die für den Men-schen und die bei technischen Anlagen:

  • Bei Menschen besteht die Gefahr, dass sie einen elektrischen Schlag erleiden.

  • Anlagen können infolge thermischer oder mechanischer Beanspruchungen ausfallen oder gar zerstört werden.

Man unterscheidet:

  • Physikalische Wirkung: Gerinnung von Eiweiß, innere Verbrennungen, Strommarken an der Stromeintrittsstelle

  • Physiologische Wirkung: Herzflimmern (bei Wechselstrom), Atemstillstand, Verkrampfung der Muskulatur

  • Chemische Wirkung: Zersetzung der Zellflüssigkeit bei Gleichstrom.

Parametern:

  • die Stromart (Gleich- und Wechselstrom)

  • die Einwirkdauer

  • die Frequenz

  • die Stromstärke (auch insbesondere die Höhe der Spannung)

  • die körperliche Verfassung des betroffenen Menschen,

  • die äußeren Umstände, wie beispielsweise die Beschaffenheit des Bodens.

Schutz von Personen

Die anzuwendenden Schutzmaßnahmen sind entsprechend unterschiedlicher Schutzarten definiert.

Die wesentlichen Schutzarten (Schutzarten der ersten Kategorie) bestehen aus drei Bereichen, nämlich

  • Schutz gegen direktes Berühren

  • Schutz bei direktem Berühren

  • Schutz bei indirektem Berühren.

Grundlagen der Elektrosicherheit

Diese einzelnen Schutzmaßnahmen sind so konzipiert, dass jeder einzelne Maßnahme bereits den entsprechenden Schutz sicherstellt, um einen Elektrounfall zu verhindern, woraus eine mehrfache Sicherheit abgeleitet werden kann.

Die Fachwelt, und darüber hinaus eigentlich jeder Einzelne, kennt die Tatsache, dass selbst Niederspannungen (400 V/230 V) bei Berührung Todesgefahr bedeuten. Deshalb ist es bemerkenswert, dass trotzdem immer wieder Unfälle durch Nichteinhaltung der technischen Regeln und Sicherheitsvorschriften auftreten. Es kann eher als glücklicher Umstand denn als systematische Vorsorge festgestellt werden, dass diese Unfälle relativ selten den Tod zur Folge haben.

In den nachfolgenden Abschnitten werden die Möglichkeiten des Schutzes gegen elektrischen Strom näher erläutert.

Grundlagen der Elektrosicherheit

Das zugrunde liegende Prinzip besteht darin, dass alle Teile, die im Betrieb unter Spannung stehen und für den Menschen gefährlich sein könnten, gegen zufälliges Berühren geschützt sein müssen. Üblicherweise übernehmen die Hersteller von Geräten und Anlagen bereits diese Verantwortung. Dennoch gibt es im Rahmen des Facility Managements immer wieder Maßnahmen, bei denen an Anlagen manipuliert oder sogar Reparaturen durchgeführt werden. Besonders in diesen Fällen obliegt es den Verantwortlichen, den Schutz vor direktem Berühren sicherzustellen.

Unvermeidbare Öffnungen in Geräten und Anlagen stehen beispielsweise im Gegensatz zu den Schutzforderungen. Die IEC (Internationale Elektrotechnische Kommission) definiert in diesem Zusammenhang den Schutz gegen entsprechende Gefahren.

IP-Schutzklassen und Gefahrenabwehr

  • Berührung und das Eindringen von Fremdkörpern (X=erste Kennziffer)

  • und von Wasser (Y=zweite Kennziffer),

  • sowie mit IP X die Schutzklasse der Geräte und Anlagen.

Schutz gegen direktes Berühren

In diesem Zusammenhang sind ausschließlich organisatorische und technische Maßnahmen erforderlich. Diese Anforderungen ergänzen die im vorhergehenden Abschnitt beschriebenen Schutzmaßnahmen gegen direktes Berühren. Hierbei spielt die mentale Sensibilisierung der an den Gefahrenstellen arbeitenden Beschäftigten eine wichtige Rolle. Es geht vor allem darum, die Gefahren klar zu erkennen und in jeder Situation bewusst zu handhaben sowie die festgelegten Regelungen einzuhalten. Die Sensibilisierung erfolgt in der Regel durch Schulungen, die – auch wenn sie für erfahrene Mitarbeiter redundant erscheinen mögen – regelmäßig wiederholt werden müssen. Hierbei sind praktische Beispiele und die Analyse aktueller Unfälle von Bedeutung.

