Planung der elektrischen Energieverteilung

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1 Totally Integrated Power Planung der elektrischen Energieverteilung Technische Grundlagen siemens.de/tip-cs

2 Tipps zur Navigation Für Navigation Bildschirm berühren Inhalt Navigationsleiste Auf jeder Seite finden Sie eine Navigationsleiste. Klicken Sie auf die Kapitelbezeichnung/ -nummer in der Navigationsleiste, um auf die Startseite des jeweiligen Kapitels zu wechseln. Klicken Sie ganz oben auf Inhalt, um zum Inhaltsverzeichnis zu gelangen. Kapitelinhalt. Abschätzung eines konkreten Werts für den Leistungsbedarf aus den gegebenen Spannen. Betriebsspannungen in Versorgungs- und Verteilungsnetzen. Art der Einspeisung. Zentrale oder dezentrale Aufstellung in der Nieder spannungsversorgung Auf der Kapitelstartseite finden Sie ein Verzeichnis der Unterkapitel. Klicken Sie auf das Unterkapitel, um zum betreffenden Textabschnitt zu gelangen. Horizontal wischen, um zwischen den Einzelseiten zu wechseln Verweise auf Abbildungen und Tabellen das Gebäudemanagement entsprechend der Norm EN (siehe Tab. / vorgegangen werden. Allerdings ist zu beachten, dass die Wird im Text zum ersten Mal auf eine Abbildung (Abb.) bzw. Tabelle (Tab.) verwiesen, und befindet sich diese Abb./Tab. nicht auf der gleichen Seite, so ist dieser Verweis blau hinterlegt (Schaltfläche). Klicken Sie auf den Verweis, um zur entsprechenden Abb./Tab. zu springen. Tab. /: RZ-Leistungsbedarf in Abhängigkeit zurück zu Seite von Redundanz- und Infrastrukturkonzept Auf- und Zuziehen (Zoomen und Pinchen) Von einer Abbildung bzw. Tabelle kommen Sie wieder zurück auf die Seite der Erstnennung, wenn Sie in der Bildunterschrift den blau hinterlegten Link betätigen.

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5 Editorial Die Planung der elektrischen Energieverteilung für Gebäude und Infrastruktureinrichtungen ist einem fortwährenden Wandel unterworfen. Die Suche nach einer aufgabengerechten und sicheren Lösung soll die üblichen Anforderungen an Kostenoptimierung, Effizienz und Zeitbedarf erfüllen. Dabei fließen ständig Neuerungen bei technischen Entwicklungen und Erkenntnisse aus der Praxis in den Planungsprozess ein. Mit unseren Büchern zum Thema Elektrische Energieverteilung wollen wir Sie als Planer in Ihrer Tätigkeit unterstützen und Ihnen ein stets aktuelles und verlässliches Werkzeug an die Hand geben. Im Lauf der Zeit haben sich verschiedene Bände unter dem Begriff Applikationshandbuch angesammelt. Um eine Strukturierung einzuführen, unterscheiden wir zukünftig Planungs- und Applikationshandbücher: In den Applikationshandbüchern werden die spezifischen Anforderungen der Infrastruktureinrichtungen einzelner Branchen und Gebäudetypen an die elektrische Energieverteilung herausgearbeitet. Hier sind Ihnen vielleicht bereits die beiden Ausgaben zu Hochhäuser und Rechenzentren begegnet. Diese Reihe wollen wir in loser Folge fortsetzen. Gerne nehmen wir Ihre Anregungen dazu auf. Die Planungshandbücher greifen stärker die allgemein anzuwendenden Themen bei der Planung der elektrischen Energieverteilung auf. Sie orientieren sich am grundlegenden Know-how, das der Planungstätigkeit zugrunde liegt. Dazu starten wir eine neue Reihe, die zunächst aus zwei Bänden bestehen wird. Bei dem nun vorliegenden, neu konzipierten ersten Band Planung der elektrischen Energieverteilung Technische Grundlagen wird das Augenmerk auf die allgemeinen Forderungen und Ausprägungen gerichtet, die bei der Planung der elektrischen Energieverteilung interessieren. Der Folgeband Planung der elektrischen Energieverteilung Produkte und Systeme ist in Vorbereitung. Darin werden wir die technischen Details und Beschreibungen konkreter Produkte und Systeme vorstellen, um die im vorliegenden Band beschriebenen Anforderungen erfüllen zu können. Um zukünftig die richtigen und aktuellen Themen aufzugreifen, sind wir für Hinweise von Ihnen als fachlich interessiertem Leser besonders dankbar. Bitte schicken Sie uns eine Mail an: mit dem Betreff: TIP-Planungshandbücher. Detlef Lucius Leiter Consultant Support für Totally Integrated Power

