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Power für Gebäudeautomatisierung

Die Zukunft steht vor der Tür

07. Dezember 2020, 13:32 Uhr   |  Autoren: Andreas Bitsilia und Nadine Hampe; Redaktion: Ute Häußler

Die Zukunft steht vor der Tür
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Das Smart House treibt die Digitalisierung ganzer Gebäude voran. Türöffner, Beleuchtung, Klimaanlage oder Heizung werden durch Automatisierung nicht nur besser steuerbar und zuverlässiger, sondern auch energieeffizienter. Dafür braucht es für den Einsatz in Gebäuden optimierte Stromversorgungen.

Die Planung von smarten Gebäuden und deren Stromversorgung ist komplex. Gerade bei Energiemanagementsystemen, die auf nahezu alle Verbraucher im Gebäude zugreifen und diese steuern. Es gehört quasi zum Alltag, dass kurz vor der Inbetriebnahme noch zahlreiche Dimensionierungen an der Stromversorgung vorgenommen werden müssen. Basis ist meist eine Spannungsversorgung mit 24 V.

Doch Stromversorgungssysteme für Gebäude haben andere Anforderungen als Geräte für den Industrieeinsatz – das gilt nicht nur für die elektromagnetische Verträglichkeit. Oft fällt erst bei der Endabnahme auf, dass die Stromversorgung bzw. das Netzteil zwar über die benötigen Funktionen verfügt, aber beispielweise nicht die EMV-Richtlinie in Bezug auf die Störaussendung nach Klasse B einhält (Bild 1). Für den Einsatz in oder in unmittelbarer Nähe von Wohn-, Geschäfts- und Gewerbebereichen sind die Grenzwerte schärfer als für die Industrie. Wenn dann ein neues Gerät kurzfristig qualifiziert und abgenommen werden muss, kann es im schlimmsten Fall vorkommen, dass die benötigten Komponenten nicht in der benötigen Menge verfügbar sind – mit möglicherweise hohem Folgeaufwand und Kosten.

Phoenix Power Gebäude Smart House
© Phoenix Contact

Bild 1. In der EMV-Kabine werden Stromversorgungen auf die Anforderungen in der Industrie und in privaten Gebäuden getestet.

Haushaltsnahe Anforderungen

Stromversorgungen für den Einsatz in Gebäuden müssen spezielle Normen und Anforderungen erfüllen, welche über industrielle Spezifikationen hinausgehen. Da es sich bei den Endanwendern und zugriffsberechtigten Personen oftmals um Personal ohne einschlägige Fachkenntnisse handelt, ist im Gebäudeumfeld eine hohe Sicherheit für eine »haushaltsnahe Anwendung« gefordert. Ergo: Die Geräte und Komponenten sowie deren Bedienung und Sicherheit müssen auf Laien ausgelegt sein. Die Suche nach Geräten, die diese Anforderungen und auch alle in einem modernen automatisierten Gebäude gewünschten Funktionalitäten erfüllen, kann aufwendig sein. Gerade wenn es um hohe Volumina und die Verfügbarkeit über einen langen Produktlebenszyklus geht. Speziell die langfristige Produktverfügbarkeit über Jahre, wenn beispielsweise eine Anlage erweitert oder ein Ersatzteil benötigt wird, stellt ein häufiges Pro­blem dar. Soll ein Stromversorgungssystem da­­­rüber hinaus einen echten Mehrwert im Gebäudemanagement bieten, spielen Energieeffizienz und Umweltorientierung zudem eine zentrale Rolle.

Stromversorgungen für Gebäude

Viele Anbieter von Stromversorgungen haben sich in den letzten Jahren auf Komponenten und Systeme für smarte Gebäude fokussiert oder eigene Produkt­­reihen für die spezifischen Anforderungen der Gebäudeautomation herausgebracht. Ein Referenzbeispiel ist die StepPower-Reihe von Phoenix Contact. Ein in diesem Bereich beacht­licher Wirkungsgrad von 94 Prozent sowie geringe Leerlaufverluste von 0,1 W bzw. 0,21 W sorgen für Energieeffizienz im Gebäude, es wird weniger elektrische Energie in unerwünschte Wärmeenergie umgewandelt. Weltweit wurden Richtlinien für die Regulierung des Stromverbrauchs von Schaltnetzteilen eingeführt. Die genannte Referenzserie erfüllt beispielsweise als erste Stromversorgung, die auf die Hutschie­ne montiert wird, den Efficiency-Level-VI-Standard des US-amerikanischen Department of Energy (DoE) (Bild 2,  Bild 3). Die Einhaltung dieser durchaus strengen Vorgabe wirkt sich nicht nur positiv auf die Energiebilanz des Gebäudes aus, sondern verlängert auch die Lebensdauer alle weiteren Komponenten im Schaltschrank.

