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Netzteile richtig planen und berechnen

Lesedauer
Datum

7 Minuten
22. Februar 2024

Im technischen Herzstück jedes Gebäudes, dem Verteiler, entscheidet eine sorgfältige Planung und Berechnung der Netzteile über den reibungslosen Betrieb der Automatisierungstechnik.

Die Auslegung der richtigen Netzteile für 24V Geräte in einem Verteilerkasten ist eine Aufgabe, die sowohl technisches Know-how als auch vorausschauende Planung erfordert.

In diesem Beitrag beleuchten wir einige wichtige Aspekte, die bei der Planung von Netzteilen für Gebäude­automatisierungs­systeme berücksichtigt werden müssen, und gehen auf die Herausforderungen ein, die dabei auftreten können.

1. Gesamtleistung berechnen

Der erste und wichtigste Schritt ist die Berechnung der Gesamtleistung, die von allen 24V Geräten benötigt wird. Diese Berechnung muss nicht nur den aktuellen Bedarf berücksichtigen, sondern auch zukünftige Erweiterungen einkalkulieren. Bei einer Unterdimensionierung der Netzteile, kann es zu Überlastung und Ausfällen kommen. Dagegen wird bei der Überdimensionierung fälschlicherweise oft die maximale Gesamtleistung aller Geräte angenommen und in der Folge  unnötig viele Netzteile verbaut, was Platz im Verteiler einnimmt und Geld kostet. Eine Variable ist hier besonders wichtig – der sogenannte Gleichzeitigkeitsfaktor.

Netzteil Berechnung

Das Loxone Planungstool berechnet die benötigte Leistung vollautomatisch anhand der geplanten Komponenten.

2. Gleichzeitigkeits­faktor

Dieser wird für Komponenten wie Beleuchtung und Audio verwendet und spiegelt die Wahrscheinlichkeit wider, wie viele dieser Komponenten gleichzeitig zu 100% aktiv sind. Im Privatbau spricht man hier etwa von einem Faktor von 0,3 also 30% der gesamten Leistung (bei zentraler Spannungsversorgung).

Bei den Verteilerkomponenten, wie dem Miniserver und seinen Extensions, und auch bei allen Peripherie Geräten, wie Präsenzmeldern oder Touches, wird mit 100% der benötigten Leistung gerechnet.

 

Rechenbeispiel Licht:

Der 5m Loxone LED-Streifen hat  eine maximale Leistungsaufnahme von 86W. In der Loxone Config wird das Einschalten jedoch auf die drei RGB-Kanäle und den W Kanal aufgeteilt. Dies bedeutet, dass bei Verwendung von diesem 5m Farb-LED-Streifen maximal 64W aktiv werden können. (2,66A statt 3,58A)

Leistungsaufnahme je Kanal und 5m Streifen:

Rot: 20W
Grün: 23W
Blau: 21W
Warmweiß: 22W
Max.: 86W

 

Nennverbrauch Licht

Messwerte aus der Praxis:
Pulsweiten modulierte Spots (PWM) wie auch die Loxone Tree Spots, benötigen beispielsweise nur 60% der Leistung bei 80% der Helligkeit.

80% Helligkeit – 4,92W
100% Helligkeit – 7,5W

Rechenbeispiel Audio:

Ein Ausgang des Loxone Audioservers wird mit einer RMS Leistung von 18W berechnet. Diese Leistung würde bei maximaler Einschaltlautstärke benötigt werden. Jedoch nur bei sehr niederfrequenter Musik.

RMS Kurve

Messwerte aus der Praxis:
Bei ruhiger Musik wird bei 100% der Lautstärke nur 40%* der Gesamtleistung benötigt.

Hotel California – Eagles
25% Lautstärke – 3,2W
100% Lautstärke – 9,6W

Animals – Martin Garrix
25% Lautstärke – 3,4 W
100% Lautstärke – 14,4W

Gemessen am WALL Speaker.
*die Werte beziehen sich auf den maximal gemessenen Strom, da dieser bei Musik sehr dynamisch ist.