6 Inhalt 0 Integriert planen Kosten senken Randbedingungen der Planung 0. Aufgaben des Planers 0. Inhalte der Leistungsphasen 0. Lasten-/Pflichtenheft. Grundüberlegungen zur Energieverteilung. Normen, Normungsinstitute, Richtlinien Grundlagen des Entwurfs elektrischer Energieverteilungen. Anforderungen an elektrische Gebäudenetze. Abschätzung des Leistungsbedarfs. Abschätzung eines konkreten Werts für den Leistungsbedarf aus den gegebenen Spannen. Betriebsspannungen in Versorgungs- und Verteilungsnetzen. Art der Einspeisung. Zentrale oder dezentrale Aufstellung in der Niederspannungsversorgung. Netzstrukturen 0. Netzsysteme nach Art der Erdverbindung Netzplanungsmodule Planung von Mittelspannungsnetzen. Komponenten für den Aufbau von Mittelspannungsnetzen. Mittelspannungs-Netzkonzepte. Aufbau der Schaltanlagen 0. Einrichtungen des Netzschutzes. Behandlung des Sternpunkts im Mittelspannungs- Kabelnetz 0 Versorgungsqualität. Spannungsqualität. Elektromagnetische Verträglichkeit. Verfügbarkeit und Redundanz. Blindleistung und Kompensation. Schutz vor Blitzstrom und Überspannung Dimensionierung von Energieverteilungen. Stromkreisarten und Grundregeln. Netzschutz und Schutzkoordination 0 Schutzgeräte für die Niederspannungsverteilung 0. Leistungsschalter mit Schutzfunktionen. Sicherungen. Schaltkombinationen. Leitungsschutzschalter. Selektivität in Niederspannungsnetzen. Schutz von Niederspannungs kondensatoren. Schutz von Verteilungs transformatoren Mittelspannungs-Schaltgeräte und -Schaltanlagen. Mittelspannungs-Schaltanlagen. Schaltgeräte der Mittelspannungstechnik. Mittelspannungsschutz Transformatoren. Elektrische Bauart. Verluste und Wirtschaftlichkeits abschätzung. Aufbau von Öltransformatoren. Gießharztrockentransformatoren GEAFOL 0. Stromrichtertransformatoren 0. Regelbarer Ortsnetz-Transformator FITformer REG 0. Betrieb von Transformatoren 0. Transformatorraum 0 0 Niederspannungs-Schaltanlagen und -Verteilersysteme 0. Kenngrößen und Formen von Niederspannungs-Schaltanlagen 0. Planungshinweise 0 0. Motor-Control-Center 0. Installationsverteiler 0. Schienenverteilersysteme Totally Integrated Power Inhalt

7 Niederspannungs-Schutz- und Schaltgeräte. Stromkreise und Gerätezuordnung. Anforderungen an die Schutzgeräte in den drei Stromkreisarten. Fehlerstrom- und Brandschutzschalter 0 Starten, Schalten und Schützen von Motoren. Schützen von Elektromotoren. Schalten von Elektromotoren. Schaltungsvergleich für Motoranlauf. Sicherheit von Maschinen Einspeisung über Umrichter und Generatoren. USV-Anlagen. Eigenerzeugungsanlagen Energiemanagement. Messgrößen für die Energietransparenz. Grafische Darstellungen im Energiemanagement. Auswertungsprofile. Kennwerte. Strommarktbetrachtungen. Betriebsmanagement. Normative Grundlage für ein Energiemanagementsystem SIMARIS Planungstools für eine effiziente Planung der Energieverteilung. Dimensionieren mit SIMARIS design. Platzbedarf ermitteln mit SIMARIS project. Kennlinien visualisieren mit SIMARIS curves. Effizienz der Tools Beleuchtung im Gebäude 0. Grundlagenermittlung 0. Gebäudeanalyse 0. Normative Vorgaben 0. Beleuchtungskonzept. Lichtberechnung. Notbeleuchtung Anhang. Charakteristika von Netzeinspeisungen. Liste der aufgeführten Normen. Abkürzungsverzeichnis. Literaturverzeichnis. Umrechnungsfaktoren und -tabellen Siemens in Ihrer Nähe Ansprechpartner für spezielle Themen Impressum 0 Totally Integrated Power Inhalt

