Elektrotechnik

Grundlagen und mehr

(da ich kein E-Techniker bin, freue ich mich über jede Hilfestellung)

Videos aus der Elektrotechnik

Geschichte der Sanitär-, Heizungs-, Klima- und Solartechnik
Abkürzungen im SHK-Handwerk
Bosy-online-ABC

Elektrischer
Strom

Konventionelle
Energien-Umlage

EEG-Umlage

Ökostrom

Strom
KEU
EEG
Oekostrom
Netzsysteme
Schutzleiter-Schutzma%DFnahme

Schutz-
einrichtung
Überspannungs-
schutz

Erder
Potentialausgleich
Schutzleiter
EEG      EEG
Schmelzsicherungen
EEG

Verbrauchern
geht ein Licht auf

Installationszone
IP-Schutzarten
Schutzklassen
Licht
Leuchtmittel
Leuchtmittel

LED

Gl%FChbirne
Energiesparlampe
Kompaktleuchtstofflampe

LED

OLED
Halogen
Heatball
Smart%20Metering
Fernwirktechnik
App
Hausautomation
SmartHome

Arbeiten an und in elektrotechnischen Anlagen dürfen nur von Installateurverzeichnis durchgeführt werden, die in das Installateurverzeichnis eines Energieversorgersunternehmens (EVU) bzw. Verteilungsnetzbetreibers (VNB) eingetragen sind. Eine Elektrofachkraft (EFK) darf im eingeschränktem fachbezogenen Bereich Bauteile anschließen. Die Tätigkeiten eines elektrotechnischen Laien sind besonders eingeschränkt.

Der elektrischer Strom ist der Fluss von Ladungsträgern, der durch eine Spannungsdifferenz zustande kommt, weil die elektrischen Ladungsträger bestrebt sind, die Ladungsdifferenz auszugleichen.
Diese Elektronenwanderung ist verhältnismäßig langsam. Aber die freien Elektronen werden durch die abstoßenden Kräfte gleichzeitig bewegt und das hat zur Folge, dass die Elektrizität in einem Leiter eine Geschwindigkeit von ca. 300 000 km/s erreicht.
Ampere - A - ist die Einheit des Stromes. Die Bezeichnung ist nach dem französischen Physiker André-Marie Ampère (1775 + 1836) benannt worden.
Das Formelzeichen ist - I -
Die elektrische Spannung besteht zwischen 2 Punkten unterschiedlicher elektrischer Ladung, da die Spannungsdifferenz bestrebt ist sich auszugleichen.
Volt - V - ist die Einheit der Spannung. Das Formelzeichen ist - U -
Der elektrische Widerstand ist von der Art des Materials oder der Temperatur abhängig.
Ohm - - ist die Einheit des elektrischen Widerstandes. Das Formelzeichen ist - R -
Ohmsches Gesetz > Die Stromstärke I ist proportional zur angelegten Spannung U: I ~ U. Erhöht man den Widerstand bei konstanter Spannung, dann verringert sich die in einer Schaltung fließende Stromstärke. Die Stromstärke I ist somit umgekehrt proportional zum Widerstand R: I ~ 1/R
Formeln
Strom = Spannung / Widerstand > I = U / R
Spannung = Widerstand · Stromstärke > U = R . I
Widerstand = Spannung / Stromstärke > R = U / I

Was Strom wirklich kostet - 2015 - Greenpeace Energy eG

Konventionelle Energien-Umlage
Auf der Stromrechnung sollte eigentlich zu sehen sein, was der Strom wirklich kostet. Aber hier findet man nur die Kosten, die zur Förderung der erneuerbaren Energien (Wind, Sonnenenergie, Wasserkraft, Biogas, Geothermie) in Form der EEG-Umlage aufgewendet werden. Die Kosten für die konventionellen Energien (Atom, Kohle, Erdgas) werden jedoch nicht aufgeführt, obwohl die Verbraucher in Form der versteckten Zusatzkosten (z. B. Steuern, Abgaben) auch für diese Kosten aufkommen müssen. Hier profitieren die konventionellen Energien auch von umfangreichen staatlichen Förderungen.
Wenn man diese Kosten auch auf den Strompreis umlegt, würde diese "Konventionelle Energien-Umlage" die EEG-Umlage bei weitem übersteigen. Dies zeigt anschaulich die Studie von Greenpeace Energy und vom Bundesverband WindEnergie auf wissenschaftlich abgesicherter Faktenbasis.
Würden die Kosten der Förderung und der Umwelt­ und Klimabelastung von Atomenergie, Kohle und Erdgas wie beim EEG umgelegt, würde diese "Konventionelle Energien-Umlage" einen deutlichen Zuschlag auf den Endverbraucher-Strompreis bewirken.

EEG-Umlage
Für den Ausbau der erneuerbarer Energien wird den Erzeugern eine feste Einspeisevergütung garantiert. Die Regelung der Einspeisung von Strom aus erneuerbaren Quellen (Wind, Sonnenenergie, Wasserkraft, Biogas, Geothermie) ins Stromnetz wird im Erneuerbare-Energien-Gesetz 2014 (EEG - 1. August 2014) geregelt. Obwohl sich der Ausbau der Erneuerbaren Energien als erfolgreich erweist, werden die ökologische und ökonomische Effizienz und besonders die Ausnahmeregelungen für die Industrie sehr kontrovers diskutiert.

Was Strom wirklich kostet - 2015 - Greenpeace Energy eG

Den Netzbetreibern entstehen durch die Vergütungspflicht Kosten, die dem Verbraucher über die EEG-Umlage in Rechnung gestellt werden. Die EEG-Umlage errechnet sich aus der Differenz zwischen Vergütungen und Einnahmen (Verkauf des EEG-finanzierten Stroms an der Börse). Die EEG-Umlage wurde für 2015 auf 6,17 Cent je Kilowattstunde festgesetzt (2014: 6,24 Cent; 2013: 5,28 Cent; 2012: 3,59 Cent; 2011: 3,53 Cent).
Wenn man die wirklichen Kosten des konventionellen Stroms (Konventionelle Energien-Umlage) auch auf den Strompreis umlegen würde, dann würde diese die EEG-Umlage bei weitem übersteigen. Dies zeigt anschaulich die Studie von Greenpeace Energy und vom Bundesverband WindEnergie auf wissenschaftlich abgesicherter Faktenbasis.

Was steckt hinter der EEG-Umlage?
Was ist Ökostrom - Backbord Media GmbH

Ökostrom

Kleinwindkraftanlage für Netz- und Inselsysteme
Quelle: EasyWind GmbH
Solarpark

Wasserwirbelkraftwerk
Quelle: ZOTLOETERER SMART-ENERGY-SYSTEM

Biogasanlage

Schema für eine Dublette bei der hydrogeothermischen Nutzung
Quelle: Leibniz-Institut für Angewandte Geophysik

Ökostrom ist die elektrische Energie, die zum Teil oder vollständig aus erneuerbaren Energiequellen (Wind, Sonnenenergie, Wasserkraft, Biogas, Geothermie) hergestellt wird. Im Gegensatz zu der konventionell hergestellten Energie aus fossile Brennstoffen (Erdgas, Erdöl, Kohle, Kernkraft), die nicht erneuerbar sind, gilt die Energiegewinnung aus erneuerbaren Energiequellen als umweltfreundlicher und resourcenschonender. Diese erneuern sich kurzfristig selbst oder sind ohne Begrenzung verfügbar.
Der Ökostrom wird im Vergleich zu konventionell erzeugtem Strom als teuer angesehen. Würde aber auf der Stromrechnung nicht nur die EEG-Umlage (Erneuerbare Energien Gesetz oder Gesetz für den Ausbau erneuerbarer Energien) erscheinen, sondern auch die Konventionelle Energien-Umlage, dann kann man den Ökostrom sogar als günstig bezeichnen.

Wind
Bei dieser Variante der erneuerbaren Energie wird die kinetische Energie des Windes genutzt, also die sich bewegenden Luftmassen und die dadurch entstehende Kraft. Heutzutage nutzt man riesige Windräder oder Windkraftanlagen um diese Kraft zu nutzen, um sie in elektrische Energie umzuwandeln und ins Stromnetz einzuspeisen.
Sonnenenergie
Die Sonne setzt durch Kernfusionen eine enorme Energiemengen frei, die in Form von Sonnenstrahlung die Erde erreicht und nutzbar ist. Diese Energiequelle ist wohl die stärkste und unerschöplichste. Mit Hilfe von Photovoltaikanlagen oder Sonnenkollektoren kann diese Energie in für uns nutzbare elektrische Energie umgewandelt und in das Stromnetz eingespeist werden.
Wasserkraft
Bei dieser Variante der erneuerbaren Energie wird die kinetische Energie des Wassers genutzt, die durch Flussläufe, künstlich errichtete Dämme oder Strömungen auf offener See entstehen.
Biomasse
Hier werden ausschließlich tierische und pflanzliche Erzeugnisse gemeint, mit denen man Heizenergie (z. B. Holz), Kraftstoffe (z. B. Rapsöl) oder über Biogas elektrische Energie herstellen kann.
Geothermie
Hier handelt es sich um die Gewinnung von Energie aus der Wärme, die im zugänglichen Teil der Erdkruste gespeichert wird. Sie kann direkt genutz werden (z. B. zum Heizen) oder wird genutzt, um elektrischen Strom herzustellen.

Was ist Ökostrom - Backbord Media GmbH
Ökostromzertifikate

Netzsysteme

Die Elektro-Netzsysteme sind in der DIN VDE 0100 "Errichten von Niederspannungsanlagen" unter drei Gesichtspunkten beschrieben.

  • Erdungsverhältnisse der Stromquelle (des Niederspannungsverteilungsnetzes)
  • Erdungsverhältnisse der Betriebsmittel (Körper) in der Verbraucheranlage
  • Ausführung des Neutralleiters und des Schutzleiters in Anlagen, in denen der Schutzleiter mit dem Betriebserder des Netzes verbunden ist

Die in Deutschland gebräuchlichen Begriffe (Schutzerdung oder Nullung) für die Erdungsverhältnisse wurden durch internationale Festlegungen durch Großbuchstaben abgelöst.
Der erste Buchstabe gibt die Art der Erdung der speisenden Stromquelle (z. B. Sternpunkt eines Transformator oder Generator) an
T (terra > Erde) - die direkte Erdung eines Systemleiters (Sternpunkterdung)
I (isolated > getrennt) - die Trennung aller aktiven Teile von Erdpotential oder Erdung über eine hochohmige Impedanz bzw. Überspannungsableiter.
Der zweite Buchstabe gibt die Art der Erdung des Schutzleiters in der Verbraucheranlage an
T (terra > Erde) der Schutzleiter ist mit dem Anlagenerder (vom Netzerder getrennten) verbunden. Die verbreitetsten Netzsysteme sind TN-System und TT-System.
N (neutral) der Schutzleiter ist mit dem Betriebserder der Stromquelle (Transformator oder Generator), also dem geerdeten Neutrallleiter (PEN-Leiter) verbunden.
Weitere Buchstaben (Anordnung des Neutralleiters und des Schutzleiters)
S (separated) der Neutralleiter und Schutzleiter sind getrennt
C (kombiniert) der Neutralleiter und Schutzleiter sind in einem Leiter kombiniert

TN-Netz
Die europäischen Wechselstromnetze sind mit Dreiphasenwechselspannungs-Generatoren (Drehstromgeneratoren) verbunden. Die Spulensätze der Generatoren sind in einer Sternschaltung verdrahtet. Der Sternpunkt des Erzeugernetzes ist direkt geerdet.
Das TN-Netz gibt es in mehreren Varianten. Es wird nach der alten Bezeichnung "Nullung" genannt. Gemeinsam haben sie eine direkte Erdverbindung T durch den Betriebserder im Verteilnetz. Auf der Verbraucherseite sind elektrisch leitende Körper der Anlagen direkt mit dem Erder der Stromquelle über N oder PEN verbunden.


Prinzipdarstellung eines TN-Netzes

Der erste Buchstabe einer Netzbezeichnung bezieht sich auf den Netzversorger. Die 2. bis 4. Buchstaben geben Hinweise auf den Anschluss beim Verbraucher.
T (terra > Erde) steht als 1. Buchstabe für die Erdanschlussart beim Netzanbieter.
N: Ein direkt geerdeter Neutralleiter. In ihm fließt Betriebsstrom. Er ist direkt leitend mit dem Sternpunkt des Versorgersystems verbunden.
C: Ein (combined) gemeinsamer PEN-Leiter hat Neutralleiter (N) und Schutzfunktion (PE).
S: Der Schutzleiter (PE) verläuft getrennt (separated) vom Neutralleiter (N).

Das TN-C-Netz ist auch als "klassische Nullung" bekannt. Der Generatorsternpunkt auf der Erzeugerseite mit dem Betriebserder direkt verbunden. Dieser Neutralleiter N ist mit dem Schutzleiter PE zu einer gemeinsamen (C > combined) PEN-Leitung zusammengefasst. Auf der Verbraucherseite werden die Körper an die PEN-Leitung angeschlossen.
Das TN-S-Netz ist auch als "moderne Nullung" bekannt. In dem gesamten Netz werden Neutralleiter und Schutzleiter als zwei getrennte (S > separate) Leitungen geführt und der Neutralleiter N ist als Betriebserder direkt geerdet. Auf der Verbraucherseite ist der Schutzleiter PE mit dem Betriebserder verbunden. Die Körper der Verbraucheranlagen sind nur mit dem Schutzleiter PE direkt verbunden.
Das TN-C-S-Netz beinhaltet die beiden Netzarten TN-C- und TN-S-Netz. Das direkt mit dem Erzeuger verbundene Verbrauchernetz ist ein TN-C-Netz. In weiteren daraus hervorgehenden Netzabschnitten kann der gemeinsame PEN-Leiter wieder in zwei getrennt geführte Leiter, dem Neutralleiter N und Schutzleiter PE ausgeführt sein. Während im TN-C-Netz die Körper mit dem PEN-Leiter verbunden sind, werden sie im TN-S-Netzteil nur mit dem PE-Leiter verbunden.
Am Übergabepunkt des Verbrauchers erfolgt wie immer eine Anlagenerdung. Nach einem TN-C-S-Netz darf bei weiterer Unterverteilung kein TN-C-Netz angeschlossen werden. Die einmal getrennten Leitungen N und PE dürfen nicht mehr zu einer kombinierten PEN-Leitung zusammengelegt werden.

Einführung des TN-System - Paul Ruhoff

TT-Netz
In Deutschland entscheiden die EVU's, welches Netz sie betreiben. Hier werden die TT-Netze nur noch selten eingesetzt, die TN-Netze sind der Standard. In einigen Mittelmeerländern (z. B. Frankreich, Italien, Spanien) ist das TT-Netze der Standard für alle Installationen. Das TT-Netz unterscheidet sich vom TN-Netz in der direkten Leitungsverbindung zwischen Anlagen- und Betriebserder.


Prinzipdarstellung eines TT-Netzes

Das TT-Netz ist nach der alten Bezeichnung als "Schutzerdung" bekannt. Hier wird der Generatorsternpunkt beim Erzeuger direkt geerdet und als Neutralleiter geführt. Auf der Verbraucherseite werden die Körper der Anlagen an den Schutzleiter PE angeschlossen. Der Schutzleiter ist direkt mit dem Anlagenerder verbunden. Der an die elektrisch leitfähigen Gehäuse der Betriebsmittel in der Verbraucheranlage angeschlossene Schutzleiter ist aber nicht bis an diesen Sternpunkt geführt, sondern separat mit eigenen Anlagenerder verbunden. Diese sind von dem Betriebserder im Verteilungsnetz getrennt.

