Brandschalter gefordert?

Im Mai 2013 wurde die neue VDE-Anwendungsregel zum Brandschutz, die VDE-AR-2100-712 „Mindestanforderungen an den DC-Bereich einer PV-Anlage im Falle einer Brandbekämpfung oder technische Hilfeleistung“, veröffentlicht. Sie ist prinzipiell bei der Installation zu beachten. Für Installateur, Planer, aber auch für Komponentenhersteller ist die Interpretation der Anwendungsregel mitunter nicht einfach. So behaupten zum Beispiel Schalterhersteller eines sogenannten Feuerwehrschalters, dass prinzipiell eine Abschaltung mit dieser Norm gefordert ist. Oder Hersteller von „Smart“-Solarmodulen behaupten, Modulabschalter seien hiermit vorgeschrieben. Installateure und Planer fühlen sich zunehmend unsicher bezüglich der Brandschutzanforderungen und der Interpretation der Anwendungsregel. Dieser Artikel soll helfen, diese Irrtümer zu vermeiden, und die Sachlage fachlich neutral darlegen.

Da am PV-Generator am Tage eine nicht abschaltbare Spannung bis zu 1.000 Volt anliegt, kann der Einsatz der Feuerwehr bei der Brandbekämpfung erschwert werden. Die Feuerwehreinsatzkräfte müssen beim Einsatz auf die SicherheitsregelDas Wichtigste in Kürze Seit Mai gilt die VDE-Anwendungsregel zum Brandschutz VDE-AR-2100-712.

Es ist nicht richtig, dass das Schutzziel nur mit Modulabschaltern erreicht werden kann.

Das Schutzziel kann durch Feuerwehrschalter, Modulabschalter oder andere Maßnahmen des Installateurs erreicht werden.beim Löschen von elektrischen Anlagen, festgelegt in der VDE 0132, achten. So sind entsprechende Sicherheitsabstände von einem Meter beziehungsweise fünf Metern beim Löschen mit Sprührohr beziehungsweise Strahlrohr einzuhalten. Außerhalb des Gebäudes kann dieser Löschabstand zur Photovoltaikanlage in der Regel problemlos eingehalten werden. Dagegen ist bei einem Feuerlöschangriff oder Personenrettung im Gebäude die Einhaltung des Sicherheitsabstandes nicht immer möglich, zum Beispiel bei eingeschränkter Sicht durch Rauchentwicklung. Deshalb wurde in der Anwendungsregel als Schutzziel bei der Planung und Installation der Anlagen die Vermeidung von gefährlichen berührbaren DC-Spannungen im Gebäude im Brandfall formuliert. Dieses Schutzziel kann auf mehrere Arten erreicht werden, und nicht nur durch Abschalteinrichtungen.

Feuerwehr- beziehungsweise Brandschalter Sogenannte Feuerwehr- beziehungweise Brandschalter schalten DC-Leitungen frei, so dass für die freigeschalteten Bereiche kein Stromschlagrisiko besteht. Nun sind dafür ein oder mehrere solche Schalter – in der Norm unter technische Installationsmaßnahmen eingeordnet – nur dann geeignete Mittel, wenn sie diese Funktion auch eigensicher übernehmen können. Der Feuerwehrmann muss ja in jedem Fall sicher sein, dass die Abschalteinrichtung den entsprechenden Bereich freigeschaltet hat. Dabei kann nur das ausgangsseitige DC-System als geschützter Bereich betrachtet werden. Eine Forderung der Norm ist, dass die Abschalteinrichtungen bei Auftreten eines internen Fehlers in einen sicheren Zustand fallen (Fail-safe-Prinzip). So muss im Fehlerfall eine Trenneinrichtung trennen. Ist dies nicht sicherzustellen, dann muss die Funktion der Einrichtung täglich überwacht werden.

Bei konventionellen DC-Schaltern kann es passieren, dass bei seltenem Schalten über längere Zeit die Kontakte „kleben“, also der Schalter nicht trennt. Gegebenenfalls müssen, um die Abschalteinrichtung nicht in ihrer Funktion zu beeinträchtigen, Einrichtungen eingesetzt werden, die Rückströme aus den Wechselrichtern oder aus parallelen Strängen verhindern, wie zum Beispiel Strangdioden oder Strangsicherungen. Bei Auslösung durch ein externes Freigabesignal, zum Beispiel von einem Steuergerät oder einem Wechselrichter, das dauerhaft ansteht, muss die Abschalteinrichtung ansprechen, wenn innerhalb einer Zeit von maximal 15 Sekunden das Freigabesignal nicht mehr ansteht. Sinnvoll ist es natürlich, dass die Einrichtung bei Wiederkehr des Freigabesignals wieder einschaltet. Einrichtungen zum Trennen des Stranges beziehungsweise des PV-Generators sollten die Anforderungen an Schaltgeräte nach EN 60947-2 oder -3 erfüllen. Sie müssen natürlich witterungs- sowie langzeitbeständig und für die Schaltung von schnell wechselnden Gleichströmen mit höheren Spitzen als die normativ geforderte Dauerstrombelastbarkeit vom 1,25-fachen des STC-Kurzschlussstromes geeignet sein. Bei einigen Brandschaltern sind die normativen Anforderungen nicht erfüllt: Es besteht somit sogar ein Sicherheitsrisiko durch die ungeeigneten Schalter selbst. Ebenso sind als Brandschalter angebotene Kurzschlusseinrichtungen für den Generator oder Stränge nach der Anwendungsregel nicht zugelassen.