8 0 Totally Integrated Power Inhalt

9 Integriert planen Kosten senken

10 Integriert planen Kosten senken 0 An moderne Gebäude werden immer höhere Ansprüche gestellt. Bereits bei der Planung müssen Forderungen nach hoher Sicherheit, großer Flexibilität über die gesamte Nutzungsdauer, geringe Umweltbelastung, Einbindung erneuerbarer Energien und geringe Kosten berücksichtigt werden, damit das volle Potenzial hinsichtlich Wirtschaftlichkeit und Erfüllung der technischen Ansprüche ausgeschöpft werden kann. Eine besondere Herausforderung ist dabei die Abstimmung der einzelnen Gewerke untereinander. Dazu gehören im Wesentlichen Heizung, Lüftung, Klima- und Kältetechnik, Brandschutz, Einbruchschutz, Gebäudeleittechnik und elektrische Energieverteilung. Bei einer innovativen Planung werden die Anforderungen nicht einfach auf die einzelnen Gewerke heruntergebrochen, sondern aufeinander abgestimmt. In der deutschen Honorarordnung für Architekten und Ingenieure (HOAI) [] werden die unterschiedlichen Gewerke wie folgt definiert:. Objekte sind Gebäude, raumbildende Ausbauten, Freianlagen, Ingenieurbauwerke, Verkehrsanlagen, Tragwerke und Anlagen der Technischen Ausrüstung. Gebäude sind selbstständig benutzbare, überdeckte bauliche Anlagen, die von Menschen betreten werden können und geeignet oder bestimmt sind, dem Schutz von Menschen, Tieren oder Sachen zu dienen. Neubauten und Neuanlagen sind Objekte, die neu errichtet oder neu hergestellt werden. Wiederaufbauten sind vormals zerstörte Objekte, die auf vorhandenen Bau- oder Anlageteilen wiederhergestellt werden; sie gelten als Neubauten, sofern eine neue Planung erforderlich ist. Erweiterungsbauten sind Ergänzungen eines vorhandenen Objekts. Umbauten sind Umgestaltungen eines vorhandenen Objekts mit Eingriffen in Konstruktion oder Bestand. Modernisierungen sind bauliche Maßnahmen zur nachhaltigen Erhöhung des Gebrauchswertes eines Objekts, soweit sie nicht unter die Punkte, oder fallen Totally Integrated Power die zukunftssichere Energieverteilung als Basis für Totally Integrated Automation und Total Building Solutions Totally Integrated Power Integriert planen Kosten senken

11 . Raumbildende Ausbauten sind die innere Gestaltung oder Erstellung von Innenräumen ohne wesentliche Eingriffe in Bestand oder Konstruktion; sie können im Zusammenhang mit Leistungen nach den Punkten bis anfallen. Instandsetzungen sind Maßnahmen zur Wiederherstellung des zum bestimmungsgemäßen Gebrauch geeigneten Zustands (Soll-Zustands) eines Objekts, soweit sie nicht unter Punkt fallen oder durch Maßnahmen nach Punkt verursacht sind 0. Instandhaltungen sind Maßnahmen zur Erhaltung des Soll-Zustands eines Objekts. Freianlagen sind planerisch gestaltete Freiflächen und Freiräume sowie entsprechend gestaltete Anlagen in Verbindung mit Bauwerken oder in Bauwerken Für das Planungskonzept der elektrischen Energieversorgung sind nicht nur die gültigen Normen und Bestimmungen zu beachten, sondern auch wirtschaftliche und technische Zusammenhänge zu klären und zu erörtern. Dabei werden die elektrischen Betriebsmittel, zum Beispiel Verteiler und Transformatoren, so bemessen und ausgewählt, dass sie nicht als einzelne Betriebsmittel, sondern insgesamt ein Optimum darstellen. Alle Komponenten müssen für die Belastungen sowohl im Nennbetrieb als auch für den Störfall ausreichend dimensioniert werden. Bei der Erstellung des Energiekonzepts müssen außerdem folgende wichtige Punkte berücksichtigt werden: Art, Nutzung und Form des Gebäudes (zum Beispiel Hochhaus, Flachbau oder mehrgeschossiges Gebäude) Ermitteln von Lastschwerpunkten, Feststellen von möglichen Versorgungstrassen und Standorten für Transformatoren und Hauptverteiler Feststellen der gebäudebezogenen Anschlusswerte nach spezifischen Flächenbelastungen entsprechend der Gebäudenutzung Bestimmungen und Auflagen der Baubehörden Auflagen des Verteilnetzbetreibers (VNB) Das größte Optimierungspotenzial in einem Projekt liegt in der Planungsphase. Hier werden die Weichen gestellt, welche zusätzlichen Kosten und Mehrungen im Laufe der Errichtung und späteren Nutzung entstehen. Für eine integrierte Planung wird ein Gebäude ganzheitlich betrachtet und die Funktionalität entlang der darin ablaufenden Prozesse definiert, ohne die traditionelle Eingrenzung auf einzelne Gewerke vorzunehmen. Dafür ist es notwendig, die Spezifikationen bereits in der Planungsphase umfassend zu definieren. Nur so kann eine Lösung mit optimal aufeinander abgestimmten Systemen und Komponenten realisiert werden. Durch eine nahtlose technische Integration der verschiedenen Systeme kann maximale Effizienz und Zuverlässigkeit der Prozesse erreicht werden. Gleichzeitig lassen sich durch Ausschöpfung von Synergien die Kosten für Investoren Betreiber und Nutzer des Gebäudes reduzieren. Integrierte Planung bedeutet, dass die Synergien von aufeinander abgestimmten, durchgängigen und intelligenten Systemen und Produkten aus einer Hand genutzt und in kostengünstige Lösungen umgesetzt werden. Schnittstellen und aufwendige Abstimmungen zwischen unterschiedlichen Systemen und Produkten entfallen. Der Aufwand für Ersatzteilhaltung und -beschaffung wird geringer. Über durchgängige Kommunikationssysteme können die Systeme und Produkte der Energieverteilung/-versorgung mit anderen Gewerken verbunden werden, zum Beispiel mit der Prozess- und Fertigungsautomatisierung oder der Gebäudeautomation. Der Verkabelungsaufwand kann durch eine abgestimmte Konzeption und die so erzielbare übergreifende Nutzung der Kabel-Infrastruktur zur Datenübertragung bedeutend reduziert werden. Dies sind nur ausgewählte Beispiele, wie das Kosten-Nutzen-Verhältnis durch integrierte Planung im Vergleich zu konventionellen Planungen entscheidend verbessert werden kann. Die Komponenten der Energieverteilung werden mit Totally Integrated Power (TIP) integriert betrachtet und zu einem Ganzen zusammengebracht. TIP bietet alles, was man von einer zukunftsorientierten Energieverteilung erwarten kann: Offenheit, Durchgängigkeit, effiziente Planungstools, vielfältige Kommunikationsmöglichkeiten und damit eine deutliche Effizienzsteigerung. Bei Betrachtung der Anforderungen an die Energieverteilung in Zusammenhang mit den Gewerken Gebäudeautomation, Brandschutz und Sicherheitssysteme wird schnell deutlich, dass mit zunehmendem Vernetzungsgrad zwischen den einzelnen Gewerken das Einsparpotenzial wächst. Kostenreduzierungen bis zu % sind möglich. Investoren und Betreiber können damit ein kostengünstigeres Energieversorgungssystem zur Verfügung stellen und dessen Effizienz steigern. Eine höhere Effizienz bringt dem Investor in der Regel Vorteile bei der Bewertung des Bauvorhabens, die sich durch Vereinfachungen bei Genehmigung und Finanzierung positiv für ihn auswirken. Investoren und Betreiber können dadurch zudem ein kostengünstigeres und umweltfreundlicheres Energieversorgungssystem zur Verfügung stellen, für das sich leichter Interessenten gewinnen und zuverlässig die gewünschten Erträge erzielen lassen. Der Nutzer profitiert von einer hohen Versorgungsqualität und -quantität zu günstigen Konditionen. 0 Totally Integrated Power Integriert planen Kosten senken