3. Leistungs­reserve einplanen

Es ist ratsam, eine Leistungsreserve von mindestens 20% über der berechneten Gesamtleistung vorzusehen. Diese Reserve trägt dazu bei, unerwartete Lastspitzen abzufangen und bietet Spielraum für spätere Erweiterungen des Systems.

Das Power Supply und Backup kann für 10 Sek 60A ausgeben statt den laut Datenblatt maximal zulässigen 40A.

4. Qualität und Zuverlässigkeit

Die Auswahl von Netzteilen sollte nicht nur aufgrund ihrer Leistungskapazität erfolgen. Hochwertige Netzteile mit guter Effizienz und Schutzfunktionen wie Kurzschlusssicherung, Überlastschutz und thermischem Schutz sind entscheidend für die Langlebigkeit und Sicherheit des gesamten Systems.

Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV):
Die Installation mehrerer Netzteile in einem Verteiler kann zu elektromagnetischen Interferenzen führen. Es ist wichtig, Netzteile zu wählen, die hinsichtlich EMV gut abschneiden und gegebenenfalls zusätzliche Abschirmmaßnahmen zu ergreifen.

5. Wärme­entwicklung beachten

Die Platzierung von Komponenten innerhalb des Verteilers sollte strategisch erfolgen, um eine Überhitzung zu vermeiden:

Netzteile: Da Netzteile zu den größten Wärmequellen gehören, sollten sie in Bereichen mit guter Belüftung platziert werden. Es ist ratsam, sie nicht direkt neben anderen Wärmequellen oder in der Mitte des Verteilers zu platzieren, um die Wärmeakkumulation zu minimieren. Falls möglich, sollten sie in der Nähe von Lüftungsschlitzen oder an Positionen mit natürlichem Luftstrom installiert werden.

Automaten (Schutzschalter): Diese sollten möglichst am Anfang des Verteilers platziert werden, wo sie leicht zugänglich sind. Die Wärmeentwicklung von Automaten ist in der Regel geringer als die von Netzteilen oder der Steuerung, weshalb ihre Platzierung flexibler ist.

6. Verkabelung und Anschlüsse

Mehr Netzteile bedeutet gleichermaßen auch mehr Aufwand in der Verkabelung. Jede Klemme, jeder Anschluss und jede Schraube bedeuten eine zusätzliche Fehlerquelle. Bei einem Verteiler rechnet man in etwa 2-5% Fehler aller Anschlüsse mit ein. Kann man die Gesamtanzahl der Anschlüsse minimieren, reduziert sich nicht nur die Installationszeit, sondern auch die potenzielle Fehlersuche. Ein schöner Zusatzeffekt ist der eingesparte Platz im Verteiler.

Somit ist eine ordnungsgemäße Verkabelung und der sichere Anschluss für die Zuverlässigkeit der Stromversorgung entscheidend. Achten Sie darauf, dass die Kabelquerschnitte ausreichend dimensioniert sind und dass alle Verbindungen fest verbunden sind.

7. Wartung und Überwachung

Im Falle eines Kurzschluss oder Überlastung der Leitung sollte jeder Abgang einzeln abgesichert sein. Um eine lange Fehlersuche zu vermeiden ist es sinnvoll diese Sicherungen zu überwachen um benachrichtigt zu werden, wenn diese ausgelöst haben. Zusätzlich dazu macht es Sinn, den Energieverbrauch zu messen, um Einsparpotentiale zu identifizieren und Energieverschwender zu vermeiden. Unsere Empfehlung: die Power Supply & Backup als All-in-One-Lösung

Die größte Herausforderung ist oft die Dynamik des Projekts. Änderungen in der Planungsphase, oder unerwartete Erweiterungen. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Planung der Netzteile für die Gebäude­automatisierung eine Aufgabe ist, die weit über die einfache Addition von Leistungswerten hinausgeht. Es erfordert ein umfassendes Verständnis der technischen Anforderungen, eine vorausschauende Planung und die Fähigkeit, auf unvorhersehbare Herausforderungen flexibel zu reagieren.

Andreas Falkinger

Produkt Marketing Energie, Loxone

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