IT-Netz
Das IT-Netz (ungeerdetes System) ist im Vergleich zum TN- oder TT-Netzen (geerdete Netze) eine selten angewandte Netzform. Sie wäre aber häufig die bessere Alternative.
Das IT-Netz wird z. B. in Operationssälen und Intensivbehandlungsstationen von Krankenhäusern eingesetzt, da hier eine Unterbrechung der Stromversorgung eine Lebensgefahr für den Patienten darstellen würde. Auch in Industrieanlagen werden IT-Netze angewendet, wenn eine Abschaltung der Stromversorgung zu einer Unterbrechung des Produktionsprozesses führen würde und dadurch einen wirtschaftlichen Schaden verursachen würde.


Prinzipdarstellung eines IT-Netzes

Das IT-Netz unterscheidet sich vn den TN- oder TT-Netzen hauptsächlich durch eine leitende Verbindung zwischen dem Sternpunkt des Transformators, der das System versorgt, und Erde. Beim geerdeten System ist sie vorhanden, beim ungeerdeten System wird sie weggelassen.
Alternativ zum Versorgungstrafo kann ein IT-System auch durch eine Stromquelle (z. B. Batterie) hergestellt werden. Im ungeerdeten System ist die allpolige Absicherung aller aktiven Leiter erforderlich. Soweit vorhanden gilt das auch für den Null-Leiter.
Da auch im Einphasensystem keiner der beiden Leiter geerdet wird, erhält man statt der klassischen "Phase und Null" zwei unter Spannung stehende Leiter.

Warum das IT-System häufig die beste Wahl ist - Bender GmbH & Co. KG

Schutzleiter-Schutzmaßnahme

Eine elektrischen Schutzmaßnahme hat die Aufgaben die Stromstärke und die Dauer der  Stromeinwirkung auf Personen oder Sachen (Brandschutz) zu begrenzen. Die Schutzmaßnahme muss dann greifen, wenn Funktionsstörungen an einzelnen Bauteilen oder Anlagenteilen auftreten. Die Fehlerursache (unerwünschte Verbindungen bzw. Stromfluss) kann, je nach den Umgebungsbedingungen, durch mechanische, chemische oder/und thermische Einwirkungen, aber auch durch das Altern von Bauteilen, entstehen.
Die Schutzleiter-Schutzmaßnahme besteht aus folgenden Elementen (Bausteinen):
- Erder (Einzel- oder Fundamenterder, Staberder, Banderder, Blitzschutzerder)
- Potentialausgleich
- Schutzleiter
- Schutzeinrichtung (Überstrom– und evtl. RCD [FI]-Schutzeinrichtung)

Seit 1. Juni 2007 gilt DIN VDE 0100-410 (VDE 0100-410) 2007-06, "Errichten von Niederspannungsanlagen" – Teil 4-41: "Schutzmaßnahmen – Schutz gegen elektrischen Schlag". Diese Norm ist für die sofortige Anwendung bei neuen elektrischen Anlagen sowie bei Änderungen oder Erweiterungen vorhandener elektrischer Anlagen vorgesehen.
Der aus dem Energiewirtschaftsgesetz resultierenden Forderung nach Anwendung der allgemein anerkannten Regeln der (Elektro-)Technik wird damit entsprochen.
Mögliche Unsicherheiten für Planer und Errichter einer elektrischen Anlage können vermieden werden, wenn die neue Norm DIN VDE 0100-410 (VDE 0100-410):2007-06 sofort angewendet wird.

Erläuterungen zur DIN VDE 0100-410
DIN VDE 0100 Teil 701 unterscheidet drei Schutzbereiche für den Feuchtraum "Bad"

Erder

Ein Erder (Erdungselektroden) besteht aus einem unisolierten elektrisch leitfähigen Material (Stahl, Kupfer, Edelstahl), das in ein leitfähiges Medium (Erdreich, Beton) eingebracht wird. Die elektrische Kontaktfläche ist ein Teil einer Erdungsanlage und dient zur Ableitung von elektrischen Strömen ins Erdreich.
Man unterscheidet zwischen
- Staberder (Kreuzerder)
- Banderder
- Fundamenterder (FE)
- Blitzschutzerder

Erder (Erdungselektroden) müssen aus korrosionsfestem Materialien hergestellt.sein, da sie hauptschlich im Erdreich verlegt werden und je nach der Beschaffenheit des Erdreichs eine mehr oder weniger große Eigenkorrosion haben. Sie sollten mindestens zehn Jahre eine zuverlässige Erdung gewährleisten. Natürliche Erder, wie z. B. metallische Rohrleitungen und Bauteile aus Beton mit Stahlarmierung, sind zwar Erder, gewährleisten aber nicht immer die geforderte Stromableitung, außerdem sind Rohrleitung als Erder nicht erlaubt.
Material und Einsatzbereiche
- Für die Einbettung in fast allen Bodenarten und Beton wird feuerverzinkter Stahl verwendet. Der Stahl sollte eine Zinkauflage mindestens 70 µm haben.

- Elektrolytisch verkupferte Stahlerder mit einem einheitlich starken Kupferüberzug haben in den meisten Erdböden eine hohe Korrosionsfestigkeit und dadurch längere Lebensdauer gegenüber verz. Stahhlerder.
- Da Kupfer im Erdreich sehr korrosionsbeständig ist, wird das Material in Starkstromanlagen verwendet: Der Erder kann aus reinem Kupfer oder mit galvanischen Überzügen aus Zinn, Zink oder Blei bestehen.
- In der Nähe von U-Bahnen und Straßenbahnen mit Gleichstromantrieb verwendet man Erder aus Edelstahl.

Wenn die Erder aus unterschiedlichen Materialien bestehen, dann kommt es z. B. bei feuerverzinkten Stahlerdern mit Kupfererdern besonders in der Nähe von Gleichstrombahnen zu starken Korrosionserscheinungen am Erder. Dabei kann sich die Lebensdauer von feuerverzinkten Erdern auf unter fünf Jahre verringern.

Erdung / Potentialausgleich - DEHN + SÖHNE GmbH + Co.KG
Korrosionsschäden an Erdungsanlagen - DEHN + SÖHNE GmbH + Co.KG

Der Staberder (Kreuzerder, Erdungsstab) besteht aus verzinktem Stahl, Kupfer oder Edelstahl, der in den Erdboden eingeschlagen wird. Der zwischen einem und mehreren Metern lange Stab ist am unteren Ende angespitzt und hat eine Vorrichtung zum Anschluss eines Schutzleiters. Die Wirksamkeit der Erdung hängt von der Bodenbeschaffenheit ab. Eine Erdung muss einen bestimmten Erdungswiderstand haben, was evtl. mehrere Staberder erforderlich macht.
Der Staberder wird hauptsächlich zur Erdung eines Baustromverteilers oder einer provisorisch errichteten elektrischen Anlage verwendet. Aber auch bei der nachträglichen Einrichtung einer Erdung und bei Anlagen, in denen der Einsatz eines Fundamenterders nicht möglich ist, kommt dieser Erder zum Einsatz.
Bei dem Einsatz als Potentialerder muss nach dem Einrichten das ausreichende Ableiten von Fehlerströmen geprüft werden.

Banderder
Quelle: Woertz AG

Der Banderder besteht aus feuerverzinktem Stahl oder Kupfer, der direkt im Erdboden in einer Tiefe von mindestens 70 cm verlegt wird. Der Erdboden sollte möglichst dauernd feucht bleiben und nicht durch Oberflächenbeläge abgedeckt werden. Das eine Ende eines Banderders muss an einer leicht zugänglichen Stelle aus dem Erdboden herausgeführt werden. Die Verbindungsstelle mit dem Erdungsleiter ist gleichzeitig als Trennstelle für Kontrollmessungen vorgesehen.
Banderder ersetzen metallische Wasserleitungen als Erder, besonders dann wenn diese durch Kunststoffleitung ausgetauscht werden. Der Erder kann in den gleichen Graben ein eingelegt und ins Gebäude eingeführt werden, der so die Wasserleitung als Erder ersetzt. Dabei muss der Erder eine Länge aufweisen, die im entsprechenden Erdreich einen genügenden Erderwiderstand gewährleistet (normalerweise nicht kürzer als 10 m, in feuchtem Erdreich. Der minimale Querschnitt bei Stahl 75 mm und Kupfer 50 mm. Erder mit rechteckigem Querschnitt müssen mindestens 3 mm dick sein.

Ein Banderder kann auch hochkant in einem Fundament eingesetzt werden.

Ein Fundamenterder (FE) bzw. Ringerder verbessert die Wirksamkeit des Schutzpotentialausgleichs und wird zur Schutzerdung und Funktionserdung (Blitzschutzsysteme) eingesetzt. Er besteht aus leitfähigen, verzinkten oder unverzinkten Stahl (Rundstahl mindestens 10 mm Durchmesser oder Bandstahl mindestens 30 x 3,5 mm), das in die Außenseite eines Gebäudefundamentes in den Beton als geschlossener Ring eingebettet wird. Wenn es sich um ein isoliertes Fundament (schwarze oder weiße Wanne) handelt, muss der Erder außerhalb im Erdreich als sog. Ringerder (korrosionsfestem Material [Edelstahl]) angeordnet werden.
Der Fundamenterder muss der DIN 18015-1 und den Technischen Anschlussbedingungen (TAB) der Verteilungsnetzbetreiber (VNB) entsprechen. Der Fundament- bzw. Ringerder ist Bestandteil der elektrischen Anlage (DIN 18014). Die Errichtung darf nur durch einen beim Netzbetreiber eingetragene Installationsbetrieb oder unter dessen Aufsicht durchgeführt werden
Die Armierungsstähle im Fundament können als Erder verwendet werden, wenn der Durchmesser der Stähle mindestens 10 mm beträgt. Bei  der Verwendung von Armierungsstahl mit
8 mm Durchmesser sind zwei nebeneinander liegende Stähle elektrisch gut leitend zu einem Ring um das Gebäude zusammenzuschließen, um den vorgeschriebenen Querschnitt von 75 mm2 zu erreichen. Der Fundamenterder ist mit der Bewehrung in Abständen von 2 m dauerhaft elektrisch leitend zu verbinden. Als Verbindungen sind Schweiß- oder Klemmverbindungen (die Verbindung mit Bindedraht ist nicht zulässig) anzuwenden. Er wird hauptsächlich hochkant montiert. Bei waagerechter Montage ist darauf zu achten, dass er allseits von Beton umschlossen wird.

In ein Betonfundament ohne Armierung oder Armierungsstähle, die nicht den vorgeschriebenen minimalen Durchmesser (8 mm) und Querschnitt (75 mm2) aufweisen, muss einen spezieller Leiter als geschlossener Ring in das Fundament eingelegt werden. Dieser Leiter kann aus Bandstahl (30 x 3 mm - hochkant verlegt) oder Rundstahl (10 mm Durchmesser) bestehen.
Er muss von der Fundamentsohle mindestens. 5 cm distanziert sein, damit er vom Beton vollständig umschlossen und so gegen Korrosion geschützt wird. Damit der Leiter beim Betonieren seine Lage nicht verändert, muss er entsprechend fixiert werden, wozu spezielle Distanzhalter in angemessenen Abständen anzubringen sind
Für die Verbindungen des Leiters zu einem geschlossenen Ring rund um das Gebäude eignen sich Unversal-Klemmplatten, da diese unabhängig vom Leiterquerschnitt sichere und gut leitfähige Verbindungsstellen garantieren.

Vortrag - Fundamenterder nach DIN 18014 + Fundamenterder - DEHN + SÖHNE GmbH + Co.KG
Erdungsprinzipien und Strukturen

Blitzschutzerder
Eine Blitzschutzanlage besteht aus Fangleitungen, Ableitungen und Erder (Stab-, Band- und Fundamenterder). Jede Verbindung zwischen Erder und Ableitung muss eine Trennvorrichtung haben, damit Kontrollmessungen durchgeführt werden können. Die Trennvorrichtung muss mechanisch widerstandsfähig, gegen Witterungseinflüsse und unbefugten Eingriffen geschützt sein.
Ableitungen dürfen auch mit den Armierungen in Betonwänden kombiniert werden, wenn sie von den Fangleitungen bis zum Erder durchgehend und elektrisch gut leitend miteinander verbunden sind. Hier gelten die Vorgaben der Fundamenterder.

Blitzschutz - Solaranlagen
Der Blitzschutz von Gebäuden mit PV-Anlagen
- Prof. Dr.-Ing. Alexander Kern / Dipl.-Ing. Frank Krichel

Empfehlungen - Merkblätter für Blitzschutzfachkräfte

Schutz durch Erden - Woertz AG
Potentialausgleich (neu > Potenzialausgleich)

Ein Potentialausgleich soll Potentialunterschiede (Spannungen), z.B. zwischen Schutzleitern (PEN-Leitern, Null-Leitern), leitfähigen Rohrleitungen, leitfähigen Gebäudeteilen und zwischen Rohrleitungen und Gebäudeteilen untereinander, beseitigen.

Der Hauptpotentialausgleich verbindet folgende leitfähigen Bauteile miteinander:
- Hauptschutzleiter (PEN-Leiter - protective earth neutral - Schutzleiter neutral der Hausanschlussleitung [(TN-System) bzw. PE-Leiter (TT-System)])
- Erdungsleiter
- Blitzschutzerder
- Metallische Wasser-, Abwasser- und Heizungsrohre, Solarleitungen
- Gasrohre
- Antennenanlage
- Fernmeldeanlage
- Andere metallene Bauteile (z.B. zentrale Heizungs- und Lüftungsgeräte, Heizkörper, Bade- und Duschwanne, Wasserarmatur)
- Metallteile der Gebäudekonstruktion (z. B. Stahlträger, Stützen, Gerüste, Leitern, Mauer- und Dachabdeckungen, Balkongitter)
Die Ausbreitung von Fehlerspannungen ist durch alle leitfähige Metallteile im Gebäude möglich bzw. wird durch diese Teile begünstigt. Hier ist es egal, wie die Leitfähigkeit des Materials (Stahl, Kupfer, Zink, Aluminium) ist, denn es besteht ein Potential von 230 V zwischen Erde und der Oberfläche des Materials.
Dieses Potential kann von einem menschlichen Körper (Hand und Füße) überbrückt (elektrischer Schlag) werden, der gefährlich ist und tödlich sein kann. Der Strom, der dort fließt, ist abhängig von verschiedenen Widerständen (trockene oder feuchte Haut, Stromweg). Wenn der Strom größer als 30 mA ist, ist er in der Regel tödlich.