12 0 Totally Integrated Power Integriert planen Kosten senken

13 Kapitel Randbedingungen der Planung. Aufgaben des Planers 0. Inhalte der Leistungsphasen 0. Lasten-/Pflichtenheft. Grundüberlegungen zur Energieverteilung. Normen, Normungsinstitute, Richtlinien

14 Randbedingungen der Planung 0 Der Planer hat es einerseits in der Hand, sich durch moderne, innovative Konzepte bei der Gestaltung der Energieversorgung und der Auswahl der Betriebsmittel Wettbewerbsvorteile und Alleinstellungsmerkmale zu verschaffen. Andererseits ist er für seine Planung verantwortlich, was bedeutet, dass er auch zu Schadenersatz herangezogen werden kann. Darum ist es wichtig, frühzeitig mit dem Bauherrn den Projektrahmen und die wirtschaftlichen Randbedingungen abzuklären.. Aufgaben des Planers Den ersten Leistungsphasen der Planung kommt bereits entscheidende Bedeutung zu. Hier werden die Grundlagen und Richtlinien für den weiteren Projektverlauf festgelegt. Fehlerhafte Annahmen und ungenaue Vorgaben können zu Überdimensionierungen führen, die mit unnötigen Kosten verbunden sind. Unterdimensionierungen können Überlastungen und Ausfälle zur Folge haben. Das vorliegende Handbuch zu den technischen Grundlagen der Planung soll dabei helfen, die übergeordneten Komponenten der technischen Gebäudeausrüstung bereits in diesen ersten Projektphasen richtig zu dimensionieren. Der Schwerpunkt liegt hierbei auf den Komponenten, Systemen und Prozessen in der elektrischen Energieversorgung.. Inhalte der Leistungsphasen Nach der Honorarordnung für Architekten und Ingenieure (HOAI) werden die Leistungen des Planers in neun Leistungsphasen unterteilt:. Grundlagenermittlung. Vorplanung. Entwurfsplanung. Genehmigungsplanung. Ausführungsplanung. Vorbereitung der Vergabe. Mitwirkung bei der Vergabe. Objektüberwachung (Bauüberwachung oder Bauoberleitung). Objektbetreuung und Dokumentation Im vorliegenden Handbuch werden hauptsächlich die ersten drei Planungsphasen und die zugehörigen Aufgaben für den Planer beschrieben. Leistungsphase, Grundlagenermittlung Klären der Aufgabenstellung Bestandsaufnahme Standortanalyse Betriebsplanung Aufstellen eines Raumprogramms Aufstellen eines Funktionsprogramms Prüfen der Umweltverträglichkeit Beraten zum gesamten Leistungsbedarf Formulieren von Entscheidungshilfen für die Auswahl anderer an der Planung fachlich Beteiligter Zusammenfassen der Ergebnisse Leistungsphase, Vorplanung (Projekt- und Planungsvorbereitung) Analyse der Grundlagen Abstimmen der Zielvorstellungen (Randbedingungen, Zielkonflikte) Erarbeiten eines Planungskonzepts einschließlich der Untersuchung alternativer Lösungen Integrieren der Leistungen anderer an der Planung fachlich Beteiligter Erstellen eines Funktionsschemas beziehungsweise Prinzipschaltbilds für jede Anlage Klären und Erläutern der wesentlichen städtebaulichen, gestalterischen, funktionalen, technischen, bauphysikalischen, wirtschaftlichen, energiewirtschaftlichen (beispielsweise hinsichtlich rationeller Energieverwendung und der Verwendung erneuerbarer Energien) und landschaftsökologischen Zusammenhänge, Vorgänge und Bedingungen sowie der Belastung und Empfindlichkeit der betroffenen Ökosysteme Vorverhandlungen mit Behörden und anderen an der Planung fachlich Beteiligten über die Genehmigungsfähigkeit Kostenschätzung (in Deutschland nach DIN oder nach dem wohnungsrechtlichen Berechnungsrecht) Zusammenstellen aller Vorplanungsergebnisse 0 Totally Integrated Power Randbedingungen der Planung

