Fachartikel aus PROTECTOR 4/2017, S. 44 bis 45

Brandschutzschalter im Gymnasium Hurra, die Schule brennt nicht

Als die routinemäßige Überprüfung der Elektroinstallation im Carolus-Magnus-Gymnasium Übach-Palenberg Handlungsbedarf erkennen ließ, machten die technischen Verantwortlichen der nordrhein-westfälischen Gemeinde keine Kompromisse und entschieden sich für die große Brandschutzlösung.

Bild: Siemens
Das Carolus-Magnus-Gymnasium hat sämtliche 320 Stromkreise mit zusätzlichen Brandschutzschaltern ausgestattet und erfüllt damit die seit Februar 2016 gültige Norm VDE 0100-420. (Bild: Siemens)

Im Sommer 2016 wurden deshalb nicht nur Verteilungen und Zuleitungen komplett erneuert, sondern auch alle herkömmlichen Leitungsschutz- schalter durch neue Brandschutzschalter in Kombination mit dem Leitungsschutz- schalter „5SY 60.. L+N in 1TE“ ersetzt. Mit rund 320 dieser VDE-0100-420-konformen Schutzgeräte gehört die Installation zu den deutschlandweit größten ihrer Art. Das Carolus-Magnus-Gymnasium (CMG) in Übach-Palenberg bei Aachen ist rund 50 Jahre alt. Regelmäßige Modernisierungen und zyklische technische Überprüfungen gewährleisten den sicheren Betrieb des funktionalen Baus. So belegte zuletzt eine routinemäßige Untersuchung der Elektroinstallation gemäß DGUV Vorschrift 3 (Unfallverhütungsvorschrift Elektrische Anlagen und Betriebsmittel der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung) die generelle Funktionsfähigkeit der elektrischen Leitungen in dem Bestandsbau. Gleichzeitig zeigten die Prüfergebnisse und Messprotokolle der ausführenden Fachfirma E-Line GmbH Elektro- und Anlagentechnik aus Baesweiler erheblichen Handlungsbedarf im Bereich der Verteilungen: „Uns war schnell klar, das kann nicht so bleiben“, bringt es Michael Göttgens, Geschäftsführender Gesellschafter von E-Line, auf den Punkt.

Umbau in den Sommerferien

Dieser Einschätzung folgten auch die technischen Entscheider in der Stadtverwaltung von Übach-Palenberg und beauftragten Michael Göttgens und seine Mannschaft mit der Umsetzung der erforderlichen Maßnahmen. In der Folge baute E-Line während der Sommerferien 2016 alle 13 Verteilungen im Gebäude inklusive der Zuleitungen neu auf. Zur Sicherung von Fluchtwegen erhielten einige Verteilerschränke zudem neue, brandsichere Einhausungen mit E30- Brandschutztüren, die einem potenziellen Brand innerhalb der Verteilung mindestens 30 Minuten widerstehen und so eine Ausbreitung des Feuers verhindern. Vor allem aber konnte Elektroprofi Göttgens seine Auftraggeber auch von einer technischen Neuerung überzeugen: dem Einsatz von Brandschutzschaltern für einen präventiven Schutz. Eingebaut im Verteiler, ergänzen sie die bestehenden Schutzschaltgeräte perfekt: Leitungsschutzschalter (LS-Schalter) bieten Schutz bei Kurzschluss sowie vor Überlast und trennen je nach Fehlerimpedanz in den meisten Fällen bei parallelen Lichtbögen zwischen Außenleitern oder zwischen Außen- und Neutralleiter. Fehlerstrom- Schutzeinrichtungen (FI-Schalter) erfassen Fehlerströme gegen Erde und können in diesen Fällen, abhängig vom Bemessungsfehlerstrom, neben Fehlerstromschutz auch Brandschutz bieten. Neben parallelen Fehlerlichtbögen gibt es jedoch auch serielle, wie sie etwa bei der Unterbrechung eines Leiters oder in Folge von losen Kontakten entstehen können. Und diese ließen sich mit den bisher gängigen Schutzgeräten nicht erkennen.

324 Brandschutzschalter

Bild: Siemens
Geballte Kompetenz (von links): Thomas Lammertz (Projektleiter E-Line), Rudolf Vennemann (Siemens), Patrick Krupp (Elektroinstallateur E-Line) und Michael Göttgens (Geschäftsführender Gesellschafter E-Line). (Bild: Siemens)

Diese Schutzlücke schließen Brandschutzschalter wie der 5SM6 aus dem Sentron-Portfolio von Siemens. Denn allein in Deutschland ist rund ein Drittel aller Brände auf Elektrizität als Brandursache zurückzuführen. Ob beschädigte Kabelisolierungen, gequetschte Leitungen, abgeknickte Stecker, lose Kontaktstellen oder fehlerhafte Endgeräte – an den schadhaften Stellen besteht die Gefahr unerwünschter Fehlerlichtbögen. Diese wiederum können eine punktuelle Hitzeentwicklung von bis zu 6.000 Grad Celsius verursachen und im Extremfall einen Brand auslösen. Höchste Sicherheitsstandards sind angesichts einer über 700-köpfigen Schulgemeinschaft das oberste Ziel. Im CMG Übach-Palenberg mit seinen zwar sicheren, aber eben doch auch schon jahrzehntealten Elektroleitungen war man deshalb besonders hellhörig. Zumal in dem Gebäude auch potenzielle Brandlasten bestehen, beispielsweise in Form von Holzvertäfelungen. Vor diesem Hintergrund fiel die Entscheidung, nicht nur einzelne, sondern ausnahmslos alle Stromkreise durch zusätzliche Brandschutzschalter von Siemens abzudecken. Mit 324 Geräten gehört die Installation zu den größten ihrer Art in Deutschland.

