Verteilerbau · Erwärmung

Verlustleistungsnachweis für Unterverteilungen:
Erwärmung rechnerisch belegen

Jedes Schaltgerät im Verteiler ist eine kleine Heizung. Ob das Gehäuse diese Wärme abführen kann, entscheidet über die Lebensdauer der Geräte, das Auslöseverhalten und im Ernstfall über die Brandsicherheit. Dieser Ratgeber zeigt den Rechenweg für den Erwärmungsnachweis kleiner Verteiler — von den Datenblattwerten über den Belastungsfaktor bis zum Vergleich mit der Herstellerangabe — an einem durchgerechneten Beispiel.

Grundlage

Warum die Erwärmung das Gehäuse bestimmt

Ein Leitungsschutzschalter setzt bei Nennstrom je nach Bauart ein bis drei Watt in Wärme um: im Bimetall des thermischen Auslösers, am Kontakt, in den Klemmen. Ein vierpoliger Fehlerstrom-Schutzschalter liegt bei einigen Watt, ein Hauptschalter ebenso, und Phasenschienen, Verdrahtung und Klemmstellen kommen dazu. Einzeln sind das Kleinigkeiten. In einem geschlossenen Gehäuse addieren sie sich, und die Wärme hat nur einen Weg nach draußen: über die Gehäuseoberfläche.

Der Gehäusehersteller hat sein System im Rahmen des Bauartnachweises geprüft und gibt für jede Gehäusegröße an, welche Verlustleistung es bei geschlossener Tür und üblicher Umgebungstemperatur abführen kann, ohne dass die Luft im Inneren die zulässige Temperatur überschreitet. Diese zulässige Verlustleistung des Gehäuses ist die Grenze, gegen die der Verteilerbauer rechnet. Sie steht im Datenblatt oder in der Aufbauanleitung des Systems — und sie gehört in das Projektblatt, bevor die Stückliste steht.

Die Produktnorm DIN EN 61439-1 kennt für Schaltgerätekombinationen mit kleinen Bemessungsströmen den Erwärmungsnachweis durch Berechnung: Statt einer Prüfung im Wärmelabor wird gezeigt, dass die im Gehäuse installierte Verlustleistung die Herstellerangabe nicht übersteigt. Die Bedingungen dafür — gleichmäßig verteilte Wärmequellen, innere Leiter nach Systemvorgabe, freigegebene Betriebsmittel — entnehmen Sie Ihrer Normausgabe. Wer die Rechnung nicht führt, hat für die Erwärmung keinen Nachweis und damit eine Lücke im Bauartnachweis, auf den sich die Konformitätserklärung stützt.

Praxis-Hinweis

Die Herstellerangabe gilt für definierte Bedingungen

Die abführbare Verlustleistung eines Gehäuses bezieht sich auf die Montageart, für die sie ermittelt wurde — in der Regel freie Wandmontage, geschlossene Tür, Referenz-Umgebungstemperatur. Einbau in eine Nische, Hohlwand oder einen Schrank, eine Abdeckung durch Möbel oder ein Technikraum mit 40 °C verändern die Wärmeabgabe.

Weicht die Aufstellung ab, ist die Angabe nach Herstellervorgabe zu korrigieren oder ein größeres Gehäuse zu wählen.

Der Rechenweg

Vier Schritte vom Datenblatt zur Auslastung

1. Nennverlustleistung je Gerät erfassen

Für jedes Betriebsmittel der Stückliste die Verlustleistung bei Bemessungsstrom aus dem Herstellerdatenblatt eintragen: Pv,Nenn. Achten Sie auf die Bezugsgröße — manche Hersteller geben den Wert je Pol an, andere je Gerät. Ein dreipoliger Leitungsschutzschalter hat das Dreifache des Polwerts.

2. Belastungsfaktor je Abgang festlegen

Kaum ein Abgang führt dauerhaft seinen Bemessungsstrom. Der Belastungsfaktor ist das Verhältnis aus tatsächlich zu erwartendem Dauerstrom und Bemessungsstrom des Geräts. Weil die Verluste ohmsch sind, gehen sie mit dem Quadrat des Stroms zurück: Pv,eff = Pv,Nenn · (Belastungsfaktor)². Ein Abgang, der mit der Hälfte seines Bemessungsstroms läuft, erzeugt ein Viertel der Nennverluste.