15 U I cos o P W Hall Distribution Infeed II Air conditioning system checkup Replacing circuit breaker contacts Replacing meters central ON OFF local ON OFF tripped DATE: EMPLOYEE COST CENTER PAY PERIOD BEGINNING PAY PERIOD ENDING DATE SUN MON TUE WED THUR FRI SAT SUN TOTAL IN OUT IN OUT OVERTIME TOTAL HOURS DATE SUN MON TUE WED THUR FRI SAT SUN TOTAL IN OUT IN OUT OVERTIME TOTAL HOURS DATE SUN MON TUE WED THUR FRI SAT SUN TOTAL IN OUT IN OUT OVERTIME TOTAL HOURS Inhalt Leistungsphase, Entwurfsplanung (System- und Integrationsplanung) Durcharbeiten des erstellten Planungskonzepts, wobei fachspezifische Anforderungen und durch die Objektplanung integrierte Fachplanungen berücksichtigt werden Festlegen aller Systeme und Anlagenteile Abstimmen von Durchführungen und Angabe von Lasten, die für die Tragwerksplanung nötig sind (allerdings ohne Anfertigung von Schlitz- und Durchbruchsplänen) Stufenweises Erarbeiten einer zeichnerischen Lösung bis hin zum vollständigen Entwurf Mitwirken bei Verhandlungen mit Behörden und anderen an der Planung fachlich Beteiligten über die Genehmigungsfähigkeit Kostenrechnung (in Deutschland nach DIN ) und Kostenkontrolle durch Vergleich mit der zuvor erstellten Kostenschätzung Besondere Leistungen müssen zwischen Auftraggeber und Planer einzeln ausgehandelt werden. Für die ersten drei Leistungsphasen zur Planung der technischen Ausrüstung werden in der HOAI aufgeführt: Grundlagenermittlung: Systemanalyse unter verschiedenen Gesichtspunkten wie Durchführbarkeit, Aufwand, Nutzen, Wirtschaftlichkeit und Umweltverträglichkeit Datenerfassung Optimierungsmöglichkeiten hinsichtlich Energiesparen und Umweltverträglichkeit Vorplanung: Durchführen von Versuchen und Modellversuchen Anlagenoptimierung hinsichtlich Energieverbrauch und Schadstoffemissionen Erarbeiten optimierter Energiekonzepte Entwurfsplanung: Erarbeiten von Daten für die Planung Dritter Detaillierter Wirtschaftlichkeitsnachweis Betriebskostenrechnungen Detaillierter Vergleich von Schadstoffemissionen Erstellen des technischen Teils eines Raumbuchs Abb. / zeigt schematisch, welche Planungsschwerpunkte durch TIP abgedeckt werden. Energiemanagement/ Energietransparenz Bedienen & Beobachten Lastmanagement Substation Distribution Maintenance task Ganglinien Prognosen Instandhaltung Meldungs- Störungsmanagement Protokolle Power Quality Kostenstelle 0 Prozess-/Fertigungsautomatisierung Gebäudeautomation PROCESS FIELD Industrial Ethernet Produkte und Systeme Regenerative Energien Mittelspannung mit Schutztechnik Transformator Niederspannung mit Schutz- und Messtechnik 0 kv Planungs-Softwaretools Netzdimensionierung mit SIMARIS design Raumbedarfs- und Budgetermittlung mit SIMARIS project Gerätekennlinien visualisieren mit SIMARIS curves Abb. /: Totally Integrated Power durchgängige Lösungen für die elektrische Energieverteilung TIP0 00_DE Totally Integrated Power Randbedingungen der Planung

