Von der Stromkreisliste zum Übersichtsschaltplan

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Dritter Beitrag der Serie. Im zweiten Teil haben wir die Planunterlage des Architekten bis zu den Räumen und Wohnungen entschlüsselt; hier verfolgen wir dasselbe Gebäude von dort bis zum Übersichtsschaltplan. Auf dieser Strecke wird nichts mehr gezeichnet: Die Elektropläne werden aus den Grundrissen abgeleitet.

Das Gebäude ist dasselbe wie zuvor: elf Geschosse und achtunddreißig Wohnungen — je sechs auf den sechs Regelgeschossen, zwei im zurückgesetzten Staffelgeschoss —, dazu eine Garage auf drei Ebenen, zwei Gewerbeeinheiten, Aufzüge und vier Ladepunkte für Elektroautos.

1. Gezählt, nicht geschätzt

Die Höchstleistung jeder Einheit — die der Strombegrenzer am Zähler durchsetzt — legt nicht die Planung fest, sondern der Netzbetreiber in seinen Anschlussbedingungen, in Tabellenform. Hier sind das achtunddreißig Wohnungen mit je 17,25 kW, dreiphasig mit 25 A, zwei Gewerbeeinheiten mit je 34,5 kW, ein Zählerplatz für den Allgemeinstrom, drei für die Garagen und vier für die Ladepunkte, dazu die Wärmeübergabestation, der Aufzug, der Autoaufzug und die Druckerhöhungsanlage — insgesamt zweiundfünfzig Zählerplätze mit 192,5 kW genehmigter Leistung. Das sind Eingangsdaten, keine Ergebnisse.

Was die Planung liefern muss, ist alles, was hinter jedem Zählerplatz steht: die Stromkreise, ihre Belastung und die Schutzeinrichtungen.

Die Methode kommt dorthin durch Zählen, und sie zählt nach einer Regel, die an den Raumtyp gebunden ist: fünf Steckdosen in der Küche, drei im Wohnzimmer, zwei im Schlafzimmer, zwei im Bad, je eine in der Diele, auf der Terrasse und im Abstellraum, dazu mindestens eine Brennstelle pro Raum. Das ist keine Norm, sondern gängige Praxis, in eine Tabelle gegossen, damit sie für jeden Raum gleich gilt.

Auf den Steckdosen- und Beleuchtungsplänen dieses Gebäudes stehen 1.110 Steckdosen und Festanschlüsse — Kochfeld, Geschirrspüler, Warmwasserbereiter, Klimageräte — und 366 Leuchten mit 196 Aus- und 70 Wechselschaltern. Ein Regelgeschoss hat rund hundertfünfzig davon, das Erdgeschoss mit den beiden Gewerbeeinheiten sechsundzwanzig. Aus dieser Zählung ergibt sich die installierte Leistung jeder Wohnung und daraus — mit dem Gleichzeitigkeitsfaktor der Wohnung — der maximale Leistungsbedarf, der unter der vertraglichen Obergrenze bleiben muss. Eine typische Wohnung in diesem Gebäude hat 26 kW installiert: ein 7-kW-Kochfeld, Warmwasserbereiter, Geschirrspüler, Kühlschrank, Dunstabzugshaube, zwei Klimageräte, die Rollläden und alle Steckdosen und Leuchten ihrer Räume. Niemand schaltet alles gleichzeitig ein: Mit dem Gleichzeitigkeitsfaktor, den die Methode für eine Wohnung ansetzt, 0,6, liegt der Bedarf bei 15,6 kW, unter den 17,25 kW am Zähler. Genau diese Differenz soll die Zählung belegen. Sie ersetzt die Zahl des Netzbetreibers nicht, sondern begründet sie — und entscheidet, wie viele Stromkreise die Wohnung braucht und wie stark jeder belastet ist.

2. Der Baum

Ist die Leistung jeder Einheit bekannt, ist die restliche Verteilung ein Baum. Die Zähler sitzen nicht in den Wohnungen: Die sechs Zähler eines Geschosses, jeder mit seinem Begrenzer, stehen in einem gemeinsamen Verteiler im Treppenhaus, dem Etagenverteiler (SMDB). Von dort geht je eine Leitung zum Wohnungsverteiler (DB). Die Etagenverteiler werden aus der Hauptverteilung (MDB) im Untergeschoss gespeist, wo die Zuleitung aus der Trafostation ankommt; die Anschlussbedingungen dieses Gebäudes sehen zwei solche Zuleitungen vor, eine für die achtunddreißig Wohnungen, die andere für die Gewerbeeinheiten, die Ladepunkte, die Garage und alles Übrige. Daneben stehen die Verteiler für den Allgemeinstrom, für Aufzüge und Ladepunkte sowie für die Sicherheitsstromversorgung mit dem Netzersatzaggregat.