Hauptpotentialausgleich mit PA für ein Badezimmer

Fehler bzw. ein Defekt in der Betriebsisolation, ein Drahtbruch mit Kontakt zu einem leitfähigen Gehäuse und zusammenrostende Kontakte führen zu einem Körperschluss. Ein Körperschluss eines Betriebsmittels (Warmwasserbereiter, Elektromotor; Bügeleisen, Wasserkocher, usw.), wenn ein Betriebsmittel nicht abschaltet, kommt es zu Fehlerspannungen bzw. Spannungsverschleppungen. Hier beginnt die Aufgabe des Potenzialausgleichs, der durch eine niederohmige leitende Verbindung die leitfähigen Rohrsysteme und andere Metallbauteile untereinander und über die Hauptpotentialschiene mit der Erde zu verbinden. Dadurch haben z. B. eine Wasserarmatur und ein Heizkörper das gleiche Potenzial. Es gibt also keinen Spannungsunterschied zwischen einem elektrisch leitfähigen Teil und der Erde, also kann bei einem Fehler keine gefährliche Berührungsspannung bestehen.
Der Potentialausgleich ist ein Zusatzschutz, der erst wirksam wird, wenn die eigentlichen Schutzmaßnahmen versagen oder nicht wirksam werden.

Schutzleiter
Drehstromkabel

Ein Schutzleiter (PE - protective earth oder PEN - protective earth neutralv [Neutralleiter mit Schutzfunktion]).ist ein elektrischer Leiter, der zur Sicherheit  vorhanden ist, z. B. Schutz vor gefährlicher Berührungsspannung und elektrischem Schlag bei einem Fehler in der Elektroinstallation oder an Elektrobauteilen.
Ein Wechselstromkabel besteht aus einem stromführenden Leiter (Phase [live wire] - L1 - braun), Neutralleiter (N - blau) und einem Schutzleiter (PE [protective earth] - grüngelb).
Ein Drehstromkabel hat drei stromführende Leiter (Phasen - L1 - braun, L2 - schwarz, L3 - grau).
Das Kabel am Hausanschluss besteht aus drei Phasen und einem Schutzleiter (PEN [protective earth neutral] - grüngelb).

Schutzeinrichtung

Eine Überstromschutzeinrichtung (Schmelzsicherungen [D- und DO-Sicherung, Geräteschutzsicherung], Leitungsschutzschalter, Motorschutzschalter) soll bei betriebsmäßiger Überlastung und bei einem Kurzschluss den Stromfluss unterbrechen, um eine zu hohe Temperatur am Leiter zu verhindern. Damit der Leiter an keiner Stelle und zu keinem Zeitpunkt über die zulässige Betriebstemperatur erwärmt wird, ist der Leiterquerschnitt so zu wählen, dass er für die vorgegebene Belastung ausreicht. Danach ist die richtige Überstromschutzeinrichtung auszuwählen.
Die Erwärmung und die Strombelastbarkeit eines Kabels bzw. einer Leitung ist abhängig:
1. vom Aufbau
2. von den Werkstoffeigenschaften
3. von den Betriebsbedingungen
Aber auch eine Umgebungstemperaturerhöhung durch Verlustwärme, eine Bündelung mit anderen Kabeln oder Leitungen, Verlegung in Heizungskanälen und durch Sonneneinstrahlung kann die Kabel und Leitungen zusätzliche erwärmen.

Schmelzsicherungen

Das Abschalten eines Überstromes entsteht durch das Abschmelzen des Schmelzleiters in der Schmelzsicherung. Dabei ist die Schnelligkeit des Abschmelzens bzw. der Trennung des Stromkreises von der Höhe des Überstroms abhängig.

Die Schmelzsicherung (D-System [Diazed–Sicherungen] und DO-System [Neozed-Sicherungen]) besteht aus Sicherungssockel, Passeinsatz (Passschraube bzw. Passring), Schmelzeinsatz (Sicherungspatrone) und Schraubkappe. Der Fußkontakt muss immer mit der vom Netz kommende Leitung und die zum Verbraucher führende Leitung mit dem Gewindering des Sicherungssockels verbunden werden. In den Sockel wird eine Passschraube oder die Passhülse (Passring) eingesetzt. Schmelzeinsätze sind zylindrische Hohlkörper aus Porzellan, die mit Quarzsand gefüllt sind. Durch den Quarzsand führen ein oder mehrere Schmelzleiter, die am Kopfkontakt und am Fußkontakt befestigt sind. Der Schmelzleiter besteht aus Silber, Kupfer oder aus Legierungen dieser beiden Metalle. Ein Haltedraht (z. B. aus Konstantan) wird neben dem Leiterdraht vom Fußkontakt zum Kopfkontakt geführt. Am Haltedraht ist über eine kleine Feder ein farbiger Unterbrechungsmelder befestigt, der beim Durchschmelzen des Schmelzleiters und des Haltedrahts abgeworfen wird.
Die Fußkontakte der Schmelzeinsätze haben je nach den vorhandenen Nennströmen verschiedene Durchmesser, damit. wird eine fahrlässige oder irrtümliche Verwendung für zu hohe Ströme verhindert. Schmelzeinsätze für höhere Nennströme passen nicht in Passeinsätze für niedrigere Nennströme.
Die DO-Sicherungen (DO-System) gleichen prinzipiell den D-Sicherungen. Sie haben nur kleinere Abmessungen und die Verlustleistung und Erwärmung ist geringer als beim D–System. Sie können in Schalter/Sicherungskombinationen (Lasttrennschalter) eingesetzt werden. Ein Auswechseln der Sicherungen ist dadurch nur in ausgeschaltetem Zustand des Schalters möglich. Durch die sichere Bedienung bietet sich die Verwendung besonders für die Wohnungsinstallation an, z. B. ein dreipoliger DO–Sicherungslastschalter für die Trennung des Stromkreisverteilers.

 

 

NH-Sicherung
Das NH–System (Niederspannungs-Hochleistungs-Sicherungssystem) hat keine Nennstromunverwechselbarkeit wie es bei dem D- bzw. DO-System der Fall sein kann. Das NH–System wird in Gewerbe- und Industriebetrieben ab 63 A bevorzugt eingesetzt. Es wird aber auch als Zählervorsicherung in Hauptverteilungen und Hausanschlusskästen in Wohngebäuden eingesetzt. Das NH–System besteht aus dem Sicherungsunterteil und dem Sicherungseinsatz mit Grifflaschen.
Ein NH–Sicherungseinsatz besteht aus einem Porzellan-, Kunststoff- oder  Gießharzkörper, an dessen Stirnseiten Kontaktmesser angebracht sind. Im Innern des Körpers  Außer bei Gießharzsicherungen befinden sich ein oder mehrere in Quarzsand  eingebettete Schmelzleiter, die aus Bandmaterial mit hoher Leitfähigkeit (verzinntes oder versilbertes Kupfer, Neusilber) bestehen. Das möglichst genaue Einhalten der vom Hersteller angegebenen Strom-Zeit-Kennlinien wird durch die Fertigungsgenauigkeit der Schmelzleiter erreicht. Art, Form und Material des Schmelzleiters sind von Hersteller zu Hersteller unterschiedlich. Zur Auslösung der Sicherung bei Überlast (bis zum zweifachen Nennstrom) ist der Schmelzleiter miteinem Weichlotauftrag versehen, der bei Erwärmung durch einen Überstrom schmilzt, wobei Lot und Schmelzleiter eine schlechter leitende Legierung als der ursprüngliche Schmelzleiter darstellen, sodass der Schmelzleiter wärmemäßig immer höher beansprucht wird (Grenzstromgebiet). Durch Ausstanzungen, die gleichmäßig oder ungleichmäßig verteilt sein können, werden über die Länge des Schmelzleiters Querschnittsschwächungen erreicht, die bei großen Strömen (ab zehnfachem Nennstrom) eine Aufteilung des Lichtbogens in mehrere kleine Teillichtbögen bewirken. Die Löschung der Teillichtbögen durch den Quarzsand ist dann wesentlich einfacher als die Löschung eines großen Lichtbogens (Kurzschlussstromgebiet). Die Erwärmung des Schmelzleiters bei großen Kurzschlussströmen erfolgt so rasch, dass die Abschaltung erfolgt, bevor der Strom seinen Höchstwert erreicht (Stosskurzschlussstrom).Dieses bedeutet, dass eine Sicherung bei großen Strömen eine strombegrenzende Wirkung hat, die durch den  Durchlassstrom ausgedrückt wird.

 

Auch die Geräteschutzsicherung (Glassicherung oder Feinsicherung) ist eine Schmelzsicherung. Sie werden zur Absicherung von Netzteilen, Fernseh- und Rundfunkgeräten, Messgeräten eingesetzt und sind nur in der Lage, einen begrenzten Kurzschlussstrom abzuschalten.
Man unterscheidet die folgenden Auslöseverhalten:
- FF - superflink
- F - flink
- M - mittelträge (der 1,5-fache Nennstrom wird mindestens 1 Stunde ausgehalten)
- T - träge (beim 2,1-fachen Nennstromwird zwischen 2 Stunden und 30 Minuten
abgeschaltet)
Es gibt Schutzkontaktsteckdosen mit eingebauten Geräteschutzsicherung. Bei einem Fehler im Gerät oder in der flexiblen Zuleitung wird nur das Gerät abgeschaltet und nicht der gesamte Stromkreis.

Durchgebrannte Sicherungen müssen gegen neue ausgewechselt werden. Das Überbrücken oder Flicken von Sicherungen ist verboten, weil dadurch der Schutz der Leitung, des Stromkreises bzw.des Gerätes aufgehoben wird. Wenn eine überbrückte oder geflickte Sicherung die Ursache eines Brandes ist, wird diese als fahrlässige Brandstiftung mit allen Folgen ausgelegt.

Innerer Blitz- und Überspannungsschutz
Nicht nur durch Blitzeinschläge und Überspannungen aus der äußeren Umgebung des Gebäudes, sondern auch Schaltungen im Elektroversorgungsnetz oder witterungsbedingte Netzüberspannungen können zu Schäden an der Hauselektroanlage führen. Das gilt auch für Kommunikationsleitungen. Diese Störungen aus dem Netz können durch einen Überspannungsgrobschutz (Blitzstrom-Ableiter [Typ 1]) direkt am Hauseinspeisepunkt abgefangen werden.
Damit bei einem Blitzschlag nicht gefährlichen Spannungen im Gebäude kommen kann, werden die metallenen Einrichtungen* an der Stelle, wo sie ins Gebäude eintreten, mit der "Haupterdungsschiene" bzw. Hauptpotentialausgleichschiene verbunden (Potentialausgleich).

  • *
  • Fundamenterder bzw. Blitzschutzerder
  • Gas-Hausanschluß
  • Warm- und Kaltwasserrohrleitungen
  • Heizungsrohrleitungen
  • weitere erdverlegte Anlagen (z. B. Tankanlagen)
  • Schirme und Erdungsleiter der informations- und kommunikationstechnischen Leitungen und Anlagen (z. B. Telefon, Kabelfernsehen)
  • Daten-Netzwerk (Schirmung)
  • Antennen
  • weitere Potentialausgleichsschienen
  • weitere Metallteile im Gebäude (z.B. Aufzug)
  • der grün-gelbe Leiter der Stromversorgung
  • Stahlkonstruktionen


Potentialausgleich


Spannungsabbau an den Schutzelementen
Quelle: Brieselang.NET e.K.

 

 

 

 

Übespannungen durch Blitzschlag in das Gebäude oder in der Nähe können durch mehrere hintereinander geschaltete Schutzgeräte (ÜSP - Surge Protective Device SPD [Grobschutz Typ 1 < 4 kV, Mittelschutz Typ 2 < 2,5 kV, Feinschutz Typ 3 < 1,5 kV) unschädlich gemacht werden. So besteht selbst für empfindliche Elektronik keine Gefahr mehr.
Dreistufiges Schutzkonzept
Gegen energiereiche Störungen schützen Blitzstrom-Ableiter (Typ 1). Diese verhindern das Eindringen von Blitzströmen in das Gebäude über die zu schützende Leitung. Dabei treten aber immer noch Überspannungen auf.
Diese werden durch Überspannungs-Ableiter (Typ 2), die die Störspannung auf ein im Allgemeinen ausreichend niedriges Niveau absenken.
Bei besonders empfindlichen Geräten werden spezielle Überspannungs-Ableiter (Typ 3) eingesetzt, die die Störspannung noch weiter absenken auf niedrigeres Niveau .

Innerer BlitzschutzVorbeugender Blitzschutz - Brieselang.NET e.K.

Die Elektroanlage wird in Blitzschutzzonen eingeteilt. Neben dem Überspannungsgrobschutz sind Überspannungsableiter (Mittelschutz) in den Haupt- und Unterverteilungen empfehlenswert.

Feinschutz
Alle elektronischen Geräte sind durch Überspannugen gefährdet. Das betrifft Telefonanlagen, Computer, Drucker, elektronische Steuerungen usw. Diese Stromkreise sollten mit einer geeigneten Feinschutz-Einrichtung
(Typ 3) abgesichert werden. Feinschutz allein ohne vorgeschaltete Ableiter kann bei auftretenden Überspannungen überlastet sein. Welche Absicherungen im Einzelfall vorgesehen werden, muss in jedem Haus gesondert überprüft werden.
Die meisten Versicherungsgesellschaften schreiben einen Blitzschutz und eine jährliche Wartung der Anlage vor.

Voraussichtlich ab Herbst 2016 ist Überspannungsschutz bei allen neuen Gebäuden verpflichtend.
Die neue DIN VDE 0100-443 beschreibt für Deutschland die Entscheidungskriterien, wann Überspannungsschutzmaßnahmen in Anlagen und Gebäuden vorzusehen sind.
Neu formuliert sind die Kategorien, in denen zur Beherrschung der Überspannungen der Einbau von Überspannungs-Ableitern vorgeschrieben wird. Die zukünftige DIN VDE 0100-443 fordert, dass Überspannungsschutz vorzusehen ist, wenn transiente Überspannungen Auswirkungen haben können auf:

  • Menschenleben, z. B. Anlagen für Sicherheitszwecke und Krankenhäuser.
    Öffentliche Einrichtungen und Kulturbesitz, z. B. öffentliche Dienste, Telekommunikationszentren und Museen.
  • Gewerbe- und Industrieaktivitäten, z. B. Hotels, Banken, Industriebetriebe, Handel, Bauernhöfe
  • Große Menschenansammlungen, z. B. in großen (Wohn-)Gebäuden, Kirchen, Büros, Schulen.
  • Einzelpersonen, z. B. in Wohngebäuden und kleinen Büros, wenn empfindliche Betriebsmittel der Überspannungskategorie I + II installiert sind.
  • Gebäude mit der Klassifizierung „feuergefährlich“ z. B. Scheunen, Werkstätten für Holzbearbeitung.

Entsprechend diesen Kriterien muss in allen neuen Gebäuden, auch in Wohngebäuden, ab Herbst 2016 ein Überspannungsschutz eingebaut werden. Quelle: DEHN + SÖHNE GmbH + Co.KG.

Leitungsschutzschalter
Ein Leitungsschutzschalter (Sicherungsautomat) ist gegenüber einer Schmelzsicherung auch nach dem Auslösen durch einen zu hohen Leiterstrom wieder einsetzbar. Sie schützen die Leitungen und Anlagen gegen Überlastung und Kurzschluss.
Leitungsschutzschalter
Photo: ABB

Sie besitzen einen thermischen und magnetischen Auslöser und liegen in Reihe. Wenn Überlastströme auftreten, biegt sich ein Bimetallstreifen durch Wärmeerzeugung durch den Strom durch. Nachdem sich der Bimetallstreifen weit genug gekrümmt hat, entriegelt das Schaltschloss, das die Kontaktstücke mit Hilfe einer gespannten Feder trennt. Das Abschalten von Kurzschlussströmen erfolgt durch den elektromagnetischen Auslöser innerhalb weniger Millisekunden. Dieser besteht aus einer Spule, durch die auch der Laststrom fließt. Von einer bestimmten Stromstärke (Ansprechstrom) an, wird die magnetische Kraft der Spule so groß, dass sie über ihren Anker (Schlaganker) das Schaltschloss unverzögert entklinkt. Ein Festhalten des Schalters mit Hand in Ein-Stellung auf bestehende Überströme ist unmöglich, da die Mechanik des Schalters so gebaut ist, dass die Auslösung wirksam bleibt (Freiauslösung).