Der weitere Weg, der diese Schutzmaßnahme begleitet, besteht darin, alle notwendigen Maßnahmen durchzusetzen, um Teile, die im Betrieb unter Spannung stehen, vor zufälligem Berühren zu schützen. Dies kann durch sehr unterschiedliche Maßnahmen erreicht werden, wie beispielsweise spezielle Zugangsberechtigungen, Absperrungen oder automatische Abschaltungen.

Schutz bei indirektem Berühren

Bedienungspersonal oder auch andere Personen müssen darauf vertrauen können, dass sie keinen elektrischen Schlag erleiden, wenn sie Geräte oder Anlagen berühren. Im Normalfall ist dies selbstverständlich. Dennoch kann es vorkommen, dass ein normalerweise nicht unter Spannung stehendes Gehäuse aufgrund eines Fehlers unter Spannung gerät. In einem solchen Fall würde das Berühren des Gehäuses einen elektrischen Schlag verursachen.

Die entsprechende Schutzmaßnahme besteht darin, dass bei einem solchen Fehler der Stromkreis abgeschaltet wird. Dieser Zustand wird als Fehlerfall bezeichnet, und die auftretende Spannung wird Fehlerspannung genannt. Die Fehlerspannung besteht zwischen dem Metallgehäuse und der Erde.

Um das Personal zu schützen, werden die Gehäuse der Geräte über sehr gut leitende Verbindungen an das Erdpotenzial gelegt. Da der auf dem Boden stehende Mensch und das (defekte) Gerät bei dieser Schutzmethode das gleiche Potenzial besitzen, kann sich keine Fehlerspannung aufbauen. Der physikalische Effekt besteht darin, dass der Fehlerstrom am Menschen vorbei über den Erdungsleiter abgeleitet wird, sollte ein unter Spannung stehender Leiter in einem Gerät mit seinem Metallgehäuse in Verbindung kommen. Darüber hinaus führt die sehr gute leitende Verbindung zwischen Gerät und Erde zu einem so großen Fehlerstrom, dass die Schutzsicherung ausgelöst wird. Auf diese Weise wird ein Unfall verhindert.

Diese Art der Netzverbindung wird als TN-S-Netz bezeichnet.

Elektrische Schutzklassen nach DIN EN 61140 / VDE0140-1

Schutzklassen Übersicht

Definitionen und Symbole der Schutzklassen für elektrische Geräte.

Die Schutzkleinspannung, auch als Niedervolt-Spannung bekannt, bezeichnet eine niedrige elektrische Spannung. Aufgrund ihrer geringen Höhe und der Isolierung gegenüber Stromkreisen mit höherer Spannung bietet sie besonderen Schutz gegen einen elektrischen Schlag.

Klassifikation von Schutzmaßnahmen

Schutzmechanismen Erklärt

Erläuterung verschiedener Schutzarten gegen elektrische Gefahren.

Das Bild zeigt einen Auszug aus einer technischen Dokumentation, die verschiedene Klassen von Schutzmaßnahmen gegen elektrische Gefahren erläutert. Es werden spezifische Schutzeinrichtungen beschrieben, darunter Schutzklasse II und III Geräte, die durch zusätzliche Isolierungsmaßnahmen und verstärkte oder doppelte Isolierung eine höhere Sicherheit gewährleisten. Die Dokumentation hebt hervor, dass Geräte der Schutzklasse II keine Erdverbindung benötigen und speziell für Umgebungen konzipiert sind, in denen ein erhöhtes Risiko elektrischer Störungen besteht. Weiterhin wird die Schutzkleinspannung (SELV und PELV) diskutiert, die sicherstellt, dass unter bestimmten Bedingungen auch bei direktem Kontakt keine gefährlichen Spannungen auftreten.

IP-Schutzarten

Elektrische Sicherheitsklassen

Klassifizierung und Schutzarten für Betriebsmittel.

Zunächst soll geklärt werden, was der Unterschied zwischen den Begriffen Schutzart und Schutzklasse ist.

Schutzklassen Elektrischer Geräte

Umweltschutzklassifikationen

Schutz vor Fremdkörpern und Wasser nach internationalen Normen.

Das Bild zeigt einen Auszug aus einer technischen Dokumentation, die verschiedene Klassen von Schutzmaßnahmen gegen elektrische Gefahren erläutert. Es werden spezifische Schutzeinrichtungen beschrieben, darunter Schutzklasse II und III Geräte, die durch zusätzliche Isolierungsmaßnahmen und verstärkte oder doppelte Isolierung eine höhere Sicherheit gewährleisten. Die Dokumentation hebt hervor, dass Geräte der Schutzklasse II keine Erdverbindung benötigen und speziell für Umgebungen konzipiert sind, in denen ein erhöhtes Risiko elektrischer Störungen besteht. Weiterhin wird die Schutzkleinspannung (SELV und PELV) diskutiert, die sicherstellt, dass unter bestimmten Bedingungen auch bei direktem Kontakt keine gefährlichen Spannungen auftreten.

