Norm IEC 61439: Digitale Lösung erleichtert Wärmeberechnung von Schaltanlagen

Übermäßige Hitze: Ein absoluter Angstgegner von Schaltschrankbauern. Denn nur wenn die Anlagen gegen Wärme beständig sind, sind sie sicher und können bedenkenlos betrieben werden. Doch die normgerechte Wärmeberechnung ist für die Anlagenbauer eine große Herausforderung. So sind verschiedene Variablen wie Verlustleistung, Temperaturbeständigkeit oder Kabellängen einzurechnen, die von unterschiedlichen Komponentenherstellern stammen. Die benötigten Werte finden sich jedoch oftmals nicht in den entsprechenden Materialdatenbanken und müssen am Ende händisch ermittelt werden. Systematisierte Berechnungs-Tools wie der AmpereSoft TemperatureCalculator bieten hier eine effiziente und rechtssichere Lösung.

Klare Verantwortlichkeiten und erhöhte Sicherheit: Dafür soll die Norm IEC 61439 sorgen. Sie stellt klar, dass die Verantwortung für Fehlerfälle beim Anlagenbauer liegt und schreibt vor, welche Dokumentennachweise vorliegen müssen, damit die Haftungsfrage geklärt werden kann. Insgesamt beschäftigt sich die Norm mit drei Kernbereichen von Schaltanlagen:

• Sicherheit
• Funktion
• Verfügbarkeit

Während im Bereich der Sicherheit Themen wie Spannungsfestigkeit, Strombelastbarkeit aber auch Beständigkeit gegen Wärme und Feuer geregelt werden, gehören der Schutz vor Umwelteinflüssen und die Installation von Schaltanlagen in den Funktionsbereich. Die Verfügbarkeit schließlich fordert die Bereitstellung von Vorgaben und Bauteilen. Für viele Planer sind die Anforderungen mit großem Aufwand verbunden und fordern große zeitliche Ressourcen, die in den seltensten Fällen zur Verfügung stehen. Ein Prozess, der viele Anlagenbauer vor immense Herausforderungen stellt, ist die Wärmeberechnung.

Norm IEC 61439: Zahlreiche Variablen machen Planern das Leben schwer

Um die Beständigkeit einer Schaltanlage gegenüber Wärme und Feuer sicherzustellen, muss ein komplexes Berechnungsverfahren angewandt werden. Dabei werden unterschiedliche Variablen in Abhängigkeit zueinander gesetzt, um die Funktionsfähigkeit der Schaltanlage sicherzustellen und Fehlerfälle zu vermeiden. Drei Aspekte sind dabei von zentraler Bedeutung:

• Verlustleistung bei der vorgesehen Belastung für alle Geräte und Leiter
• Verlustleistungsabgabevermögen des Gehäuses
• Funktionsfähigkeit von Geräten und Leitern bei den berechneten Temperaturen

Nur wenn Planer diese Variablen kennen und mit den entsprechenden Werten arbeiten können, ist eine normgerechte Berechnung möglich. Und diese ist entscheidend. Denn: Laut der Norm IEC 61439 liegt die Verantwortlichkeit beim Anlagenbauer. Mit der Verwendung einzelner Komponenten innerhalb einer Schaltgerätekombination erlischt die Haftungspflicht und die Verantwortung des Herstellers. Grund dafür ist, dass eine Schaltanlage eine in sich geschlossene Black Box bildet.

Gerüstet für den Fehlerfall

Sollte ein Fehler auftreten, ist damit klar: Ohne die geforderten Dokumentennachweise zur Wärmeberechnung steht der Anlagenbauer vor großen Problemen. Denn kann er nicht zweifelsfrei belegen, dass er normgerecht gearbeitet hat und die Berechnungen korrekt durchgeführt wurden, muss er die Haftung übernehmen. Mit einem Nachweis hingegen wird deutlich, dass der Fehler nicht in seine Zuständigkeit, sondern beispielsweise in die des Betreibers fällt. Der Dokumentennachweis beinhaltet einen exakten Bauart- und Stücknachweis der verwendeten Komponenten.