Leitungsschutzschalter - ABB

Fehlerstrom-Schutzeinrichtung (RCD)
Quelle: ABB Asea Brown Boveri Ltd

Die Fehlerstrom-Schutzeinrichtung ( RCD - Residual Current protective Device [FI-Schalter]) ist eine ergänzende Maßnahme zur "Schutzerdung und Potentialausgleich" (DIN VDE 0100-410). Ein RCD hat die Aufgabe, Betriebsmittel innerhalb einer Zeit von 0,2 bzw. 0,4 s allpolig abzuschalten, falls durch einen Isolationsfehler eine gefährliche Berührspannung auftritt. Sie schützen gegen das Bestehenbleiben eines unzulässig hohen Berührungsstroms (Berührungsspannung) und sind deshalb ein geeignetes Mittel zur Vermeidung von gefährlichen Stromunfällen (Erdschluss über den menschlichen Körper).
Nur eine normgerechte Auslegung der Elektroinstallation, besonders bei der Schutzerdung und dem Potentialausgleich.ergeben, gewährleisten ein unmittelbares Auslösen des RCD's bei einem unzulässig hohen Fehlerstrom. Bei einfachen Fehlern (also auch bei Feuchtigkeit) wird durch den Erdkontakt eines spannungsführenden Leiters ein Stromkreis über den Schutzleiter oder über die Erde gebildet.
Überstromschutzeinrichtungen (Schmelzsicherungen, Leitungsschutzschalter) werden hauptsächlich zum Schutz von Geräten und Installationen eingesetzt. Sie schützen nur die Leitung und nicht die Menschen.

Über einen Summenstromwandler in der Fehlerstrom-Schutzeinrichtung (RCD) werden die Ströme richtungsabhängig überwacht, die in die zu schützende elektrische Anlage hineinfließen. Beim Auftreten eines Fehlers in der Anlage fließt ein Teil des Stroms nicht über den Summenstromwandler, sondern z.B. über Erde zur Stromquelle zurück. Das im Wandler entstehende Ungleichgewicht wird von der Fehlerstrom-Schutzeinrichtung als Auslösekriterium verwendet.

Mit der Prüftaste kann ein Fehler simuliert werden. Wichtig hierbei, damit kann nur das Auslösen geprüft werden nicht aber die Wirksamkeit des Schutzsystems.
Die Auslösung des FI-Schutzschalters ist vom Betreiber der Anlage bei nicht stationären Anlagen an jedem Arbeitstag und bei stationären Anlagen mindestans alle 6 Monate zu prüfen.
.

Installationszone
Wenn Leitungen (Elektro, Heizung, Wasser, Gas, Lüftung) in Gebäuden verdeckt bzw. unter Putz verlegt werden, dann sollte es Regeln geben, damit sich die verschiedenen Gewerke nicht über die Verlegebereiche streiten und die Leitungen auch später (bei Erweiterungen oder Sanierungsarbeiten) wiedergefunden werden. Nur bei Elektroinstallationen gibt es Regeln (DIN 18015-3 "Elektrische Anlagen in Wohngebäuden"), die die Leitungsführung in normierten Zonen festlegen.
Leider gibt es für Heizungs-, Wasser-, Gas- und Lüftungsleitungen keine festgelegte Installationszonen. Hier haben sich in den Regionen verschiedene Regeln eingeführt. Oder anders gesagt, jede Firma hat eigene Regeln festgelegt, was immer wieder zu Streitigkeiten auf den Baustellen führt, besonders dann, wenn diese ohne fachgerechte Bauplanung erstellt werden. Die fehlenden Regeln können nur durch eine gewerksübergreifende Planung ausgeglichen werden.
Natürlich müssen sich dann alle Firmen an die vorgegebenen Planungen halten, was nur durch eine Bauüberwachung des TGA-Planers (Technische Gebäudeausrüstung) zu einem reibunglosen Bauablauf führt.
Grundsätzlich sollten alle verlegten Leitungen (E-Instllationen, Heizungs-, Wasser- und Lüftungsleitungen) fotografiert und in die Baupläne eingezeichnet werden, damit es bei Erweiterungs- oder Renovierungsarbeiten nicht zu Schäden an Personen oder Baukörper kommt.

Elektro-Installationszonen
Für unter Putz verlegte E-Leitungen und Schalter bzw. Steckdosen sind bestimmte Installationszonen vorgeschrieben. So kann immer die Leitungsführung nachvollzogen werden, wodurch sich die Gefahr verringert, dass z. B. bei dem Bohren von Durchbrüchen oder Dübellöchern oder bei dem Einschlagen von Nägeln die Leitungen nicht beschädigt werden.

Alle verlegten Leitungen (E-Instllationen, Heizungs-, Wasser- und Lüftungsleitungen) sollten fotografiert und in die Baupläne eingezeichnet werden, damit es bei Erweiterungs- oder Renovierungsarbeiten nicht zu Schäden an Personen oder Baukörper kommt.
In der DIN 18015-3 "Elektrische Anlagen in Wohngebäuden" sind die Leitungsführungen und Anordnungen der Betriebsmittel und die Vorzugsmaße bei der Verlegung von Leitungen festgelegt.

Einige einfache Regeln für das Verlegen von Elektrokabel sind:

  • Leitungen in Wänden nur senkrecht oder waagerecht in den vorgegebenen Installationszonen verlegen
  • In Fußböden und Decken dürfen Leitungen auf dem kürzesten Wege verlegt werden
  • Nicht auf Schornsteinwangen (wegen der Erwärmung verringert sich die Lebensdauer der Isolierung)
  • Nicht in Schornsteinzügen
  • Nicht in Lüftungskanälen
  • Nicht in der Nähe von warmen Rohrleitungen und Blitzschutzanlagen

Leitungsverlegung und Installationszonen
Installationszonen nach DIN 18015-3 "Elektrische Anlagen in Wohngebäuden
"
Leitungsführung und Anordnung der elektrischen Betriebsmittel

IP-Schutzarten
Elektrische Betriebsmittel (z. B. Betriebsgeräte, Bauteile, Leuchten, LED-Module) müssen nach DIN EN 60529 einer bestimmten Schutzart angehören, die ihrer Beanspruchung durch Fremdkörper und Wasser entsprechen. Die Schutzarten werden durch einen IP-Code (Ingress Protection - Schutz gegen Eindringen) auf den Typenschildern angegeben. Die Schutzart IPXX bedeutet, dass die Schutzart nicht definiert ist, da das elektrische Betriebsmittel keinem Test unterzogen wurde. Wird die Schutzart nicht angegeben, ist das elektrische Betriebsmittel gemäß IP20 geschützt.

IP-Schutzarten nach DIN EN 60529 (VDE 0470-1)

erster1)
Kennziffer

 Schutzgrad
zweite2)
Kennziffer
Schutzgrad
0
ungeschützt
0
 ungeschützt
1
Geschützt gegen feste Fremdkörper
größer als 50 mm
1
Geschützt gegen Tropfwasser
2
Geschützt gegen feste Fremdkörper
größer als 12 mm
2
Geschützt gegen Tropfwasser unter 15°
3
Geschützt gegen feste Fremdkörper
größer als 2,5 mm
3
Geschützt gegen Sprühwasser
4
Geschützt gegen feste Fremdkörper
größer als 1 mm
4
Geschützt gegen Spritzwasser
5
Staubgeschützt
5
Geschützt gegen Strahlwasser
6
Staubdicht
6
Geschützt gegen schwere See
   
7
Geschützt gegen die Folgen von
Eintauchen
   
8
Geschützt gegen Untertauchen
   
9
Schutz gegen sehr intensivem Wasserstrahl
Zusätzlicher3) und ergänzender4) Buchstabe
A
Geschützt gegen den Zugang mit dem
Handrücken
H
Hochspannungs-Betriebsmittel
B
Geschützt gegen den Zugang mit dem Finge
M
Geprüft auf schädliche Wirkungen durch den
Eintritt von Wasser, wenn die beweglichen Teile
des Betriebsmittels in Betrieb sind
C
Geschützt gegen den Zugang mit Werkzeug
S
Geprüft auf schädliche Wirkungen durch den
Eintritt von Wasser, wenn die beweglichen Teile
des Betriebsmittels im Stillstand sind
D
Geschützt gegen den Zugang mit Draht
W
Geeignet zur Verwendung unter festgelegten
Wetterbedingungen und ausgestattet mit zusätzlichen schützenden Maßnahmen oder Verfahren

1) Die erste Kennziffer hat zwei Bedeutungen. Sie bestimmt, inwieweit das elektrische Betriebsmittel gegen das Eindringen fester Fremdkörper (einschließlich Staub) geschützt ist und gibt auch den
Grad des Berührungsschutzes von Personen an.
2) Die zweite Kennziffer bestimmt den Schutz des elektrischen Betriebsmittels gegen schädliche Einwirkung durch das Eindringen von Wasser.
3) Der freiwillige zusätzliche Buchstabe kann den Schutz von Personen gegen den Zugang zu gefährlichen Teilen des elektrischen Betriebsmittels bestimmen (Berührungsschutz).
4) Der freiwillige ergänzende Buchstabe hinter der zweiten Kennziffer oder dem zusätzlichen Buchstaben kann eine ergänzende Information angeben.

Schutzmaßnahmen gegen gefährliche Körperströme
Grundlagen der Elektrotechnik
HEA - Fachgemeinschaft für effiziente Energieanwendung e.V.

Schutzklassen
Die Schutzklassen sind für alle elektrischen Betriebsmittel in der DIN EN 61140 :- 2007-03 "Schutz gegen elektrischen Schlag – Gemeinsame Anforderungen für Anlagen und Betriebsmittel“ (VDE 0140-1) festgelegt. Zur Kennzeichnung der Betriebsmittel mit der betreffenden Schutzklasse sind Symbole in der DIN EN 60417 definiert.
Teile elektrischer Geräte und Anlagen, die eine für den Menschen gefährliche elektrische Spannung führen, dürfen im fehlerfreien Zustand nicht berührbar sein. Wenn aber Fehler auftreten, die zu einem für Menschen lebensgefährlichen elektrischen Schlag führen können, muss eine geeignete Schutzmaßnahme dieses verhindern.
Die Schutzklasse ist von der mit der IP-Schutzart (Ingress Protection - DIN EN 60529) klassifizierten Schutzart zu unterscheiden.

Schutzklasse I
Die Schutzklasse I gilt für alle elektrischen Betriebsmittel und Anlagenteile mit Schutzleiteranschluss, der an den Schutzleiter der vorhandenen Installation angeschlossen werden muss (z. B. "Schuko-Stecker). Bei dem Versagen der Basisisolierung, wird der Stromkreis abgeschaltet, sodass keine gefährliche Berührungsspannung bestehen bleibt. Dies funktioniert nur mit einem Hauptpotentialausgleich und Überstromschutzeinrichtung (Sicherung) oder Fehlerstrom-Schutzeinrichtung (RCD - Residual Current protective Device [FI-Schalter]).
Schutzklasse II
Bei der Schutzklasse II macht eine doppelte oder auch verstärkte Isolierung Isolationsfehler praktisch unmöglich. Viele Hausgeräte (Küchenmaschinen, Rasierapparate etc.) und Betriebsmittel (z.B. Lichtschalter) sind heute schutzisoliert, da kein Schutzleiter angeschlossen werden kann. Ein Erkennungsmerkmal ist der flache sog. "Europastecker" ohne Schutzleiterkontakt.
Schutzklasse III
Elektrische Geräte, die mit Schutzkleinspannung (max. 50 V AC bzw. 120 V DC) oder mit Schutztransformatoren (z. B. Rasiersteckdosen in Badezimmern) sicher getrennt betrieben werden.


Weiterentwicklung des Personenschutzes - Burkhard Schulze - ZVEH

Den Verbrauchern geht ein Licht auf

Die Ära nach der sukzessiven Abschaffung der Glühbirne, beginnend im Jahr 2009, hält für viele Verbraucher einige Fragen parat. Für welche der drei übrig gebliebenen Varianten man sich am Besten entscheidet, ist für viele ein Rätsel.
Vereinfacht wird diese Entscheidung durch die EU-Richtlinie Lampen (
Verordnung 874/2012/EU), auch die Halogenlampen der Energieeffizienzklasse C im September 2016 vom Markt zu nehmen, nicht. Die dafür genannten Gründe beinhalten hauptsächlich den hohen Stromverbrauch sowie die geringe Haltbarkeitsdauer der Halogenlampen. Der einzig positive Aspekt ist, das im Vergleich zu LED- und Kompaktleuchtstofflampen bessere Licht, auf das die Verbraucher nun auch bald verzichten müssen.
So bleiben in Zukunft nur zwei Möglichkeiten, aus denen man seinen Favoriten herauskristallisieren muss. Fakt ist, dass man im Grunde sowohl mit LED-Lampe als auch mit Energiesparlampen (Kompaktleuchtstofflampe) nicht viel falsch machen kann. Trotzdem unterscheiden Sie sich in nicht unerheblichem Sinne. Die Robustheit, die eine LED-Lampe bietet, kann eine Energiesparlampe (Kompaktleuchtstofflampe) nicht erbringen. Bei häufigem An- und Ausschalten wird diese relativ schnell kaputtgehen. Außerdem sorgt die LED-Lampe unmittelbar für volles Licht und benötigt keine Zeit, um seine volle Kraft zu entfalten.
Dieser Umstand macht die Energiesparlampe (Kompaktleuchtstofflampe) für Räume mit kurzer Aufenthaltsdauer (z. B. Bad), Treppenhäuser oder Flure unattraktiv.
Andererseits zeigen sich die Energiesparlampen (Kompaktleuchtstofflampen) im Vergleich als deutlich preiswerter. Kostet eine gute LED-Lampe zwischen 20 – 40 €, zahlt man für Energiesparlampen (Kompaktleuchtstofflampen) mittlerweile nur noch einen einstelligen Betrag.
Sehr langfristig gesehen würde die LED-Lampe diesen Unterschied aufgrund des etwas besseren Stromverbrauchs zwar wieder aufholen. Jedoch gibt es keine Garantie, dass die Lampe tatsächlich solange hält.
Für beide Lampen gilt: Am Besten aufgehoben sind Sie in Räumen, in denen Sie viel und lange brennen dürfen. So können Sie all Ihre Vorzüge geltend machen, den Raum mit ordentlichem Licht versorgen und dem Verbraucher darüber hinaus beim Einlesen der nächsten Stromrechnung die Laune aufhellen.
Wobei hinzuzufügen ist, dass man mit Lampen keine großen Beträge sparen wird. Viel mehr lohnt es sich heutzutage Stromanbieter zu vergleichen und sich so den besten Tarif für seine Bedürfnisse zu holen.
Trotzdem gilt bei der Entscheidung, welche Lampe angeschafft werden soll, dass jeder Cent wertvoll ist. Deswegen wird zu LED-Lampen geraten, die aufgrund ihrer Robustheit, ihrem minimal besseren Stromverbrauch und ihrer sofortigen Entfaltung des Lichts die beste Alternative zur guten, alten Glühbirne darstellen.