3. Leitungs- und Sammelschienenverluste ergänzen

Phasenschienen, Verdrahtung vom Hauptschalter zu den Fehlerstrom-Schutzschaltern und Klemmen erzeugen mit P = I²·R eigene Verluste. R folgt aus ρ · l / A des jeweiligen Leiterstücks, der Strom aus der Leistungsbilanz. Für Sammelschienensysteme nennen Hersteller häufig einen Verlustwert je Meter und Strom. In kleinen Verteilern sind das wenige Watt — aber es sind Watt, die im Gehäuse bleiben.

4. Summe bilden und mit dem Gehäuse vergleichen

Alle effektiven Verluste addieren und der zulässigen Verlustleistung des Gehäuses gegenüberstellen. Die Auslastung in Prozent zeigt, wie viel Reserve bleibt. Liegt sie über 100 Prozent, ist die Verteilung in dieser Form nicht nachgewiesen. Liegt sie knapp darunter, lohnt ein Blick auf die Annahmen, bevor man sich auf die Rechnung verlässt.

Der Bemessungsbelastungsfaktor RDF

Neben den Faktoren der einzelnen Abgänge kennt die Norm den Bemessungsbelastungsfaktor der gesamten Schaltgerätekombination: der Anteil des Bemessungsstroms, mit dem alle Abgänge gleichzeitig und dauerhaft belastet werden dürfen. Der Verteilerbauer legt ihn fest und dokumentiert ihn; Anhaltswerte je Anzahl der Abgänge nennt die Norm, die konkrete Zahl tragen Sie aus Ihrer Ausgabe ein. Begründete Einzelfaktoren je Abgang müssen im Ganzen zum erklärten RDF passen.

Beispiel

Unterverteilung 2-reihig, 63 A, Wohnung mit Wallbox 11 kW

Eine Wohnungsverteilung mit Hauptschalter, drei Fehlerstrom-Schutzschaltern, zehn einpoligen und zwei dreipoligen Leitungsschutzschaltern, einer davon für einen Ladepunkt mit 11 kW. Alle Verlustwerte sind Beispielwerte in der Größenordnung üblicher Datenblätter — für Ihr Projekt gelten die Werte Ihrer Hersteller.

Betriebsmittel Anzahl Pv,Nenn je Gerät Belastungsfaktor Pv,eff gesamt
Hauptschalter 63 A, 3-polig14,5 W0,651,9 W
RCD 40 A / 30 mA, 4-polig (Wohnung)24,0 W0,602,9 W
RCD 40 A / 30 mA Typ A, 4-polig (Wallbox)14,0 W0,400,6 W
LS B16, 1-polig (Steckdosen)82,0 W0,504,0 W
LS B10, 1-polig (Licht)21,5 W0,500,8 W
LS B16, 3-polig (Herd)16,0 W0,501,5 W
LS B16, 3-polig (Wallbox 11 kW, Dauerlast)16,0 W1,006,0 W
Phasenschienen und innere Verdrahtung (I²·R)6,0 W
Summe1647,5 W bei Inrund 24 W

Das Gehäuse — zweireihig, Aufputz, aus dem Datenblatt des Systems — darf im Beispiel 45 W abführen. Mit rund 24 W liegt die Auslastung bei etwa 53 Prozent; die Reserve reicht für eine spätere Nachrüstung von zwei bis drei Abgängen. Der Nachweis ist geführt, die Annahmen sind dokumentiert.

Aufschlussreich ist der Gegenvergleich: Mit dem Nennverlust aller Geräte kämen 47,5 W plus 6 W innere Verluste zusammen — 53,5 W, mehr als das Gehäuse abführen kann. Der Unterschied liegt allein in den Belastungsfaktoren. Deshalb ist der Faktor keine Stellschraube, sondern eine begründete Annahme: Der Ladepunkt läuft stundenlang mit 16 A, also Faktor 1,0; Steckdosenkreise einer Wohnung erreichen ihren Bemessungsstrom nur kurz. Wer die Wallbox später auf 22 kW umstellt oder einen zweiten Ladepunkt anschließt, rechnet neu.