16 0. Lasten-/Pflichtenheft Wichtige Hilfsmittel in den ersten Leistungsphasen sind das Lastenheft und das Pflichtenheft. Lastenheft Das Lastenheft beschreibt das Was und Wofür und kennzeichnet die grundlegende Anforderungsspezifikation. Es dient dem Auftragnehmer als grobe Zielvorgabe für den Auftrag. Es gibt die vom Auftraggeber festgelegte Gesamtheit der Anforderungen an die Lieferungen und Leistungen eines Auftragnehmers innerhalb eines Auftrags vor Es beschreibt die unmittelbaren Anforderungen und Wünsche an ein geplantes Projekt oder ein Produkt aus Anwendersicht Es dient als Ausschreibungs-, Angebots- und Vertragsgrundlage Die Anforderungen sollen quantifiziert werden und überprüfbar sein Der Ersteller des Lastenhefts ist der (externe oder firmeninterne) Auftraggeber, während die Auftragnehmer die Adressaten sind In der Softwaretechnik ist das Lastenheft das Ergebnis der Planungsphase und wird in der Regel von den Entwicklern als Vorstufe des Pflichtenhefts erarbeitet Pflichtenheft Das Pflichtenheft repräsentiert das Sollkonzept und wird bereits so weit fachspezifisch abgefasst, dass daraus eine Spezifikation erstellt werden kann. Es ist die vertraglich bindende, detaillierte Beschreibung einer zu erbringenden Leistung, zum Beispiel für den Aufbau einer technischen Anlage, die Konstruktion eines Werkzeugs oder auch für die Erstellung eines Computerprogramms Es beschreibt das vom Auftragnehmer erarbeitete Realisierungsvorhaben auf Basis einer Umsetzung des vom Auftraggeber vorgegebenen Lastenhefts Die Fragen nach dem Wie und dem Womit eine Realisierung des Projekts erfolgen soll, werden im Pflichtenheft abgehandelt Die Inhalte des zuvor ausgearbeiteten Lastenhefts werden präzisiert, vervollständigt und in ein nachvollziehbares Durchführungskonzept umgesetzt sowie mit technischen Festlegungen der Betriebs- und Wartungsumgebung verknüpft Gewöhnlich können jeder Anforderung des Lastenhefts eine oder mehrere Leistungen des Pflichtenhefts zugeordnet werden. So wird auch die Reihenfolge der beiden Dokumente im Entwicklungsprozess deutlich: Die Anforderungen werden durch Leistungen erfüllt. Bei der Erstellung von Lasten- und Pflichtenheft ist zu beachten, dass sich Teilziele wie Investitionen, Verluste, Zuverlässigkeit, Qualität und vieles mehr gegenseitig beeinflussen können. Eine tabellarische Aufstellung solcher Konkurrenzbeziehungen und deren projektspezifische Gewichtung unterstützen die Planungsentscheidung und damit die Schwerpunktauswahl in Lasten- und Pflichtenheft. Bei der Gewichtung ist dann für Lasten- und Pflichtenheft von den unterschiedlichen Fragestellungen auszugehen. Tab. / ist eine einfache Beziehungstabelle, in der die Konkurrenzsituation einzelner Teilziele untereinander eingeschätzt wird. Zum Beispiel wird das Teilziel Geringe Netzverluste stark von Teilziel Investitionskosten beeinflusst, während das Teilziel hohe Versorgungszuverlässigkeit keinen unmittelbaren Bezug zu den Netzverlusten hat. Teilziele geringe Investitionskosten p C p p geringe Netzverluste C C C C p C C prozessgerechte Deckung des Leistungsbedarfs C C C C C C hohe Versorgungs zuverlässigkeit C C C C C C hohe Spannungsqualität C C C C p C C geringe Personen- und Anlagengefährdung p C C C C C C C geringer Wartungs- und Instandhaltungsaufwand C p p C p C hohe Bedienerfreundlichkeit p C C C C C p C hohe Umweltfreundlichkeit p C C C C C C C starke Konkurrenz p Konkurrenz C keine oder unwesentliche Konkurrenz Tab. /: Konkurrenzsituation bei Planungsentscheidungen [] Totally Integrated Power Randbedingungen der Planung