Raumbeleuchtung

Jeder Raum stellt unterschiedliche Anforderungen an die Lichtverhältnisse (Tageslicht, Leuchtmittel). Die richtige Beleuchtung spielt dabei eine wesentliche Rolle, um für eine angenehme Behaglichkeit durch Lichtverhältnisse zu bekommen. Eine gute Ausleuchtung eines Raumes fördert eine hohe Sehleistung und steigert den Sehkomfort, was zu einem Wohlbefinden bzw. einer Behaglichkeit führt. Hier sind die Beleuchtungsstärke und die Reflektionen der angestrahlten Gegenstände die Hauptfaktoren.
Der Nachteil des Kunstlichts im Vergleich zum Tageslicht ist, dass es nicht alle Farbspektren (Spektralfarben [rot, orange, gelb, grün, blau/indigo, violett]) abdeckt. So sehen farbige Gegenstände bei Tageslicht besser aus als bei Kunstlicht und das Tageslicht hat den Vorteil, dass die Energie zur Erzeugung von der Sonne gratis zur Verfügung gestellt wird.
Das Kunstlicht wird immer dann notwendig, wenn Räume durch Tageslicht nicht ausreichend ausgeleuchtet werden können. Dieser Umstand ist vom Wetter, der Tages- und Jahreszeiten abhängig und die Beleuchtungsstärken schwankt zwischen 5.000 Lux im Winter bis zu 20.000 Lux im Sommer.
Die Auswahl geeigneter Leuchtmittel ist aufgrund der Begrenzung in der Darstellung von Farbspektren vom Anwendungsfall entscheidend.
Bei der Beleuchtung mit Licht unterscheidet man, ob der gesamte Raum, ein Raumbereich (z. B. Garderobe) oder ein Platz (z. B. Esstisch, Spiegel, Leselicht am Sessel) beleuchtet werden soll. Dabei ist die jeweils zu leistende Sehaufgabe ausschlaggebend. In der Regel reicht eine einzelne Leuchte nicht aus, zwei bis drei Leuchten und in größeren Räumen auch mehr, sind fast immer die richtige Lösung.
So darf z. B. bei einer eingeschalteten Platzbeleuchtung die Umgebung nicht im Dunkeln liegen. Helligkeit im ganzen Raum erspart den Augen anstrengende Hell-Dunkel-Kontraste. Außerdem darf das Licht nicht blenden (weder direkt, noch indirekt durch reflektierende Oberflächen im Raum).
Die Innenraumbeleuchtung muss, genauso wie die Anordnung der Fenster, schon während der Planungsphase bzw. während der Bauphase geplant werden. Das setzt voraus, dass die Elektroinstallation hinsichtlich der späteren Raumbeleuchtung erfolgen muss, denn eine spätere Lichtgestaltung ist immer ein Kompromiss (man könnte auch sagen, immer ist Mist).
Für die Beleuchtung von Arbeitsplätzen wird die DIN EN 12464-1 "Beleuchtung von Arbeitsstätten in Innenräumen" empfohlen.
Im Wohnbereich eignet sich am besten warmweißes Licht. Mit "Warmweiß" wird die Lichtfarbe der Leuchtmittel bezeichnet. Glühlampen und Halogenlampen haben alle warmweißes Licht oder besonders warmes Licht (soft), bei Leuchtstoff- und Energiesparlampen muss die Lichtfarbe (Neutralweiß [nw] und Tageslichtweiß [tw]) angegeben sein.
Aber nicht nur die Lichtfarbe ist für eine angenehme Atmosphäre ausschlaggebend, so sollte sich z. B. das Licht nicht gleichmäßig im Raum verteilen oder das Licht sollte gedimmt werden können. Hier bieten sich in allen Räumen auch
Spanndecken oder Lichtdecken an.
Heute gibt es geeignete Lichtmanagementsysteme, mit denen unterschiedliche Lichtszenen (z. B. Funktionsbeleuchtung, Stimmungslicht hell, Stimmungslicht dunkel) programmiert werden können.


Faktoren guter Beleuchtung
Quelle: licht.de – eine Brancheninitiative des
ZVEI - Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie e.V.

Die Wirkung des Lichts auf den Menschen
Beispiele für die professionelle Lichtplanung

Für die einzelnen Räume gibt es unterschiedlichen Lichtkonzepte

Wohnzimmer-Beleuchtung
Quelle: licht.de – eine Brancheninitiative des
ZVEI - Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie e.V.

In einem Wohnzimmer sollte mindestens eine Deckenleuchte, in größeren Räumen unbedingt mehrere, oder alternativ Seil- und Stangensysteme oder Stromschienen, die mehrere Lichtpunkte haben, eingeplant werden. Außerdem ist eine Platzbeleuchtung (Sitzgruppe, Einzelsitzplatz, Schreibtisch, Esstisch, Sideboard, Fernseher, HiFi-Geräte, Bilder, Vitrinen und Regale) mit Decken-, Wand-, Steh- und/oder Tischleuchten sinnvoll. Sehr wirkungsvoll ist auch ein indirektes Licht, bei dem aber immer mindestens eine Wand- oder Stehleuchte als Uplight ausgeführt sein sollte.

Beleuchtung im Wohnzimmer

Esszimmer-Beleuchtung
Quelle: licht.de – eine Brancheninitiative des
ZVEI - Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie e.V.

In einem Esszimmer wird am Tisch nicht nur gegessen. Der Raum ist ist oft der Mittelpunkt der Wohnung. Hier trifft sich die Familie, um zu spielen oder gesellig beisammen zu sitzen oder es kommen Freunde, um zu feiern. Die Beleuchtung sorgt dann für die richtige Atmosphäre. Sie besteht aus einem durchdachtem Zusammenspiel der Esstischbeleuchtung kombiniert mit weiteren im Raum verteilten Leuchten (Stehleuchten, Tischleuchten).
Hier bietet sich warmweißes Licht an, die es inform von LEDs, Glühlampe (Kerze, Globe) und Energiesparlampen gibt. Wegen des besonders brillanten Lichts werden auch Halogenlampen eingesetzt, die auch gedimmt werden können.

Beleuchtung im Esszimmer

Schlafzimmer-Beleuchtung
Quelle: licht.de – eine Brancheninitiative des
ZVEI - Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie e.V.

In einem Schlafzimmer muss auf jedem Fall eine Deckenleuchte oder alternativ ein Seil- und Stangensystem oder eine Stromschiene eingeplant werden. Angenehm wirkt diffuses, weiches Licht. Unverzichtbar ist das Licht am Bett inform von Tisch- oder Wandleuchten. Zum Lesen sollten diese mit beweglichen Armen ausgestattet sein. Um den Sehkomfort und die Atmosphäre zu erhöhen, sollten Spiegelleuchten, Bilderleuchten oder Schrank-Einbauleuchten vorhanden sein.

Beleuchtung im Schlafzimmer

 

Kinderzimmer-Beleuchtung
Quelle: licht.de – eine Brancheninitiative des
ZVEI - Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie e.V.

In einem Kinderzimmer bzw. Jugendzimmer die Beleuchtung für den notwendigen Überblick sorgen. um sich sicher im Zimmer zu bewegen. Das kann eine Deckenleuchte (Anbau- oder Einbauleuchte) übernehmen. In größeren Kinderzimmer sind Seil-, Stangen- oder Stromschienensysteme mit mehreren Leuchten und Strahlern besser geeignet. Diese sollten mit Leuchtmittel bestückt werden, die einen großen Ausstrahlungswinkel (wide flood) haben und dimmbar sein.
Für die Hausaufgaben muss ausreichend Licht fürs Lesen und Schreiben zur Verfügung stehen. Deswegen ist eine Schreibtischleuchte die beste Lösung, die in viele Richtungen verstellbar ist. So kann die volle Arbeitsfläche ausgeleuchtet werden, damit das Licht bei Rechtshändern von links und bei Linkshändern von rechts kommt und die Schreibhand keine störenden Schatten wirft.
Wenn ein PC vorhanden ist, dann dürfen keine Reflexe auf dem Computerbildschirm auftreten. Außerdem sollte der Raum ein ausreichendes Beleuchtungsniveau haben, damit der Blickwechsel zwischen dem hellen Bildschirm und dunklen Umfeld nicht anstrengen für die Augen ist. LEDs, Kompaktleuchtstofflampen oder Leuchtstofflampen mit der Lichtfarbe Warmweiß bieten sich hier an.

Beleuchtung im Kinder-/Jugendzimmer

 

Arbeitszimmer--Beleuchtung
Quelle: licht.de – eine Brancheninitiative des
ZVEI - Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie e.V.

In einem wohnlich eingerichteten Arbeitszimmer reichen klassische Wohnraumleuchten. Wenn das Arbeitszimmer beruflich genutzt wird (Home Office), sind für das Büro Leuchten mit Leuchtstofflampe oder LEDs zu empfehlen. In Pendelleuchten mit direkten und indirekten Lichtanteilen sorgen sorgen sie für eine angenehme Lichtstimmung im Arbeitszimmer. Sie geben ihr Licht direkt nach unten und indirekt nach oben ab. Hier kann zwischen drei verschiedenen Lichtfarben (warmweiß, neutralweiß, und tageslichtweiß) gewählt werden. Warmweißes Licht wirkt wohnlich und entspannt. Kühle Lichtfarben mit hohem Blauanteil hingegen aktivieren. Professionelle Beleuchtung macht sich die Eigenschaften von biologisch wirksamen Licht zu nutze, das für Wohlbefinden sorgt und motiviert.

Beleuchtung im Arbeitszimmer

Flur-/Dielen- Beleuchtung
Quelle: licht.de – eine Brancheninitiative des
ZVEI - Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie e.V.

In einem Flur oder einer Diele sollte die Beleuchtung den gesamten Raum erhellen und zum Hereinkommen einladen. Die Anordnung der Leuchtmittel sollten funktional und dekorativ sein. Das optimale Lichtkonzept ist eine Kombination aus einer Grundbeleuchtung (Deckenleuchte [Anbau- oder Einbauleuchte]), Garderoben- und Spiegelbeleuchtung mit warmweißem Licht von LED-Leuchten oder Energiesparleuchten.

Beleuchtung im Flur und Diele

 

Küchen-Beleuchtung
Quelle: licht.de – eine Brancheninitiative des
ZVEI - Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie e.V.

In einer Küche ist mindestens eine Deckenleuchte für die Grundbeleuchtung notwendig. An den Arbeitsplätzen sind z. B. unter den Hängeschränken montierte Leuchten und Einbauleuchten in der Dunstabzugshaube, in Regalen oder Vitrinen einzusetzen. Wenn ein Esstisch vorhanden ist, sind höhenverstellbare Pendelleuchten zu empfehlen.

Beleuchtung in der Küche

Bad-Beleuchtung
Quelle: licht.de – eine Brancheninitiative des
ZVEI - Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie e.V.

In einem Badezimmer oder einer Dusche gehören eine Deckenleuchte oder/und Anbauleuchten und zwei, links und rechts vom Spiegel montierte, nach vorne blendfrei abgeschirmte Wandleuchten (Spiegelleuchten) zur Mindestausstattung. Die Leuchtmittel sollten eine warmweiße Lichtfarbe haben, was als angenehm wohnlich empfunden wird. Soll das Licht aktivierend auf den Körper wirken, dann sind Leuchtmittel mit hohem Blauanteil einzusetzen. Diese fördern die Bildung des Hormons Serotonin und macht dadurch morgens schneller wach.
Auch die Fliesen beeinflussen die Auswahl der Beleuchtung. Da dunkle Fliesen weniger Licht reflektieren, müssen mehr Leuchten oder stärkere Leuchtmittel eingesetzt werden als in hell gefliesten Bädern.
Alle Leuchtmittel müssen für den Einsatz in Feuchträumen zugelassen sein.

Beleuchtung im Badezimmer

Die Lichtquellen sind Körper die Licht selbst erzeugen, also der Ursprungsort von Licht. Hier unterscheidet man zwischen natürliche Lichtquellen (z. B. Sonne, Feuer, Blitze, Polarlicht, Glühwürmchen) und künstliche Lichtquellen (z. B. Kerze, Glühlampe, LED [Leuchtdiode], Halogenlampe, Leuchtstoffröhre, Öllampe, Laser). Lichtquellen werden auch in thermische Strahler und nicht thermische Strahler unterteilt.

Licht ist der Anteil der elektromagnetischen Strahlung, der für das menschliche Auge sichtbar ist. Lichtquellen unterscheidet man grundsätzlich zwischen thermischen und nichtthermischen Strahlern.
Thermische Strahler (z. B. Sonne, Kerze, Glühbirne) erzeugen ein kontinuierliches Lichtspektrum.
Bei einem nichtthermischen Strahler können Moleküle und Atome durch Zufuhr von Energie unterschiedlicher Provenienz in einen angeregten Zustand versetzt werden. Geht dann der angeregt wieder in den Grundzustand (Rekombination) so wird die Differenz der Energie wieder freigesetzt.
Im Gegensatz zum kontinuierlichen Spektrum des thermischen Strahlers entstehen auf Grund der Prozessabläufe diskontinuierliche Spektrallinien oder -banden. Gasentladungen in verdünnten Gasen zeigen sehr scharfe Spektrallinien, bei Gasen unter Druck (Hochdruck-Metalldampflampen) verbreitern sich die Linien. Die anregende Energie kann auf unterschiedlichen Energieformen zur Lichtquelle führen. Bei Glühwürmchen oder dem Leuchtstab führt die chemische Reaktion zur Reaktion und der Lichtabgabe. Leuchtdioden, Gasentladungslampen und EL-Folien erhalten mittels Gasentladung oder Elektrolumineszenz die Funktion als Lichtquelle durch elektrischen Strom.