Werkzeug

Verlustleistung direkt aus der Stückliste

Modul 1 des ElektroWorks Werkzeugkastens rechnet den Verlustleistungsnachweis aus der Stückliste: Datenblattwert und Belastungsfaktor je Position, innere Verluste als Eingabe oder Rechnung, Summe, Vergleich mit der Gehäuseangabe, Auslastung in Prozent, Bemessungsbelastungsfaktor als Eingabe. Über 100 Prozent erscheint der Hinweis „prüfen“ — die Bewertung bleibt bei Ihnen.

Modul 1 ansehen →

Kostenlos: Stromkreisverzeichnis Light als Excel-Datei und der Spannungsfall-Rechner für die Zuleitung.

Praxis

Typische Fehler im Verlustleistungsnachweis

  • Polwert als Gerätewert gelesen. Ein dreipoliger Schalter mit „2 W“ im Datenblatt erzeugt 6 W, wenn der Wert je Pol gilt.
  • Belastungsfaktor ohne Begründung. Pauschal 0,5 für alles — auch für Wallbox, Wärmepumpe oder Durchlauferhitzer. Dauerlasten erhalten den Faktor 1,0, solange nichts anderes belegt ist.
  • Innere Verdrahtung vergessen. Phasenschienen und Verbindungsleiter stehen in keiner Stückliste mit Verlustwert und fallen deshalb aus der Summe.
  • Gehäuseangabe unter falschen Bedingungen. Der Datenblattwert gilt für die geprüfte Montageart. In der Hohlwand, hinter einer Tür ohne Lüftung oder im warmen Technikraum liegt die abführbare Verlustleistung darunter.
  • Wärmequellen konzentriert. Alle Dauerlasten nebeneinander in einer Reihe erzeugen einen lokalen Hitzeknoten, den die Gesamtrechnung nicht abbildet. Dauerlasten verteilen, Reserveplätze als Abstandhalter nutzen.
  • Nachweis ohne Quellen. Hersteller, Typ und Datenblattstand gehören neben jeden Wert — sonst lässt sich der Nachweis später weder prüfen noch bei einer Nachrüstung fortschreiben.
Häufige Fragen

Was Verteilerbauer zur Verlustleistung fragen

Muss ich für jede kleine Unterverteilung einen Verlustleistungsnachweis führen?

Der Erwärmungsnachweis gehört zum Bauartnachweis jeder Schaltgerätekombination. Für kleine Verteiler lässt die Produktnorm den Nachweis durch Berechnung zu: Summe der Geräteverluste gegen die Herstellerangabe des Gehäuses. Eine dünn bestückte Verteilung ist schnell nachgewiesen, eine dicht bestückte mit Wallbox oder Wärmepumpe verdient die Rechnung erst recht.

Woher bekomme ich die Verlustleistung der einzelnen Geräte?

Aus dem Datenblatt des jeweiligen Herstellers. Dort steht die Verlustleistung bei Bemessungsstrom, teils je Pol, teils je Gerät. Bei mehrpoligen Geräten ist auf die Bezugsgröße zu achten. Fehlt die Angabe, hilft die technische Beratung des Herstellers; ein pauschaler Schätzwert gehört nur mit Kennzeichnung in den Nachweis.

Was ist der Bemessungsbelastungsfaktor RDF?

Der Bemessungsbelastungsfaktor beschreibt, mit welchem Anteil ihres Bemessungsstroms die Abgänge einer Schaltgerätekombination gleichzeitig dauerhaft belastet werden dürfen. Er wird vom Verteilerbauer festgelegt und dokumentiert. In der Verlustleistungsrechnung geht er quadratisch ein, weil die Verluste in Kontakten, Auslösern und Leitern mit dem Quadrat des Stroms steigen.

Was tun, wenn die berechnete Verlustleistung über der Gehäuseangabe liegt?

Wärmequelle verkleinern oder Wärmeabgabe vergrößern: Belastungsfaktoren begründet ansetzen, Dauerlasten verteilen, ein größeres Gehäuse wählen, Belüftung nach Herstellerangabe vorsehen oder Dauerverbraucher in eine eigene Verteilung auslagern. Danach neu rechnen und dokumentieren.

ElektroWorks Werkzeugkasten

Stückliste, Verlustleistung und Stücknachweis aus einem Datensatz

Modul 1 führt Projektblatt, Stückliste mit Kalkulation, Verlustleistungsnachweis, Klemmenliste, Stücknachweis, Konformitätserklärung, Typenschild und Übergabe in einer Excel-Arbeitsmappe zusammen — ohne Makros, ohne Normtabellen.