Und Modulschalter?

Einrichtungen zum Abschalten in oder an der Anschlussdose des Moduls können abweichend von Generator- oder Strangschaltern auch Halbleiterschalter ohne Trennfunktion sein, wenn sie eine Abschaltung sicherstellen. Die Ansteuerung muss durch ein externes Freigabesignal erfolgen. Sie müssen mindestens dieselben Anforderungen der Temperaturprüfung wie beim Bypassdiodentest innerhalb der Modulzertifizierung bestehen. Die Abschaltung kann übrigens so erfolgen, dass ausgangsseitig maximal 120 Volt DC-Spannung zwischen Erde und aktiven Teilen oder zwölf Milliampere DC-Strom im System beziehungsweise eine Energie von 350 Millijoule anliegt. Das Normungsgremium wies allerdings darauf hin, dass die Modulschalteinrichtungen noch weitere Anforderungen bestehen müssen, die noch in einer Produktnorm festgelegt werden müssen. Diese wären zum Beispiel angepasste Lebensdauerprüfungen und definierte sehr geringe Ausfallwahrscheinlichkeit. Hersteller arbeiten mit Instituten derzeit an entsprechenden Prüfverfahren, die Grundlage einer zukünftigen Produktnorm werden können. Derzeit besteht somit bei Modulschaltern eine Normungslücke. Auch ob ein Kurzschließen bei Modulschaltern möglich ist, wurde vom Normungsgremium nicht abschließend geklärt.

Was muss und kann der Installateur tun?

Prinzipiell muss der Installateur, um das oben genannte Schutzziel zu erreichen, zuerst einmal obligatorisch die Kennzeichnung von Photovoltaikanlagen und der Leitungsführung umsetzen. Das betrifft die Anbringung des genormten Hinweisschildes am Hausanschlusskasten sowie eines Übersichtsplanes für die Einsatzkräfte am Übergabepunkt der elektrischen Anlage, zum Beispiel dem Hausanschlusskasten beziehungsweise dem Gebäudehauptverteiler. Dann hat er eine Risikoanalyse vorzunehmen und entsprechende Maßnahmen zu wählen. So kann er, statt Schalter einzusetzen, folgende bauliche Installationsmaßnahmen realisieren: Gegen Feuer geschützte Verlegung der nichtabschaltbaren DC-Leitungen im Gebäude. Der Feuerwiderstand der Leitungsanlage richtet sich nach der jeweils gültigen Landesbauordnung (mindestens jedoch F30).

Verlegung des DC-Bereichs einer PV-Anlage außerhalb des Gebäudes durch zum Beispiel: – Verlegung der DC-Leitungen außerhalb des Gebäudes und Einführung direkt in den elektrischen Betriebsraum beziehungsweise an die Hausanschlussstelle oder – die Installation der Wechselrichter im Außenbereich oder am Gebäudeeintritt. Wird der Wechselrichter am Gebäudeeintritt installiert, ist insbesondere auf die Einhaltung der Brandabschnitte zu achten und entsprechende Brandschottungen vorzunehmen.

– Gegen Berührung geschützte und feuerwiderstandsfähige Verlegung von PV-DC-Leitungen im Gebäude: ein Meter über dem Handbereich von Personen ohne Hilfsmittel (Leiter etc.) und Verlegung auf Kabeltragesystemen nach DIN 4102-12. Bei dieser Verlegungsart ist das Kabeltragesystem in den Funktionspotenzialausgleich mit einzubeziehen.

Prinzipiell ist für die DC-Leitungsinstallation ein ungeschützter Bereich von bis zu einem Meter um den PV-Generator auf dem Dach und um den Wechselrichter im Gebäude zulässig und in der Dokumentation für Einsatzkräfte entsprechend zu kennzeichnen. Nichtabschaltbare DC-Leitungen im Gebäude können unter Putz nach VDE 0100-520 mit mindestens 15 Millimeter dickem mineralischem Putz verlegt werden. Die Verlegung kann auch in Installationsschächten und -kanälen aus nichtbrennbaren Baustoffen mit einer Feuerwiderstandsfähigkeit von mindestens F30 nach EN 1366 oder DIN 4102 erfolgen. Dies kann zum Beispiel durch Verlegung in einem ungenutzten Schornstein realisiert werden.

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