Leuchtmittel

Alle elektrischen Betriebsmittel und elektrischen Verbraucher, die Licht erzeugen, sind Leuchtmittel. Dazu gehören auch alle Gegenstände, die durch chemische oder physikalische Vorgänge (z. B. Leuchtfeuer, Öllampen, Petroleumlampen, Gaslicht, Leuchtstab, Knicklicht) Licht erzeugen.
Im Gegensatz zu den moderne Leuchtmitteln (Leuchtdioden, Kondensator-Leuchtfolien), die massiv mit Kunststoff umhüllt sind, benötigen die meisten traditionellen elektrischen Leuchtmittel eine gasdicht abschließende Hülle aus Glas (Glaskolben, Glasröhren).
Die Leuchtmittel sind in den meisten Fällen in einer Leuchte untergebracht. Diese können auch weitere Betriebsmittel (Schalter, Vorschaltgerät, Zündgerät, Dimmer, Starter, elektrischen Anschlusseinrichtungen) enthalten, um das Leuchtmittel betreiben zu können.
Da die meisten Leuchtmittel eine kürzere Lebensdauer haben als die Leuchten, in denen sie betrieben werden, werden sie mit Schraub-, Bajonett- und Stecksockel hergestellt, um sie ohne Werkzeug auswechseln zu können.
LED-Leuchtmittel können durch eine entsprechende Sockelung direkt als Ersatz für Glühlampen eingesetzt werden.
Datenangaben
-
elektrische Leistungsaufnahme (Nennleistung)
- Lichtausbeute (Wirkungsgrad; Angabe in Lumen/Watt)
- Lichtstrom in Lumen (Gesamtmenge an abgegebenem Licht)
- Lichtstärke (Lichtstärke auf Raumwinkel bezogen)
- Farbwiedergabeindex
- Fassungs- bzw. Sockeltyp
- Betriebsspannung (Nennspannung)
- Betriebsstrom (Nennstrom)

Übliche Leuchtmittel
-
Glühlampen
-
LED (Leuchtdioden)
- Halogenlampen

-
Leuchtstofflampen
-
Energiesparlampen
-
Gasentladungslampen
-
Xenon-Bogenlampen
-
Projektionslampen

Eine Glühbirne wurde nach ihrer Wattzahl ausgewählt. Seit dem Glühbirnenverbot muss sich der Verbraucher an neue Begriffe gewöhnen. Die neuen Lampen werden mit Lumen (ln) und Kelvin (K) auf den Verpackung angegeben.
Die Bezeichnung "Lumen" gibt die Helligkeit an. Ein vergleichbar Ersatz für eine 60-Watt-Glühbirne sind
- eine Kompaktleuchtstofflampe
(Energiesparlampe) mit 630 Lumen (11 W) oder 850 Lumen (15 W)
- eine LED-Lampe (Energiesparlampe) mit 470 Lumen (8 W), 650 Lumen (12 W) oder 806 Lumen (12 W)
- eine Halogenlampen mit 630 Lumen (42 W) oder 840 Lumen (53 W)

Die Bezeichnung "Kelvin" sagt etwas über die Lichtfarbe (Farbtemperatur) aus.
- 2700 bis 3300 Kelvin ergeben ein gemütliches Licht mit einem warmen Weiß und werden im Wohnzimmer und Schlafzimmer eingesetzt.
- 3300 bis 5300 Kelvin ergeben ein helles Weiß und sind vorteilhaft z. B. am Schreibtisch oder als Leselampe.
- >5300 Kelvin ergeben ein Tageslichtweiß und eignet sich besonders in der Küche.
Glühbirne/Glühlampe/Glühlicht
Der Beschluss der EU, die Produktion und den Verkauf der Glühbirnen zu verbieten, ist vollkommen überzogen. Die Kosten für die Beleuchtung eines privaten Haushalts belaufen sich auf 1,5 % des Energiebedarfs. Die EU-Kommission begründet ihr Verbot damit, dass ca. 95 % der Energie einer Glühlampe als Wärme freigesetzt werden und die Lichtausbeute nur ca. 5 % ist. Aber nur die Glühlampe hat ein sonnenlichtähnlicheres Spektrum.  So hat z. B. eine moderne Halogenglühlampe bei einer Farbtemperatur von 3200 K (Kelvin) einen sichtbaren Anteil von über 10 % und der visuelle Wirkungsgrad einer Halogenglühlampe mit Wärmerückgewinnung liegt bei etwa 15 %. Der Wirkungsgrad der Energiesparlampe liegt bei max. 30 %. > Glühbirnen-Aus wird zur Farce
Quelle: Quelle: Phrontis/Wikipedia
Im 19. Jahrhundert lösten die Gaslampen die Kerzen und die Petroleum- oder Öllampen ab. Gleichzeitig wurde versucht, mit elektrischem Strom Licht durch glühende Drähte zu erzeugen. Es wurde mit Platindrähten und Kohlestiften experimentiert.
Hierbei wurden aus Glaskolben die Luft ausgepumpt, um die Oxidation zu vermeiden. Aber das Platin verglühte sehr schnell und die Vakuumpumpen konnten kein ausreichendes Vakuum herstellen.
Ein weiteres Problem war die Stromversorgung, weil nur Batterien zur Verfügung standen. 1866 entdeckte Werner von Siemens das Prinzip des Dynamos und durch Dynamomaschinen (Lichtmaschine), die mit einer Dampfmaschine angetrieben wurden, konnte ein konstanten Stromfluss geliefert werden.
Danach gab es viele Entwicklungen, bis Thomas Alva Edison 1880 das Basispatent für die Glühlampe erhielt. Die Entwicklung ging immer weiter. So hat z. B. 1911 Irving Langmuir entdeckt, dass durch die Verwendung eines Argon-Stickstoff-Gemischs in einer Glühlampe die Lebensdauer des Wolfram-Glühfadens verlängert wird. Und 1936 wird Krypton als Füllgas benutzt. 1958 wird erstmals Xenon für Hochleistungslampen verwendet.

Da die meisten Glühlampen einen birnenförmigen Kolben haben, werden sie auch als Glühbirne bezeichnet.
In einem mit Gas (Edelgas(Argon)-Stickstoff-Gemisch) gefüllten Glaskolben, der den Draht vor einer Verbrennung an der Luft schützt, .wird durch einen Glühfaden bzw. Glühwendel (z. B. Wolframwendel) elektrischer Strom geleitet und dadurch zum Glühen gebracht, wodurch eine Lichtemission (Helligkeit) entsteht. Die Glühwendel ist auf einem Traggerüst befestigt, welches vom gläsernen Quetschfuß gehalten wird. Der Strom wird über den Gewindesockel (E27 oder E14) durch die Entladungsröhre und den Quetschfuß zum Traggerüst in die Glühwendel geleitet. Glühlampen mit höheren Leistungen haben zusätzlich einen Wärmereflektor, damit die Fassung nicht zu warm wird.

Die "normale" Glühlampe geht auf die Entwicklung von Edison zurück. Deshalb werden die kleinen Gewinde mit E(dison)14, ein normales Gewinde (Abbildung) E(dison)27 und ein großes Gewinde (mit mehr als 200 W Leistungsaufnahme) E(dison)40 bezeichnet..
Der Nachteil der Wolfram-Glühbirnen ist der hohe Einschaltstrom. Dabei fließt ein 5 bis 10 mal höherer Strom zum Zeitpunkt des Einschaltens als für den späteren Betrieb erforderlich sind. Weil Wolfram ein s. g. Kaltleiter ist, nimmt er Widerstand im Metall bei höheren Temperaturen zu. Deshalb gehen die meisten Glühbirnen beim Einschalten der Lampe kaputt. Auch Spannungsschwankungen und Erschütterungen im Betrieb führen zur Verkürzung der Lebensdauer.
Ein Vorteil der Glühlampen ist die Lichtfarbe. Die Farbtemperatur liegt zwischen ca. 2300 K bis zu ca. 2700 K (Kelvin). Diese Temperatur wird als angenehm und gemütlich empfunden. Es ist im Vergleich zum Sonnenlicht wesentlich gelblich/rötlicher als das Tageslicht, dessen Farbtemperatur bei etwa 5000 bis 6500K liegt. Die Farbtemperatur von Glühlampen ist davon abhängig, welche Spannung an der Glühbirne anliegt. Eine höhere Spannung bedingt dabei eine höhere Farbtemperatur der Glühbirne, senkt aber gleichzeitig auch die Lebensdauer von Glühbirnen erheblich ab.
Leifi - Ernst Leitner, Uli Finckh, Frank Fritsche
Wenn es keine Energiesparlampen oder LED-Leuchtmittel sein sollen, dann gibt es folgende Alternativen zu den Standard-Glühlampen:
  • Standard-Hochvolt-Glühlampen
  • Krypton-Hochvolt-Glühlampen
  • Hochvolt-Halogenglühlampen
  • Niedervolt-Halogenglühlampen
  • Niedervolt-Halogenglühlampen mit Wärmerückgewinnung
Energiesparlampe

Als "Energiesparlampe" dürfen nur Lampen bezeichnet werden, die unabhängig von der Lichterzeugungstechnik eine bestimmte Energieeffizienz aufweisen. Dies gilt nur für einen Teil der Kompaktleuchtstofflampen und LED-Lampen. Gegenüber einer Standardglühlampe braucht eine Energiesparlampe deutlich weniger Elektroleistung, um gleichviel Licht (weniger Watt für gleich viel Lumen) zu liefern.
Seit dem 1. September 2010 darf eine Lampe nur noch dann als Energiesparlampe werden, wenn die Energieersparnis, je nach Eigenschaften der Lampe, umgerechnet 70 bis 80 % im Vergleich zu einer Standardglühlampe beträgt. Dies erreichen Lampen, die die Energieeffizienzklasse A (zum Teil auch Klasse B) haben.

Gleiche Helligkeit mit geringerer Leistungsaufnahme
Energiesparlampe
Standard-Glühlampe
7 Watt*
25 Watt
10 Watt*
40 Watt
15 Watt*
60 Watt
20 Watt*
75 Watt
25 Watt*
100 Watt

* Die Werte können je nach Hersteller oder Lampentyp abweichen.
Im Handel werden auch Energiesparlampen mit anderen Leistungen (4, 12 oder 18 Watt) angeboten.

Die Kompaktleuchtstofflampen haben je nach Lampentyp eine mittlere Lebensdauer* von 6.000 bis 15.000 Stunden und eine Energieeinsparung bis ~ 80 % gegenüber einer Standardglühlampe.  Sie brauchen sie zwischen 15 Sekunden und mehreren Minuten, um hell zu werden und sind teilweise dimmbar. Sie werden vor allem in Schlaf-, Wohn- und Kinderzimmer (mit Schutzkolben) eingesetzt.
Die LED-Lampen haben eine Lebensdauer* bis zu einem bestimmten Verlust der Leuchtkraft im Vergleich zur Standardglühlampe von 5.000 bis 25.000 Stunden und Energieeinsparung bis ~ 85 Prozent. Sie sind teilweise dimmbar und für alle Wohn- und Arbeitsbereiche geeignet.
* Dies ist die Zahl an Brennstunden, nach der die Hälfte der Lampen noch funktionsfähig ist.

Kompaktleuchtstofflampe

Kompaktleuchtstofflampen haben eine Lichtausbeute von ca. 50 lm/W (Glühlampen - 10 bis 15 lm/W, Halogenlampen - 10 bis 20 lm/W, LED-Lampen - 50 bis 80 lm/W). Dadurch sind die Betriebskosten und Umweltbelastungen bei der Stromerzeugung erheblich niedriger, aber der Energiebedarf für die Herstellung (Graue Energie) ist erheblich größer als bei einer Glühlampe. Der Energieverbrauch im Betrieb ist geringer und dadurch ist die Lampe trotz der hohen Anschaffungskosten bezogen auf eine vergleichbare Lebensdauer mit der Glühlampe eine wirkliche Energiesparerin.
Die Kompaktleuchtstofflampe wird aufgrund der hohe Energieeffizienz (Energieeffizienzklassen A oder B) neben der LED-Lampe auch Energiesparlampe genannt.
Da die Kompaktleuchtstofflampen giftiges Quecksilber enthalten, das bei einem Zerbrechen der Lampe in die Raumluft oder in die Umwelt gelangen kann, wenn die Lampe nicht ordnungsgemäß entsorgt wird. Der Streit über die angebliche enorme gesundheitliche Gefährlichkeit von Kompaktleuchtstofflampen ist noch nicht entschieden.


Kompaktleuchtstofflampen mit Schraub- und Stecksockel

 

Positive Aspekte
Die Lebensdauer einer Kompaktleuchtstofflampe liegt zwischen 5.000 bis 10.000 Stunden (ca. 1000 Stunden - Glühlampe). Aber eine mangelnde Qualität des Vorschaltgeräts (häufigem Ein- und Ausschalten) und der Betrieb bei zu hoher Umgebungstemperatur verringern die Lebensdauer erheblich. Auf der anderen Seite berichten einige Testberichte über einen einwandfreien Betrieb nach über 90.000 Schaltvorgängen. Bei  einigen Produkten wird auch von einer geplanten Obsoleszenz gemunkelt.
Vorteilhaft ist die geringere Wärmeentwicklung der Kompaktleuchtstofflampe. So reduziert sich z. B. der Energieaufwand einer Klimaanlage für klimatisierte Räumen und nicht klimatisierte Räume werden mit diesen Lampen im Sommer weniger erwärmt.

Negative Aspekte
Einige Kompaktleuchtstofflampen erreichen trotz elektronischer Vorschaltgeräte ihre volle Helligkeit nach dem Einschalten erst nach einer Aufwärmphase von ein bis zwei Minuten. Davor sind sie erheblich weniger hell. Bei anderen Typen ist dieser Effekt viel schwächer.
Ein störendes Flimmern (schnelles Oszillieren der Helligkeit) tritt oft bei Lampen schlechter Qualität oder am Ende ihrer Lebensdauer auf. Normalerweise wird dies jedoch von den elektronischen Vorschaltgeräten zuverlässig verhindert. Periodische Helligkeitsschwankungen (mit 100 Hz und auch höheren Frequenzanteilen) sind in der Regel messbar, aber nicht wahrnehmbar.
Die meisten Kompaktleuchtstofflampen sind nicht dimmbar. Der Einsatz von Dimmern (basierend auf einer Phasenanschnittsteuerung) ist nicht möglich. Es gibt aber auch diverse dimmbare Modelle.
Da die Kompaktleuchtstofflampen
meistens deutlich größer als Glühlampen sind passen sie nicht in die vorhandenen Leuchten oder sie ragen weit aus dem Lampengehäuse raus.
Leider gibt es aber einige Lampen, die störende Summtöne bei dem Betrieb mit Dimmern von sich geben. Aber die meisten Kompaktleuchtstofflampen arbeiten lautlos.
Das Spektrum des Weißlichts von Kompaktleuchtstofflampen ist deutlich strukturiert und unterscheidet sich dadurch von den Spektren des Sonnenlichts und Glühlampen. Dadurch können die Farben von den beleuchteten Objekten etwas verfälscht wahrgenommen werden. Für den Einsatz in Wohnräumen oder Büros ist dieser Effekt nicht relevant.

Kompaktleuchtstofflampen - OSRAM GmbH
Hinters Licht geführt: Energiesparlampen - die viele Nachteile der Energielampen werden nicht genannt
Umweltbundesamt warnt vor Gefahren durch Energiesparlampen

LED
Eine Leuchtdiode (LED [Light Emitting Diode]) ist energieeffizient und langlebig. Die Lebensdauer von LED liegt bei ca. 50.000 Stunden, sie fallen im Gegensatz zu anderen Lichtquellen sehr selten aus, aber der Lichtstrom nimmt über die Betriebsdauer leicht ab. Sie sind praktisch wartungsfrei.
Grundprinzip einer LED
 

Eine LED besteht aus mehreren Schichten (Layer) halbleitenden Materials. Beim Betrieb der Diode mit Gleichspannung wird in der aktiven Schicht Licht erzeugt. Das erzeugte Licht wird direkt oder durch Reflexionen ausgekoppelt. Im Gegensatz zu Glühlampen, die ein kontinuierliches Spektrum aussenden, emittiert eine LED Licht in einer bestimmten Farbe. Die Farbe des Lichts hängt vom verwendeten Halbleitermaterial ab. Überwiegend werden zwei Materialsysteme (AllnGaP und InGaN) benutzt, um LED mit hoher Helligkeit in allen Farben von Blau bis Rot und mittels Lumineszenzkonversion auch in Weiß zu erzeugen. Dabei sind unterschiedliche Spannungen erforderlich, um die Diode in Durchlassrichtung zu betreiben.