Kombinierbar und platzsparend

Der Brandschutzschalter von Siemens lässt sich in Kombination mit einem Leitungsschutzschalter oder auch mit einem Fehlerstrom-/Leitungsschutzschalter (FI/ LS-Schalter) einsetzen. Im CMG sind es ausnahmslos Siemens-LS-Schalter vom Typ „5SY60.. L+N in 1TE“. Diese Modulbauweise bietet Vorteile, die auch E-Line- Geschäftsführer Göttgens zu schätzen weiß: „Dadurch ist die Brandschutzschalterfunktion mit jedem beliebigen LS-Schalter der Serie „5SY60..“ kombinierbar. Das vereinfacht auch die Lagerhaltung. Und nicht zuletzt ist diese modulare Kombination eine TE schmaler als kombinierte Geräte mit FI/LS Kombination in einem Gehäuse und benötigt entsprechend weniger Platz in der Verteilung.“ Die Funktionsweise des Brandschutzschalters ist komplex: Basierend auf einer seit Jahren in den USA bewährten Technologie, analysiert er das Hochfrequenz- Rauschen des Stroms kontinuierlich in Höhe, Stabilität und Dauer sowie die dazwischen liegenden Unterbrechungen. Integrierte Filter in Verbindung mit intelligenter Software verarbeiten und bewerten die Signale nach einer Vielzahl von Kriterien. Der Microcontroller wertet diese Daten aus und erkennt somit unerwünschte Fehlerlichtbögen. Im Detektionsfall schaltet das Gerät den Stromkreis über den LS- beziehungsweise FI/LS-Schalter sicher ab. Brandgefahren von der elektrischen Leitung bis hin zum Endgerät können so frühzeitig erkannt und unterbunden werden. Das Ergebnis: zuverlässige Brandprävention und ein perfekter und normenkonformer Rundumschutz für Personen, Anlagen und Güter.

Lichtbögen unterscheiden

In umfangreichen Labor- und Feldversuchen getestet, kann der Brandschutzschalter betriebsmäßig vorhandene Lichtbögen, wie sie Bohrmaschinen oder Staubsauger erzeugen, zuverlässig von unerwünschten und gefährlichen Lichtbögen unterscheiden. Eingeführt im November 2016 unter dem Markennamen Siarc, bieten die weiterentwickelten Brandschutzschalter der zweiten Generation nochmals verbesserte Algorithmen. Außerdem stehen die überarbeiteten Schutzkomponenten nicht mehr nur für einphasige Endstromkreise bis 16 Ampere, sondern auch als Variante für bis zu 40 Ampere Bemessungsstrom zur Verfügung. Mittels einer ausgereiften Selbsttestfunktion überprüft der Brandschutzschalter fortlaufend seine eigene Funktionsfähigkeit: Eine Leuchtdiode zeigt den Betriebszustand an – und im Ernstfall die Ursache für die Abschaltung des Stromkreises. Die Siarc-Generation bietet zudem eine Multifunktionstaste, über die sich auch die mechanische Testfunktion einfach ausführen lässt.

Die Norm VDE 0100-420

Obwohl für Schulen nicht explizit erwähnt, erfüllt das CMG mit dem Einsatz von Brandschutzschaltern auch die Vorgaben der seit Februar 2016 gültigen Norm VDE 0100-420. Denn hier ist der Brandschutzschalter für Aufenthaltsräume von Tageseinrichtungen für Kinder vorgeschrieben.

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In den USA sind diese Schutzkomponenten, wo sie als AFCI (Arc-Fault Circuit Interrupter) bekannt sind, seit vielen Jahren vorgeschrieben. Auch die Internationale Elektrotechnische Kommission (IEC) und das Europäische Komitee für Normung (Cenelec) haben die Dringlichkeit erkannt: Mit der Veröffentlichung der Errichtungsbestimmung IEC 60364-4-42 beziehungsweise des HD 60364-4-42 wird die Installation von Brandschutzschaltern als anerkannter „Stand der Technik“ empfohlen. Diese Empfehlung wird seitdem in den EU-Staaten sukzessive in nationale Bestimmungen überführt. So fordert in Deutschland die aktuelle Norm VDE 0100-420 verpflichtend die Installation des Brandschutzschalters für einphasige Endstromkreise bis 16 A in definierten Anwendungsbereichen. Darunter fallen insbesondere: Betriebe und Bereiche, in denen potenziell brennbare Materialien vorhanden sind, öffentliche Gebäude wie Bahnhöfe, Flughäfen und Museen mit unersetzbaren Gütern sowie Schlaf- und Aufenthaltsräume von Heimen und Tageseinrichtungen für Kinder, behinderte oder alte Menschen, wo eine Evakuierung aufgrund unterschiedlicher und ungewisser Fluchtverhalten schwierig ist.

Rudolf Vennemann, Fachberater Installationstechnik, Siemens AG – Energy Management

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