Phoenix Power Gebäude Smart House
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Bild 2. Durchschnittlicher Wirkungsgrad bei verschiedenen Ausgangsleistungen in Bezug auf den Efficiency-Level-VI-Standard des US-amerikanischen Department of Energy.

Moderne Power-Generationen für die Gebäudeautomatisierung punkten zudem meist mit einer verbesserten Leistungsklasse pro Einheit. So wird Platz im Schaltschrank gespart und gleichzeitig die Leistungsfähigkeit erhöht. Mit einer flachen und schmalen Bauform sowie durch die Standardisierung nach DIN 43880 eignet sich diese Art kompakter Geräte insbesondere für den Einsatz in Installationsverteilern.

Phoenix Power Gebäude Smart House
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Bild 3. Eine Stromversorgung mit geringer Verlustleistung im Leerlauf erhöht die Energieeffizienz im Gebäude.

EMV-Eigenschaften

Viele Kunden oder Ausrüster fordern mittlerweile über die staatlich vorgegebenen Vorschriften hinausgehende, qualitativ robuste Netzteile. Damit sollen Produkte gegenüber der Konkurrenz punkten oder verlängerte Garantiezeiträume angeboten werden. Einige Anbieter von Gebäudestromversorgungen übererfüllen zum Beispiel EMV-Anforderungen sowie Sicherheitsnormen. Sie optimieren ihre Serien oftmals für den Einsatz in der Industrie und im Gebäude gleichermaßen, etwa mit UL-Zertifizierung wie auch nach EN 60335 für den Hausgebrauch. Beim Anbietervergleich lohnt auch ein Blick auf das Kriterium Störfestigkeit, manche Anbieter punkten mit doppelt so hohen Werten wie von der Norm gefordert. Oft können Kunden auch eine Art Zulassungssupport in Anspruch nehmen, bei dem die Hersteller ihre CB (Certification Body)-Prüfberichte umgehend an die zuständigen Zulassungsinstitute weiterleiten und so eine schnellere Bearbeitung unterstützen.

Praxistauglichkeit

Ein weiteres Kriterium für den Einsatz von Stromkomponenten in möglichst vielen Gebäudeanwendungen sind flexible Montagemöglichkeiten. Geräte, die sich nicht nur auf der Hutschiene aufrasten, sondern auch auf ebenen Flächen anschrauben lassen, sind für eine schnelle und unkompliziertere Inbetriebnahme geeignet. Im Gehäuse integrierte Fußriegel machen zusätzliches Material für die Installation obsolet. Für sehr effiziente Installation ohne Abstriche bei der Sicherheit sorgt auch die Push-in-Anschlusstechnik, die viele Hersteller anbieten und die aufgrund ihrer Vorteile im Markt sehr verbreitet ist. Die spezielle Anschlussklemme bietet bei identischem Bauraum die doppelte Menge an Anschlusspunkten zum einfachen Verteilen und Durchschleifen der Potenziale. Je nach Applikation wird so zusätzlicher Platz eingespart, da keine weiteren Komponenten zur Verteilung installiert werden müssen.Für eine ergonomische und schnelle Verdrahtung während der Installation sind Anschlussklemmen mit 45-Grad-Winkel hilfreich, da diese direkt eingesehen werden können. Wer seine Geräte in verschiedenen Ländern mit unterschiedlichen Klimabedingungen einsetzen möchte, sollte zudem auf einen weiten Temperaturbereich setzen. Bei Fremdvergabe der Installation oder Wartung hilft es, wenn alle Funktionen am Gehäuse deutlich gekennzeichnet sind.

Effizienz und Service

Stromversorgungen für Gebäude müssen heute nicht nur modernste Netzteiltechnik bieten und flexibel in verschiedensten Applikationen einsetzbar sein, sie sollen auch Energie und damit Betriebskosten einsparen. Besonders wichtig ist dazu die Effizienz im Nennbetrieb und im Leerlauf. Der Energieverbrauch und die damit verbundenen CO2-Emissionen können damit deutlich gesenkt werden. Die Bedürfnisse einer zeitgemäßen und zukunftsorientierten Gebäudeautomation – in großen Wohn- und Zweckbauten genauso wie im Eigenheim – werden von einigen Herstellern übererfüllt. Bei der Auswahl des passendes Produktes oder Anbieters können neben Funktionalität, vielfältigen Ausgangsspannungen und Zubehör daher auch umfassende Service- und Lieferkriterien sowie die Energieeffizienz in den Auswahlprozess einbezogen werden.  UH

Phoenix Power Gebäude Smart House
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Nadine Hampe studierte in Padernborn und Southampton. Sie arbeitet als MarCom Manager bei Phoenix Contact Power Supplies in Paderborn.

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Andreas Bitsilia ist Produktmarketing Manager bei Phoenix Contact Power Supplies in Paderborn. Er hat einen Abschluss der Universität Paderborn.

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