 

LED's sind Halbleiterkristalle. Je nach Zusammensetzung der Kristallverbindungen geben sie Licht in den Farben Rot, Grün, Gelb oder Blau ab, wenn Strom durch sie hindurch fließt. Mit Hilfe einer zusätzlichen gelblichen Leuchtstoffschicht erzeugen blaue LED auch weißes Licht (Lumineszenzkonversion). Eine weitere Methode zur Erzeugung von weißem Licht besteht darin, rote, grüne und blaue Leuchtdioden (RGB) zu mischen. Dies kommt vor allem dort zum Einsatz, wo es nicht in erster Linie um allgemeine weiße Beleuchtung geht, sondern vielmehr um dekorative Effekte mit unterschiedlichen satten Farben.
Mit den drei RGB-Farben lassen sich beliebig viele Farbtöne durch Variation der Anteile der Einzelfarben mischen. Die LED-Beleuchtung kann auf diese Weise faszinierende Erlebniswelten schaffen.
OSRAM produziert LED in den unterschiedlichsten Weißlichtfarben. Der Bereich erstreckt sich von sehr warmweißen 2700 Kelvin über neutralweiße 4000 Kelvin bis hin zu tageslichtähnlichen kaltweißen 6500 Kelvin. Die Farbwiedergabe (CRI) innerhalb der unterschiedlichen Weißtöne erreicht hierbei Werte von 70 bis weit über 90. Lichtausbeuten von bis zu 130 Lumen pro Watt sind bei den derzeitig verfügbaren Komponenten möglich.
Vorteile der LED-Technologie:
- Niedriger Stromverbrauch
-
Hohe Effizienz
-
Lange Lebensdauer
-
Stufenlose Dimmbarkeit in Kombination mit einem EVG
-
Kleinste Abmessungen
-
Hohe Schaltfestigkeit
-
Sofortiges Licht beim Einschalten
-
Großer Betriebstemperaturbereich
-
Hohe Stoß- und Vibrationsfestigkeit
-
Keine UV- oder IR-Strahlung
-
Hohe Farbsättigung ohne Filterung
-
Quecksilberfrei

Die moderne Welt der LED-Beleuchtung - OSRAM GmbH
Einsatzgebiete der Leuchtdiode - Hauke Haller

OLED Technologie

Das Grundprinzip der organischen Leuchtdiode (OLED Technologie > Organic Light Emitting Diode) ist der Lumineszenzeffekt. Sie unterscheidet sich von den anorganischen Leuchtdioden (LED) dadurch, dass Stromdichte und Leuchtdichte geringer sind und keine einkristallinen Materialien erforderlich sind.
Die OLED Technologie wird vorrangig für Bildschirme (Fernseher, PC-Bildschirme, Monitore) und Displays (Handy's) eingesetzt werden. Aber auch Module, Panels, Leuchten und großflächige Raumbeleuchtungen (z. B. in Spanndecken, Tapeten), biegsame Bildschirme und elektronisches Papier können Anwendungsbereiche sein.

Bei der OLED Technologie wird auf eine transparente Elektrode (Anode > z. B. Indium-Zinn-Oxid [ITO]), die sich auf einer Glasscheibe oder Kunststoffolie befindet, eine dünne leuchtende Schicht (ein Tausendstel eines Menschenhaars genügt) aus Polymeren angebracht. Darauf kommt eine zweite Elektrode (Kathode > z. B. Magnesium-Silber-Legierung, Aluminium, Calcium, Barium, Ruthenium), die mit einer Glasscheibe oder Kunststoffolieabgedeckt wird. Sobald Strom durch dieses Sandwich fließt, leuchtet der Kunststoff. In der Natur ist dieser Lumineszenzeffekt von den Glühwürmchen bekannt, die ihr gelbliches Licht ein- und ausschalten können.
Vorteile von OLEDs
  • Hohe Helligkeit bei starkem Kontrast
  • Keine Blickwinkelabhängigkeit
  • Videotauglichkeit
  • Weiter Temperaturbereich
  • Vollfarbdisplays und flexible Displays möglich
  • Niedriges Gewicht
  • Kompakte, extrem dünne Bauweise
  • Niedrige Herstellkosten
OLED Struktur
Quelle: Erich Strasser / oled.at
Die Wissenschaftler unterscheiden verschiedene Arten von Lumineszenz. Forscher haben die dahinter stehenden Grundlagen analysiert und festgestellt, dass einige natürliche Polymere Halbleitereigenschaften haben und somit für den Transport elektrischer Ladungen geeignet sind. Solche konjugierte Polymere können mittlerweile künstlich und genau spezifiziert hergestellt werden. Halbleiter und andere elektrische Bauteile sind also bald nicht mehr auf Kristallstrukturen angewiesen sondern können aus Kunststoffen gefertigt werden. Es lassen sich aber auch andere, von kristallinen Halbleitern bekannte Effekte mit konjugierten Polymeren erzielen. Quelle: Erich Strasser / oled.at
Halogenlampe

Eine Halogenlampe ist eine besondere Art von Glühlampe (Halogenglühlampe). Sie darf nicht mit der Halogen-Metalldampflampe verwechselt werden.


Halogenkreisprozess
Quelle: www.hbernstaedt.de


Halogenlampe in klassischen Glühbirnen-Form

Halogenlampe in klassischer Minikerzen-Form

Halogenlampe mit G9-Sockel

Halogenlampen werden besonders dort eingesetzt, wo eine gerichtete sehr helle Abstrahlung gewünscht und das kalte Farbspektrum als nicht störend wahrgenommen wird. Hier bietet sich der Einsatz als Schreibtischlampen oder als Beleuchtung in Badezimmern und Treppenhäusern an.

Die Funktion dieser Lampen beruht auf dem Wolfram-Halogen-Kreisprozess, der durch die Zugabe eines Halogengases (Iod [Jod], Brom) genutzt wird. Dabei wird der Glühfaden wird mit einer hohen Temperatur (ca. 2700 °C) betrieben. Dabei wird ständig Wolfram sublimiert (gasförmig) und bildet mit dem Halogen eine gasförmige Verbindung, die im Kolben zirkuliert. Wenn das Wolframgas wieder in die Nähe des Glühdrahts kommt, zerfällt es und wird wieder metallisches Wolfram, das sich auf dem Glühfaden abscheidet.
Der Glaskolben (temperaturbeständiges Glas, z. B. Quarzglas) ist klein, damit er heiß wird (> 250 °C), weil sich sonst Wolfram auf dem Glaskörper abscheidet und diesen schwärzt.
Der Glühdraht sollte möglichst dick sein, weil sich nicht immer das Wolfram wieder am Draht abscheidet. Deswegen wird der elektrische Widerstand des Glühdrahts relativ niedrig. Dadurch wird ein Betrieb mit einer niedrigen elektrischen Spannung (12 V) und einer entsprechend höherer Stromstärke (Niedervolt-Halogenlampe) notwendig. Bei einer Hochvolt-Halogenlampe (230 V) wird ein dünnerer Glühfaden eingesetzt, was sich aber nachteilig auswirkt, weil die Konstruktion aufwendiger (kleinerer Glaskolben innerhalb eines größeren) und teurer ist. Außerdem ist die Energieeffizienz deutlich niedriger als bei Niedervoltlampen.

Vorteile von Halogenlampen gegenüber der normalen Glühlampe
- höhere Lichtausbeute gegenüber der Glühlampe (bei gleichen Abmessungen) rund 20 lm/W gegenüber 10 bis 15 lm/W)
- höhere Energieeffizienz gegenüber einer normalen Glühlampe bei gleicher Helligkeit ca. 30 % niedrigerem Energieaufwand
- höhere Farbtemperatur ermöglicht eine Farbwahrnehmung, die dem Sonnenlicht (Tageslicht) ähnelt
- höhere Lebensdauer (1500 bis 3000 Stunden)
- starke Abstrahlung von einem kompakten Glühdraht (Einsatz in stark gerichtet abstrahlenden Scheinwerfern und Projektoren)
- sehr kompakte Bauform und dadurch eine größere Flexibilität für das Design von Leuchten

Nachteile von Halogenlampen gegenüber der normalen Glühlampe
- als zu “kalt” empfundenes Licht
- starke Blendwirkung
- schlechte Netzteile reduzieren die Effizienz von Halogenlampen
- eine Netzteil (mit Transformator oder Schaltnetzteil) für die Betriebsspannung von 12 V der üblichen Niedervolt-Halogenlampen notwendig

Ab dem 1. September 2016 wird aufgrund der EU-Richtlinie Lampen (Verordnung 874/2012/EU) die Mindestanforderung für klare Halogenlampen von der von Energieeffizienzklasse C auf B erhöht. Die Erhöhung gilt nicht für Lampen mit G9- oder R7s-Sockel.

Sonderfälle, die nicht vom Glühlampenverbot der EU-Richtlinie betroffen sind

Heatball
Ein HEATBALL® ist keine Lampe, passt aber in die gleiche Fassung (E27)! Besonders nach den Studien und Testuntersuchungen bezüglich der Energiesparlampen wird der Ruf nach den alten "Glühbirnen" in den Größen 75 (Verbot ab 2010) und 100 W (Verbot ab 2009) wieder lauter.
Z. B. in Passivhäusern macht die Wärme, die durch Glühlampen in die Räume eingetragen wird, einen erheblichen Anteil der Heizenergie aus, besonders dann, wenn die Sonne bzw. das Tageslicht als "Wärmequelle" ausfällt. Der Austausch von Glühlampen durch Energiesparlampen nimmt diesen Teil, der nun anderweitig zugefuhrt werden muss. Außerdem tauscht man die Glühbirnen mit die vielen Nachteilen der Energiesparlampen aus.
Heatball®
Quelle: DTG Trading GmbH
Ein Heatball ist ein elektrischer Widerstand, der zum Heizen gedacht ist. Heatball ist Aktionskunst! Heatball ist Widerstand gegen Verordnungen, die jenseits aller demokratischen und parlamentarischen Abläufe in Kraft treten und Bürger entmündigen. Heatball ist auch ein Widerstand gegen die Unverhältnismäßigkeit von Maßnahmen zum Schutze unserer Umwelt. Wie kann man nur ernsthaft glauben, dass wir durch den Einsatz von Energiesparlampen das Weltklima retten und gleichzeitig zulassen, dass die Regenwälder uber Jahrzehnte vergeblich auf ihren Schutz warten.
Aber letztendlich ist der Beschluss der EU, die Produktion und den Verkauf der Glühbirnen zu verbieten, vollkommen überzogen. Die Kosten für die Beleuchtung eines privaten Haushalts belaufen sich auf 1,5 % des Energiebedarfs. Die EU-Kommission begründet ihr Verbot damit, dass ca. 95 % der Energie einer Glühlampe als Wärme freigesetzt werden und die Lichtausbeute nur ca. 5 % ist.
Alternativen sind z. B. Halogenlampen, die ca. 30 Prozent Energie sparen, die aber zum Teil 2016 auch verboten werden. Weil sie wie die Glühlampen mehr Hitze als Licht erzeugen. Eine andere Alternative sind LEDs, also Licht emittierende Dioden. Diese können evtl. die Leuchtmittel der Zukunft werden, sind aber noch zu teuer sind und werden nicht in Massen gefertigt.
Also muss man zur Zeit die Kompaktleuchtstofflampen (Energiesparlampen) verwenden, die nach Herstellerangaben ca. 80 % sparsamer als Glühlampen sein sollen. Nur haben Testreihen ergeben, dass diese Werte in den meisten Fällen nicht stimmen. Außerdem ist das erzeugte Licht nicht angenehm, die Lampen gasen während des Betriebes Giftstoffe (Phenol) aus und sind nur als Sondermüll zu entsorgen, weil in den Lampen viele Giftstoffe (z. B. Quecksilber) enthalten sind, die bei dem Zerbrechen freigesetzt werden.
Hinters Licht geführt: Energiesparlampen - die viele Nachteile der Energielampen werden nicht genannt

Smart Metering - intelligente Verbrauchserfassung

Für den Begriff "Smart Metering" gibt es keine deutsche Übersetzung (intelligente Verbrauchserfassung könnte passen).

Smart Metering
intelligente Verbrauchserfassung
Smart Meter
digitale Verbrauchszähler
Smart Grid
intelligentes Stromnetz

Fernwirktechnik

Zur Fernsteuerung, Fernüberwachung und Fernwartung räumlich entfernter technischer Anlagen wird die Fernwirktechnik eingesetzt. Dabei handelt es sich um signalumsetzende Verfahren.
Fernwirktechnik zur Steuerung industrieller Anlagen wird aufgrund steigender Anforderungen an Verfügbarkeit und Wirtschaftlichkeit zur Überwachung und Steuerung für automatisierte Anlagen, die räumlich weit von der Leitstation entfernt sind, eingesetzt.
Zunehmend wird eine (Fern-)Steuerung der Heizungsanlage per Netzwerk, Internet oder über App's vom Handy (iPhone bzw. Tablet) angestrebt. Sinnvoll sind diese Einrichtungen z. B. für Ferienhäuser bzw. Ferienappartments oder wenn man unregelmäßig nach Hause kommt. Aber auch technikbegeisterte Betreiber sind auf der Suche nach geeigneten Lösungen. Ob es sich als wirklich wichtig und sinnvoll durchsetzt, wird die Zukunft zeigen. Vielleicht handelt es sich hier auch nur ein Hype, wie es vor Jahrzehnten bei dem "SmartHome" (intelligentes Haus) der Fall war, aber durch "Smart Grid" (intelligentes Stromnetz) wieder aktuell wird.
Erst wenn sich die Lebensfähigkeit der Technologie in technischer, ökonomischer und ökologischer herausstellt, erreicht sie den breiten Markt.

Bei der Fernwirktechnik werden die Prozessdaten durch spezielle Datenübertragungsprotokolle sicher über Weitbereichsnetze (Telekommunikationsnetze) geringer Bandbreite und Übertragungsqualität übertragen. Eine Fernwirkanlage besteht aus Prozessbaugruppen (Schnittstelle zwischen Prozess- und Systembus passen die Signalpegel an die Prozessbedingungen an. Ihre Funktion besteht in der Analog/Digital-Umwandlung und der Digital/Analog-Umwandlung von Informationen), einem Systembus einer Steuereinheit bzw. Zentraleinheit und einem Sende-/Empfangskopf , der die Schnittestelle zur Übertragungstechnik bildet.
Einsatzgebiete sind z. B.:
- Fernsteuerung und Überwachung von haus- und betriebstechnischen Anlagen (Heizung, Lüftung, Beschattungen, Fenster, Brandschutzeinrichtungen, Haushaltsgeräte)
- Gefahrenmeldung (Einbruch, Feuer, Notruf)
- Steuerung und Kontrolle des Energieverbrauchs (Gaszähler, Stromzähler)
- Steuern von Versorgungsnetzen (Fernwärme, Gas, Wasser, Strom)
- Steuern von Straßenverkehrsanlagen (Lichtzeichenanlagen, Straßenbeleuchtung, Eisfreihalteanlagen
Folgende Telekommunikationsnetze werden zur Datenübertragung genutzt.

-  Analoges Telefonnetz über Modem
-  Standleitungen (Kupferadern und Glasfaser)
-  Mobilfunk-Netze (D-Netz, E-Netz [ GPRS]), GSM, 900 MHz und 1800 MHz

- 
Private Funknetze
-  Satellitenkommunikation

MAX! Cube, Funk-Heizkörper-Thermostat, Fensterkontakte, Eco-Taster
Quelle: ELV Elektronik AG

Eine kostengünstige Möglichkeit, die Fernwirktechnik zum Steuern einer Heizungsanlage einzusetzen, ist das MAX!-System. Es besteht aus folgenden Komponenten:

- Steuerung über App oder PC-Internet
- Router
- MAX! Cube – Schnittstelle ins Netz
- MAX!-Funk-Heizkörper-Thermostat, Fensterkontakte, Eco-Taster, Wandthermostat

Um diese Technik sinnvoll einzusetzen, sind fundierte Fachkenntnisse, z. B. in der Elektro-, Heizungs-, Kälte- und Lüftungstechnik, eine notwenige Voraussetzung, damit die gewünschten Funktionen voll ausgeschöpft werden können.