Die Leistung steigt die Äste hinauf und wird an jedem Knoten zu Strom und Querschnitt. Jede Wohnung erhält eine Leitung 5×10 mm² für ihre 26 A. Ein Etagenverteiler fasst sechs Wohnungen zusammen: nicht 6 × 17,25 = 103,5 kW, weil sechs Haushalte nicht alles gleichzeitig einschalten, sondern 28,4 kW — und daraus ein Kabel 4×70 mm² mit einem 250-A-Hauptschalter. Fünf Geschosse mit je sechs Wohnungen ergeben fünfmal dieselbe Zahl, weil die Regel dieselbe ist.

Der Querschnitt muss drei Bedingungen zugleich erfüllen: den Strom ohne Überhitzung führen; den Spannungsfall bis zum entferntesten Verbraucher unter der zulässigen Grenze halten — in diesem Gebäude beträgt der größte 1,66 %, bei einer Grenze von 5 % für Beleuchtung und 8 % für alles andere; und im Fehlerfall genug Strom fließen lassen, damit die Schutzeinrichtung rechtzeitig abschaltet.

Derselbe Baum muss dann in die Grundrisse übertragen werden: wo jeder Verteiler steht, wo jede Leitung beginnt, in welchem Schacht sie hochgeht. Das ist ein eigenes Blatt, aber es enthält keine einzige neue Entscheidung. Es ist der Baum im Schnitt.

3. Die Spitzenlast des Gebäudes

Die Spitzenlast des Wohnteils ist nicht die Summe der achtunddreißig Wohnungen. Es braucht einen Gleichzeitigkeitsfaktor auf Gebäudeebene — dasselbe Prinzip wie beim Etagenverteiler, angewandt auf alle Wohnungen zusammen.

Wie viel er ausmacht, zeigt die Obergrenze, die in den Anschlussbedingungen für das ganze Gebäude steht: 192,5 kW. Die Höchstleistungen der zweiundfünfzig Zählerplätze summieren sich auf 951 kW; genehmigt ist also rund ein Fünftel davon. Gleichzeitigkeit ist keine Verfeinerung der Berechnung, sondern die Vorgabe, in die das Gebäude passen muss. Ohne sie würde dieses Gebäude einen fünfmal größeren Anschluss verlangen, als es braucht.

Dieser Faktor stammt nicht aus der Installationsnorm. Ihn legt der Netzbetreiber fest: Die Norm sagt, wie die Anlage auszuführen ist, der Netzbetreiber, wie viel Leistung sein Netz tragen muss. Seine Methodik gibt die gleichzeitige Leistung je Kunde in Abhängigkeit von der Zahl der Kunden an. Ab zwanzig Kunden wächst die Spitzenlast mit ihrer Anzahl hoch 0,88, der Anteil je Wohnung sinkt also: Bei achtunddreißig sind es 3,30 kW je Wohnung, und achtunddreißig mal 3,30 ergibt 125,3 kW. Eingangsgröße ist nicht die Summe der berechneten Leistungen, sondern die Zahl der Kunden. Achtunddreißig, weil die Anschlussbedingungen die Wohnungen so zusammenfassen: ein Kabel aus der Trafostation für die achtunddreißig Wohnungen, ein weiteres für alles andere.

Das heißt nicht, dass die Zahl der Geräte in einer Wohnung keine Rolle spielt. In die Formel geht sie nicht direkt ein, wohl aber über die Randbedingung: Jede Wohnung muss mit ihren 17,25 kW auskommen. Solange sie das tut, hängt die Spitzenlast des Gebäudes nur von der Zahl der Wohnungen ab. Sobald nicht, braucht diese Wohnung einen größeren Anschluss — 32 A statt 25 A oder mehr —, und damit steigt auch die Spitzenlast des Gebäudes. Vorher wird aber die Zählung geprüft: Eine Wohnung, die auf 58 kW kommt, ist fast sicher ein Zählfehler und nicht die Wirklichkeit. Der größere Anschluss ist der zweite Schritt, und die Anschlussbedingungen sehen ihn selbst vor. Erst danach werden die Annahmen zurückgenommen: ein kleineres Kochfeld, nur ein Warmwasserbereiter. Was man nicht tut: die Grenze notieren und schweigen. Deshalb entscheidet die Zählung zweimal — wie viele Stromkreise und welche Querschnitte die Wohnung braucht, und ob die Obergrenze je Wohnung eingehalten wird. Für alles, was keine Wohnung ist — Allgemeinstrom, Garage, Ladepunkte —, ergibt sich die Leistung ohnehin direkt aus den gezählten Stromkreisen.