Doch bei diesem Nachweis und der Wärmeberechnung beginnt die eigentliche Herausforderung. Denn die Verfügbarkeit der benötigten Daten ist für die Anlagenbauer nur selten gegeben. Angaben zu Verlustleistung und Temperaturbeständigkeit sucht man vergeblich. Ein weiteres Problem: Die verwendeten Kabel werden in der Praxis erst beim Anlagenbau abgelängt. Entsprechend fehlen auch hier belastbare Zahlen, die zur Berechnung genutzt werden können. In der Folge muss der Planer für jedes einzelne Gerät Kontakt mit dem Hersteller aufnehmen, die Werte erfragen und schließlich händisch niederlegen. Ein Prozess der kaum zeitaufwändiger und fehleranfälliger sein könnte. Dies kann dazu führen, dass die Ermittlung der Daten am Ende so zeitintensiv ausfällt, dass die Kosten für den Erwärmungsnachweis die Gewinnspanne übersteigen.

Hochkomplexe Wärmeberechnung

Und damit nicht genug. Sind die Daten ermittelt und liegen vor, beginnt die Berechnung, die nicht ohne weitere Variablen möglich ist. Teil der Kalkulation sind:

• betriebsmittelbezogene Daten, die sich auf die Materialeigenschaften der verwendeten Komponenten beziehen
• Daten zu Belastungen, die durch den Betrieb der Anlage entstehen
• Daten zur verwendeten Verdrahtung

Erst im Zusammenspiel ergibt sich daraus ein belastbares Ergebnis, das Rückschlüsse auf die Beständigkeit gegenüber Wärme zulässt. Alle Faktoren sind Teil einer exakten und hochkomplexen Berechnung, die auch fachlich versierte und erfahrene Planer überfordern kann. Denn die Prognose, wie sich eine Anlage unter längerem Volllastbetrieb verhält, ist schwierig. Ebenso können schwer kalkulierbare Lastzustände erst nach einer langen Betriebszeit oder nach einer eventuellen Erweiterung der Anlage auftreten. Ein Test oder eine genaue Simulation, die diese Szenarien überprüft, sind aber mit einem zu großen Aufwand verbunden.

Automatisierte Tools für die Wärmeberechnung nach IEC 61439

Die Lösung für die Probleme der Planer lautet: Systematische Softwarelösungen. Denn mit ihnen wird der Kalkulationsaufwand deutlich reduziert. Solche automatisierten Berechnungs-Tools beziehen alle relevanten Variablen in die Wärmeberechnung mit ein und erstellen auf dieser Grundlage exakte und juristisch einwandfreie Dokumentationsnachweise. Damit ist die Norm IEC 61439 erfüllt. Doch nicht jede Lösung eignet sich und führt am Ende zu einer gesteigerten Effizienz bei der Wärmeberechnung.

Zunächst ist es besonders wichtig, ein an die Materialdatenbanken der Hersteller gekoppeltes System auszuwählen. Anderenfalls hat die Lösung keinen Zugriff auf die benötigten Daten zu den einzelnen Komponenten und ist unbrauchbar. Wie zuvor wäre der Anlagenbauer zur Sammlung der Daten und zum manuellen Zusammentragen der benötigten Informationen gezwungen. Ein entscheidender Zeitaufwand, den eine systemische Softwarelösungen ja gerade verhindern will. Ebenso bedeutend ist die Kompatibilität der Lösung zu dem genutzten CAD-System. Dies ist Voraussetzung dafür, dass ein CAD-Projekt ohne Mehraufwand mit dem Tool zur Wärmeberechnung geöffnet und bearbeitet werden kann.

Fazit: IEC 61439 im Griff

Die Erfüllung der Norm IEC 61439 stellt viele Anlagenbauer noch immer vor große Herausforderungen. Schuld sind die sehr komplexen Anforderungen der Norm sowie das Fehlen der benötigten Daten. Der AmpereSoft TemperatureCalculator ermöglicht es, die Wärmeberechnung schnell, zuverlässig und vollumfänglich durchzuführen. So erzielen Planer eine signifikante Zeitersparnis, indem sie die Wärmeentwicklung im Schaltschrank einfach auf Knopfdruck berechnen. Zudem erstellt die Lösung ohne Mehraufwand die gesetzlich geforderten Dokumentationsnachweise nach DIN EN 61439-1 vollständig automatisiert. Damit arbeiten Planer wesentlich effizienter und sind auf der rechtlich sicheren Seite.