 
App für iPhone
Quelle: ELV Elektronik AG
Quelle: ELV Elektronik AG

Das MAX! Cube ist die Schnittstelle in das Netz. Er bildet die Schnittstelle zwischen den per bidirektionalem Funk verbundenen weiteren Komponenten und dem Computer-Netzwerk im Haus. Hier werden alle Konfigurationsdaten gespeichert und arbeite so auch ohne Internet oder PC-Anschluss. Er enthält einige System-Statusanzeigen und gibt Statusmeldungen der Komponenten in das Netzwerk weiter. Diese können dann auf dem jeweiligen Frontend (PC/mobiles Gerät) ausgewertet werden. Der MAX! Cube enthält einen intelligenten Webserver, der bei Netzwerkeinbindung eine automatische Konfiguration vornimmt.
Der MAX!-Funk-Heizkörper-Thermostat ist werkseitig voreinstellt. Über drei Tasten ist jederzeit eine manuelle Bedienung möglich. Wobei bei dem nächsten programmierten Umschaltzeitpunkt der Automatikbetrieb weiterarbeitet.  Eine sogenannte Boost-Funktion sorgt für schnelles Aufheizen, so dass der Raum kurz ab dem programmierten Zeitpunkt aufgeheizt wird. Lernt man einen Fensterkontakt am Thermostaten an, so sorgt dieser für Absenkbetrieb exakt für die Zeit, in der das Fenster zum Lüften geöffnet ist. Per Funk via MAX! Cube und Software-Frontend ist der Thermostat mit einem 7-Tage-Schaltprogramm mit 13 Regelungsphasen je Tag programmierbar.
Der MAX!-Fensterkontakt steuert alle im Raum befindlichen Thermostate gleichzeitig an, wenn er ein Fensteröffnen registriert. Ein solcher Kontakt gehört also an jedes Fenster bzw. an das Fenster, das üblicherweise zum Lüften verwendet wird.
Der MAX! Eco-Taster kann bei dem Verlassen des Hauses bzw. Wohnung/Firma gedrückt werden und alle Thermostate im Haus fahren auf Absenkbetrieb. Es muss also nicht bei einem außerplanmäßigen Absenken die Regelung neu eingestellt werden.

App

Eine App (Applikation) ist eine Anwendungssoftware bzw. ein Anwendungsprogramm oder wird kurz "Anwendung" genannt. Diese ausführbaren Anwendungen werden von einem Arbeitsplatzrechner (Desktop-PC) oder Mobilgerät (Smartphone bzw. iPhone oder Tablet-PC [mobile App]) über einen Webbrowser zugegriffen und laufen im Browser ab. Eine App ist keine Systemsoftware, denn diese benötigen für den korrekten Ablauf eine Rechenanlage mit einem je nach dem Einsatzgebiet bestimmtes Betriebssystem. > mehr

Hausautomation

Die Hausautomation (HA) und im weiteren Sinne die Gebäudeautomation (GA) befasst sich mit den Steuer-, Regel-, Überwachungs- und Optimierungseinrichtungen (Gebäudeleittechnik [GLT]) in privaten Wohnhäusern bzw. Gebäuden (Wohn- und Gewerbegebäude). Hier werden die Funktionsabläufe, die immer gewerkeübergreifend sind, so eingestellt, dass sie automatisch (selbstständig), durchgeführt oder bedient bzw. überwacht weren können. Dazu müssen alle Einstellwerte (Parameter) in eine spezielle Software (Building Management System [BMS]) eingegeben werden. Dazu werden alle Sensoren, Aktoren, Bedienbauteile, Verbraucher und andere technische Einrichtungen im Gebäude miteinander verbunden bzw. vernetzt.
Die Hausautomation (Teilbereich der Gebäudeautomation) befasst sich hauptsächlich mit privaten Wohnhäuser und ist auf erhöhten Wohnkomfort, die Sicherheit der Bewohner und die Überwachung mehrerer Wohnsitze durch die Fernwirktechnik ausgerichtet. Die Automatisierung von öffentlichen Gebäuden und Industriegebäuden soll Energie- und Personaleinsparungen bewirken.
Um diese Technik sinnvoll einzusetzen, sind fundierte Fachkenntnisse, z. B. in der Elektro-, Heizungs-, Kälte- und Lüftungstechnik, eine notwenige Voraussetzung, damit die gewünschten Funktionen voll ausgeschöpft werden können.
Aufgrund des Umfangs der technischen Anforderungen hat sich das technische Facilitymanagement entwickelt.

Die Ziele der Gebäudeautomation sind
-
  die Heizung, Lüftungsanlage oder Klimaanlage bedarfs- und zeitgerecht steuern
-   die Daten für Wartung und Inspektionen aller technischen Anlagen erfassen und evtl. Korrekturen vornehmen
-
  die Verbrauchsdatenerfassung von Wärmezählern, Wasserzählern, Gaszählern und Stromzählern
-
  die Verschattungseinrichtungen in Abhängigkeit von Sonnenlicht und Wind zeit- und bedarfsgerecht steuern
-
  die Beleuchtung bedarfs-, tageszeit- bzw. jahreszeit- und bewegungsabhängig schalten bzw. dimmen
-
  mit Funk- oder Infrarotfernbedienung schalten bzw. dimmen
-
  Zutrittskontrollsysteme realisieren (Sicherheit erhöhen durch die Überwachung von Fenster- und Türkontakten)
-   der Einsatz von Bewegungsmeldern
-
  das Zusammenfassen aller Steuerungsvorgänge im Gebäude (zentral erfassen und anzeigen)
-
  die Fernüberwachung und Fernsteuerung über das Telefonnetz oder über das Internet (Fernwirktechnik)
-
  die Laststeuerung aufgrund der Verbrauchsdatenerfassung durch sequenzielles Einschalten von Beleuchtungen
-
  das Steuern der Mediengeräte, Multiraumsysteme in den Schulungs-, Seminar- und Medienräumen
-
  das Steuerung elektrischer Geräte des Alltags, wie Kaffeemaschine oder Radio

Auf diesem Gebiet gibt es verschiedene Systeme bzw. Begriffe (z. B. HomeMatic, SmartHome, intelligentes Haus).

HomeMatic Software - Systemkonfiguration
Quelle: eQ-3 AG
Möglichkeiten mit HomeMatic
Quelle: eQ-3 AG

Mit der HomeMatic (Hausautomation) können zusätzlich zur Heizungssteuerung auch wiederkehrende Vorgänge im Haus gesteuert und überwacht werden. Über ein Smartphone oder per Fernbedienung werden z. B. Heizung mit Wettereinfluss-Sensoren, Klimaanlagen, Hausbeleuchtung, Türschlossantriebe, Rollläden, Fenster-Aktoren, Garagentore, Brand- und Bewegungsmelder angesteuert.

HomeMatic Zentrale CCU
Quelle: eQ-3 AG

Die Zentrale (CCU) übernimmt vielfältige Steuer-, Melde- und Kontrollfunktionen für alle Bereiche des HomeMatic-Systems.
Die HomeMatic-Einzelgeräte können über die Zentrale miteinander verbunden und am eigenen PC programmiert werden. Für die Software wird ein Standard-Web-Browser (z.B. Internet Explorer ab Version 7) benötigt.
Über die Zentrale können alle HomeMatic-Komponenten aus den Bereichen
- Heizen und Energiesparen
- Verschlusstechnik
- Licht und Leistung
- Sicherheitstechnik
- Wetter

gesteuert und programmiert werden.

Mit Gateways kann das System zusätzlich noch erweitert werden. Mit diesen Produkten ist eine Anbindung von weiteren Systemen und Produkten möglich.

HomeMatic Zentrale CCU

 

 

HomeMatic Funk-Statusanzeige LED16
Quelle: eQ-3 AG

Die Sender und Controller ermöglichen die flexible Steuerung von Empfängern per Fernbedienung, Wandtaster oder durch Installation in vorhandene Elektroinstallationen.

Durch die großen Bandbreite von Sendern ist für jede Anwendung das passende Bediengerät vorhanden. So kann eine schnelle Betätigung im Alarmfall bis hin zur multifunktionalen und flexiblen Steuerung mit einer Mehrkanal-Fernbedienung erreicht werden. Eine klare Kennzeichnung der eingerichteten Funktionen bieten eine einfache und komfortable Handhabung der komplexen Abläufe.

HomeMatic Sender und Controller

 

 

 

HomeMatic Funk-Kohlendioxid-Sensor
Quelle: eQ-3 AG

Für eine genaue Statusanzeige des Hauses müssen viele verschiedene Zustände aufgenommen werden. Diese werden durch eine Vielzahl von Sensoren aufgenommen, mit denen Fenster, Türen, Räume und kritische Situationen überwacht werden können. Relevante Größen wie Umweltdaten, Luftgüte und Temperatur werden von den Geräten zur Steuerung aufgenommen und im System zur Verfügung gestellt. Somit können direkte Abhängigkeiten und Bedingungen in Verbindung mit der Bedienung eingerichtet werden.

Sensoren

 

 

 

 

HomeMatic Funk-Wandthermostat und -Stellantrieb (Set)
Quelle: eQ-3 AG

Für die Umsetzung der Vorgaben und Abläufe im System müssen diverse Geräte im Haus gesteuert werden können. Vom einfachen Schalten über angenehmes Steuern des Lichtes und das Fahren der Jalousien bis hin zum Regeln der Heizung werden spezielle Aktoren eingesetzt.


Für jeden Einsatzort können diese Funktionen in der dafür notwendigen Bauform und Ausprägung genutzt werden. Im Innen- und Außenbereich lassen sich die Aktoren flexibel zwischen den Verbrauchern installieren - ob als Zwischenstecker, Aufputz- und Einbauvariante oder auch in der Installationsdose sowie Zwischendecke.

Aktoren

 

 

HomeMatic Wired RS485 I/O-Modul 12 Eingänge, 14 Ausgänge, Hutschienenmontage
Quelle: eQ-3 AG

Über die Module kann die gesamte Gebäudeelektrik intelligent gesteuert werden. Sie kommunizieren über den HomeMatic-Bus untereinander und sind so programmier- und adressierbar.

Ein Umkonfigurieren des Systems über die Zentrale ist einfach und jederzeit möglich. Da sich jede Komponente individuell konfigurieren lässt, sind nahezu beliebige Szenarien auch nach der Installation ohne Eingriffe in Hardware oder Verkabelung realisierbar.

An jedem RS485-Bus lassen sich bis zu 127 Module betreiben. Die Steuer- und Lastseite der einzelnen Module sind galvanisch voneinander getrennt und lassen unterschiedliche Netzwerktopologien (Busform, Sternform, Mischform) zu. Alle Verbindungen werden in Schraubklemmtechnik vorgenommen.

Wired

 

 

Eine spezielle Software ermöglicht eine Bedienung der Zentrale CCU am PC mit einem Standard-Web-Browser (z. B. Internet Explorer ab Version 7). Die Bedienung am Bildschirm ermöglicht eine komfortable und umfangreiche Konfiguration der Geräte. Alle Funktionen lassen sich bequem am Schreibtisch auswählen.
Die Software unterstützt den Anwender bei der alltäglichen Bedienung und unterstützt ihn bei der Programmierung umfangreicher Automatisierungsaufgaben. Verschiedene Ordnungs- und Sortierkriterien ermöglichen es dem Anwender, auch große Systeme mit vielen Komponenten mit einem Blick zu erfassen. So hat er über die Bedienoberfläche den vollen Zugriff auf das HomeMatic System. Jedes einzelne Gerät, jedes Programm lässt sich über das Software-Interface der Zentrale anzeigen und in Echtzeit sofort verändern.
Übersichtliche Seiten mit intuitiv zu bedienenden Elementen ermöglichen den Zugriff auf das gesamte System. Grafische Komponenten und Symbole erleichtern die Orientierung und steigern die Übersichtlichkeit. Jeder Benutzer kann sich individuelle, auf seine Bedürfnisse zugeschnittene Favoritenseiten erstellen.

Durch die übersichtlich dargestellte Programmierlogik werden auch umfangreiche Aufgaben einfach lösbar. Vorkonfigurierte, professionelle Schaltuhren und Timerfunktionen erleichtern das Erstellen zeitgesteuerter Abläufe. Sensorwerte können geprüft, Schaltzustände abgefragt und Aktionen einfach per Tastendruck ausgelöst werden.
Neben der zentralen Steuerung aller Komponenten über die Zentrale CCU ist auch das direkte Verbinden der Geräte untereinander möglich. Dadurch erreicht man eine unabhängige Verknüpfung, die selbst beim Abschalten der Zentrale ihre Funktionen beibehält. Über die Konfigurationsoberfläche lassen sich alle Parameter der Geräte verändern. Neue Verknüpfungen können angelegt und bestehende gelöscht oder verändert werden.

HomeMatic Software - Systemkonfiguration
Quelle: eQ-3 AG
Um diese Technik sinnvoll einzusetzen, sind fundierte Fachkenntnisse, z. B. in der Elektro-, Heizungs-, Kälte- und Lüftungstechnik, eine notwenige Voraussetzung, damit die gewünschten Funktionen voll ausgeschöpft werden können.
Hausbus_Struktur
Quelle: Dipl. - Ing. Uwe Behrndt

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Dank einzigartiger Systemarchitektur mit gekapselter SPS werden um das intelligente Eigenheim fast alle Wünsche zu niedrigsten Kosten realisierbar.

Automatische Ausfall- und Zustandsmeldungen, Eigendiagnose und Überwachung aller Komponenten, Anzeige in einer Laufschrift auf Bildschirm, Fernwartung/ Diagnose über Netzwerk, Datenakkumulation

Die Software erlaubt umfangreiche Einstellungen einschließlich grafischer Ausgaben auf dem Bildschirm ohne spezielle Programmierkenntnisse, Programmhandbuch ist ausreichend

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SmartHome
Unter dem Begriff "SmartHome" (intelligentes Haus) wird die ganze Bandbreite der Gebäudeautomation zusammengefasst.
Quelle: Deutsche Telekom AG
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Hype  - Erfolg oder Enttäuschung
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Hinweis! Schutzrechtsverletzung: Falls Sie meinen, dass von meiner Website aus Ihre Schutzrechte verletzt werden, bitte ich Sie, zur Vermeidung eines unnötigen Rechtsstreites, mich umgehend bereits im Vorfeld zu kontaktieren, damit zügig Abhilfe geschaffen werden kann. Bitte nehmen Sie zur Kenntnis: Das zeitaufwändigere Einschalten eines Anwaltes zur Erstellung einer für den Diensteanbieter kostenpflichtigen Abmahnung entspricht nicht dessen wirklichen oder mutmaßlichen Willen. Die Kostennote einer anwaltlichen Abmahnung ohne vorhergehende Kontaktaufnahme mit mir wird daher im Sinne der Schadensminderungspflicht als unbegründet zurückgewiesen.
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