17 . Grundüberlegungen zur Energieverteilung Bezogen auf die elektrische Energieversorgung ist die wichtigste Aufgabe in der Phase der Grundlagenermittlung die Abschätzung der benötigten Leistung. Um eine hohe Effizienz zu erreichen, sollten die Komponenten mit einer Auslastung von etwa 0 bis 0 % der Maximalleistung arbeiten. Unterdimensionierung führt zu Fehlfunktionen, Überdimensionierung zu überhöhten Kosten. Netzstruktur und Versorgungsquellen Die benötigte Netzstruktur wird abhängig von den Anforderungen festgelegt, die sich aus der Gebäudenutzung ergeben. Entsprechend den Vorgaben des Errichters und der Nutzung des Gebäudes muss die benötigte Leistung auf verschiedene Versorgungsquellen aufgeteilt werden. Wird Redundanz gefordert, ist eine zusätzliche Reserve einzuplanen. Neben dem Bedarf aus der allgemeinen Energieversorgung (AV) ist die benötigte Leistung aus der sicheren Energieversorgung (SV) abzuschätzen. Dieser Bedarf an sicherer Leistung wird aufgeteilt auf die Netzersatzanlage (NEA) und die unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV). Die USV soll bei Ausfall der AV über die NEA versorgt werden. Hinzu kommt der Energiebedarf der Sicherheitseinrichtungen (IEC 0--0 beziehungsweise VDE und IEC 0-- beziehungsweise VDE 000-), die an die SV angeschlossen werden müssen. Aus der Abschätzung der benötigten Energie, Leistung und der Aufteilung auf die unterschiedlichen Versorgungsquellen ergibt sich die Dimensionierung der einzelnen Komponenten. Technikräume Neben der richtigen Dimensionierung der Komponenten ist die Festlegung der Größe und Lage der für die elektrische Energieversorgung benötigten Technikräume ein wesentlicher Punkt, der zu Beginn der Überlegungen erfolgen sollte. Die Abmessungen der Technikräume ergeben sich aus den Abmessungen der benötigten Komponenten und den entsprechenden Sicherheitsvorschriften. Auch Randbedingungen wie zum Beispiel Raumbelüftung, Druckausgleich im Störlichtbogenfall, Deckenbelastung und Transportwege sind bei der Raum- und Gebäudeplanung zu beachten. Zu groß dimensionierte Räume mindern die Wirtschaftlichkeit eines Gebäudes (Raumnutzung). Zu klein dimensionierte Räume können dazu führen, dass eine Anlage nicht genehmigungsfähig ausgeführt werden kann oder zumindest teure Sonderlösungen bei der eingesetzten Technik erzwingen. In diesem Planungshandbuch sind Hilfestellungen zur Ermittlung der benötigten Raumabmessungen für die einzelnen Komponenten enthalten. 0 Totally Integrated Power Randbedingungen der Planung

18 0. Normen, Normungsinstitute, Richtlinien Bei der Planung und Errichtung von Gebäuden sind neben den spezifischen Vorgaben des Gebäude- und Anlagenbetreibers (zum Beispiel Werksvorschriften) und des zuständigen VNB zahlreiche Normen, Vorschriften und Richtlinien zu beachten und einzuhalten. Wenn im Folgenden international gültige Normen und Schriften verwendet werden, werden diese gemeinsam mit spezifisch in Deutschland verwendeten Dokumenten im Anhang aufgelistet. Zur Minimierung des technischen Risikos beziehungsweise zum Schutz aller Beteiligten beim Umgang mit elektrotechnischen Komponenten sind die wesentlichen Planungsregeln in Normen zusammengestellt. Normen stellen den Stand der Technik dar und sie sind Grundlage von Beurteilung und Rechtsprechung. Technische Normen sind Soll-Bedingungen von Fachverbänden, die durch rechtliche Standards wie zum Beispiel Arbeitsschutzgesetze verpflichtend werden. Des Weiteren ist die Einhaltung von technischen Standards bestimmend für die Betriebserlaubnis oder den Versicherungsschutz. Während vor Jahrzehnten Normen vor allem national erarbeitet wurden und in den regionalen Gremien diskutiert wurden, gilt heute, dass Initiativen zentral (IEC) eingebracht und anschließend von der Region beziehungsweise vom Land in die nationale Normung überführt werden. Nur wenn die IEC an der Bearbeitung nicht interessiert ist beziehungsweise zeitliche Einschränkungen vorliegen, wird ein Normenentwurf regional bearbeitet. Der Zusammenhang der verschiedenen Standardisierungsebenen geht aus Tab. / hervor. Eine komplette Liste der IEC-Mitglieder mit weiterführenden Links ist zu finden unter: Übersicht Normen und Normungsinstitute Regional Amerika Europa Australien Asien Afrika PAS CENELEC National USA: ANSI D: DIN VDE AUS: SA CN: SAC SA: SABS CA: SCC I: CEI NZ: SNZ IND: BIS BR: COBEI F: UTE J: JISC GB: BS ANSI American National Standards Institute BIS Bureau of Indian Standards BS British Standards CENELEC Europäisches Komitee für elektrotechnische Normung; en: European Committee for Electrotechnical Standardization (fr: Comité Européen de Normalisation Electrotechnique) CEI Comitato Elettrotecnico Italiano COBEI Comitê Brasileiro de Eletricidade, Eletrônica, Iluminação e Telecomunicações DIN VDE Deutsche Industrie Norm Verband deutscher Elektrotechniker EN European Norm IEC International Electrotechnical Commission JISC Japanese Industrial Standards Committee PAS Pacific Area Standards SA Standards Australia SABS South African Bureau of Standards SAC Standardisation Administration of China SCC Standards Council of Canada SNZ Standards New Zealand UTE Union Technique de l Electricité et de la Communication Tab. /: Darstellung nationaler und regionaler Standards in der Elektrotechnik Totally Integrated Power Randbedingungen der Planung