Mit derselben Formel ergaben sich die 28,4 kW des Etagenverteilers, nur mit sechs Kunden statt achtunddreißig. Eine Regel, angewandt an jedem Knoten des Baums. Mit dem Wenigen, das die Wohnungszuleitung außer den Wohnungen noch versorgt, kommt die Hauptverteilung dieses Gebäudes auf 125,8 kW — die Zahl, die in der Abbildung in ihrem Kasten steht.

4. Der Schaltplan wird abgeleitet

An dieser Stelle wird der Übersichtsschaltplan nicht gezeichnet, sondern zusammengestellt.

Es sind vierunddreißig Blätter, aber ihre Zahl legt niemand fest: Sie ergibt sich aus der Liste der Verteiler. Die achtunddreißig Wohnungen lassen sich auf wenige Typen zurückführen, und ein einziger Typ deckt fünfundzwanzig Wohnungen ab. Vierunddreißig Blätter sind nicht vierunddreißig Zeichnungen.

Von Hand gezeichnet werden sie auch nicht. Die ganze Kette ist ein Programm: Ein Python-Skript liest den Grundriss, zählt die Betriebsmittel, führt die Berechnungen durch — Leistungen, Ströme, Querschnitte, Spannungsfall, Kurzschlussstrom — und schreibt die Blätter als DWG, das sich in jedem CAD öffnen lässt, samt Schriftfeld und Legende. Dasselbe Programm erstellt das Leistungsverzeichnis. An keiner Stelle der Kette öffnet jemand das CAD, um zu zeichnen: Das Programm läuft, und die Blätter liegen vor.

Innerhalb jedes Verteilers folgen die Stromkreise festgelegten Regeln: ein Steckdosen- und ein Lichtstromkreis pro Raum, höchstens acht Steckdosen je Stromkreis, in der Küche vier, und höchstens zehn Brennstellen. Die Küche erhält sechs Stromkreise für die Einbaugeräte — Kochfeld, Dunstabzugshaube, Geschirrspüler, Kühlschrank, Warmwasserbereiter und eine Reserve — und vier weitere für die Arbeitsflächen. Das Bad bildet eine eigene Gruppe mit zwei Stromkreisen je Bad hinter dem Fehlerstromschutzschalter, den die Norm verlangt. Klimageräte und Rollläden haben eigene Stromkreise, und zwei bleiben frei für das, was die Bewohner später ergänzen. Der Hauptschalter am Eingang jedes Verteilers und der Querschnitt seiner Zuleitung kommen aus dem Baum in Abschnitt 2. Deshalb kommt der Übersichtsschaltplan zuletzt: Er braucht beides — die Stromkreise aus der Zählung und die Einspeisung aus dem Verteilungsplan. Nichts wird von einem Blatt aufs andere übernommen, weil nichts aus dem vorigen Projekt übernommen wird.

Mit einer Ausnahme, die der Fairness halber erwähnt sei: Die typischen Ausführungsdetails — die Befestigung der Kabelschilder, Kreuzungen mit anderen Gewerken, die Durchführung durch eine Brandwand — sind von Gebäude zu Gebäude identisch, und dort ist Übernehmen richtig. Es ist die einzige Stelle, an der es das ist.

Im nächsten Teil kehren wir zum ersten Baustein zurück. Im zweiten Teil haben wir ihn gelesen; hier haben wir vorausgesetzt, dass die Betriebsmittel schon im Grundriss platziert waren. Das waren sie nicht: Jemand hat entschieden, wohin jede dieser 1.110 Steckdosen kommt, und diese Entscheidung nimmt einem die Norm nicht ab. Es ist der Teil der Arbeit, bei dem die Möblierung, die Wände und die Gewohnheiten der künftigen Bewohner ins Spiel kommen.