Fallbeispiel: Demnach bedeutet z.B. IP-56:

  • Schutz gegen Berührung, 5

  • gegen Staubablage im Inneren, 5

  • gegen Wasserstrahlen aus beliebigen Winkeln. 6

Fallbeispiel: IP-Codes für Badezimmer

IP-Codes für die Badezimmerbeleuchtung

Bei der Suche nach angemessener Beleuchtung für Badezimmer stoßen Kunden häufig auf den Terminus "IP-Code". Doch welche Bedeutung verbirgt sich hinter diesem Begriff? Die IP-Codes, auch bekannt als "International Protection" oder "Ingress Protection" Codes, bieten eine Kennzeichnung hinsichtlich des Schutzes von Beleuchtungskomponenten vor äußeren Einflüssen, festen Fremdkörpern sowie Flüssigkeiten. Der IP-Code setzt sich aus zwei Ziffern zusammen, die jeweils den Grad des Schutzes repräsentieren. Ein höherer IP-Code weist auf einen effektiveren Schutz vor äußeren Faktoren hin.

Im Kontext der Badezimmerbeleuchtung informieren wir im Folgenden exemplarisch über die unterschiedlichen Bereiche und die zugehörigen IP-Codes. In Abhängigkeit vom Feuchtigkeitsniveau lassen sich im Badezimmer drei Hauptbereiche unterscheiden:

Bereich 1:

Dieser umfasst Duschbereiche, Whirlpools oder Badewannen. Aufgrund des erhöhten Feuchtigkeitsgehalts unterliegen die Lichtquellen in diesem Bereich strengen Anforderungen. Hier empfiehlt sich die Verwendung von Komponenten mit IP68 Schutzklasse, welche einen umfassenden Schutz gewährleisten.

Bereich 2:

Dieser Bereich erstreckt sich unmittelbar um die Teilbereiche im Badezimmer mit der höchsten Feuchtigkeitsbelastung. Beispielsweise betrifft dies direkte Bereiche oberhalb der Duschkabine oder um Waschbecken, Whirlpools oder Badewannen. Hier ist der Einsatz von Beleuchtungskomponenten mit IP65 Schutzklasse angebracht, um den nötigen Schutz zu gewährleisten.

Insgesamt bieten IP-Codes eine präzise Methode zur Einschätzung der Eignung von Beleuchtungsprodukten für spezifische Badezimmerumgebungen. Die korrekte Auswahl entsprechend des Feuchtigkeitsniveaus trägt dazu bei, eine sichere und funktionale Beleuchtungslösung für das Badezimmer zu gewährleisten.

Schutzstandards für Badezimmerzonen

Installationszonen Definiert

Zoneneinteilung für elektrische Installationen in Feuchträumen.

Bereich 3:

Der dritte Bereich umfasst Teilbereiche, in denen das Feuchtigkeitsniveau signifikant niedriger ist im Vergleich zu den Bereichen 1 und 2. Hierfür wird die Schutzklasse IP21 empfohlen.

Die beigefügten Abbildungen veranschaulichen die Anordnung eines Badezimmers mit den verschiedenen Zonen. Für diese vielfältigen Bereiche gelten differenzierte Mindestschutzstandards.

Zone 1: In dieser Zone sind sämtliche Armaturen eingeschlossen, die mit höchstens 12V betrieben werden. Ein Mindestschutz von IP68 ist hier zwingend erforderlich, um eine uneingeschränkte Sicherheit zu gewährleisten. IP68 gewährt Schutz vor vollständigem Eintauchen.

Zone 2: In diesem Bereich könnte die Beleuchtung durch Strahlwasser beeinträchtigt werden. Demzufolge ist eine vollständige Abschirmung unerlässlich. Eine Beleuchtung mit einem minimalen IP-Code von IP65 ist erforderlich, um den Schutz zu gewährleisten.

Zone 3: Zone 3 kommt zwar nur selten mit Wassertropfen in Kontakt, jedoch besteht die Möglichkeit schädlicher Wasserdampfentwicklung. Hier erfüllt und genügt die Schutzklasse IP21. Die zur Verfügung gestellte Abbildung dient zur groben Orientierung. Die endgültige Entscheidung hinsichtlich des Einsatzes sollte jedoch von einer Fachkraft getroffen werden.

Für weitere Informationen und geeignete Dokumente zum Memorandum zur rechtssicheren Organisation der Elektrotechnik besuchen Sie bitte unseren Dokumentenshop für FM.