19 Kapitel Grundlagen des Entwurfs elektrischer Energieverteilungen. Anforderungen an elektrische Gebäudenetze. Abschätzung des Leistungsbedarfs. Abschätzung eines konkreten Werts für den Leistungsbedarf aus den gegebenen Spannen. Betriebsspannungen in Versorgungsund Verteilungsnetzen. Art der Einspeisung. Zentrale oder dezentrale Aufstellung in der Nieder spannungsversorgung. Netzstrukturen 0. Netzsysteme nach Art der Erdverbindung

20 0 Grundlagen des Entwurfs elektrischer Energieverteilungen Für die elektrische Energieverteilung sind durchgängige Lösungen gefragt. Totally Integrated Power (TIP) bietet bei der Erarbeitung von passenden Lösungen Unterstützung durch Softwaretools und Support bei der Planung und Projektierung sowie ein optimal aufeinander abgestimmtes und vollständiges Produkt- und Systemportfolio für die durchgängige Energieverteilung von der Mittelspannungs-Schaltanlage bis zum Endstromkreis. Mit TIP unterstützt Siemens bei Anforderungen wie: Vereinfachung der Betriebsführung durch einen übersichtlichen, einfachen Netzaufbau Geringe Netzverluste, zum Beispiel durch mittelspannungsseitigen Energietransport in die Lastschwerpunkte Hohe Versorgungs- und Betriebssicherheit der Anlagen auch bei Störung einzelner Betriebsmittel (Reservehaltung, Selektivität des Netzschutzes und hohe Verfügbarkeit) Leichte Anpassung an sich ändernde Belastungs- und Betriebsverhältnisse Niedrige Betriebskosten durch wartungsfreundliche Betriebsmittel Ausreichende Übertragungsfähigkeit der Betriebsmittel im Normalbetrieb und auch bei zu beherrschenden Störfällen Gute Versorgungsqualität, das heißt geringe Spannungsänderungen infolge von Belastungsschwankungen bei ausreichender Spannungssymmetrie und geringem Oberschwingungsgehalt in der Spannung Einhaltung der gültigen IEC- / EN- / VDE-Bestimmungen sowie projektbezogener Bestimmungen für besondere Anlagen Die Effizienz einer elektrischen Energieversorgung steht und fällt mit der qualifizierten Planung eines Netzkonzepts, das die oben aufgeführten Punkte berücksichtigt. Die erstellten Netzkonzepte sind immer im Kontext der Randbedingungen und Projektziele zu bewerten. Bei der Netzplanung und -projektierung (siehe Abb. /) unterstützt Siemens TIP den Elektrofachplaner mit Service angeboten bei seinen Aufgaben. Unsere TIP Consultant-Support-Ansprechpartner (Kontaktdaten finden Sie im Internet unter nutzen den persönlichen Kontakt auch zur Präsentation der Planungstools wie zum Beispiel SIMARIS design, SIMARIS project und SIMARIS curves. Neben den Planungshandbüchern bietet Siemens Applikationsschriften, die Planungsspezifikation bestimmter Objekttypen wie Hochhäuser, Kliniken oder Rechenzentren beschreiben und weitere Netzberechnungstools wie SINCAL oder Projektierungstools wie die Profix-Tools für Mittelspannungs-Schaltanlagen. Randbedingungen erfassen Einflussfaktoren Konzeptfindung: Analyse Versorgungsaufgabe Wahl der Netzstruktur Wahl des Netzsystems Merkmale Technik festlegen Berechnung: Leistungsbilanz Lastfluss (Normal/Störung) Kurzschlussströme (unbeeinflusst/beeinflusst) Dimensionierung: Auswahl der Betriebsmittel, Transformatoren, Kabel, Schutz- und Schaltgeräte etc. Anforderungen hinsichtlich Selektivität und Backup-Schutz Abb. /: Aufgaben der Netzplanung und -projektierung Gebäudeart/-umfang Gebäudenutzung Betriebsführung Ausfallreserve etc. Verbraucherlisten Erweiterungsprognosen Temperaturen Betriebsmitteldaten etc. Betriebsmitteldaten elektrische Daten Abmessungen etc. Selektivitätstabellen Selektivitätsgrenzwerttabellen Kennlinien, Einstelldaten etc. etc. TIP0 00_DE Totally Integrated Power Grundlagen des Entwurfs elektrischer Energieverteilungen