Netzwerkschrank und USV planen: Von der Lastliste zur Überbrückungszeit

Die Lastliste ist die einzige belastbare Ausgangsgröße

Ob eine unterbrechungsfreie Stromversorgung mit 500 oder mit 1500 Voltampere richtig dimensioniert ist, entscheidet sich an der tatsächlichen Last, nicht an der Zahl der Geräte im Schrank. Erstellen Sie deshalb zuerst eine Liste: jedes Gerät, das die Versorgung tragen soll, mit seiner Leistungsaufnahme laut Typenschild und mit der Angabe, ob es dauerhaft oder nur zeitweise läuft.

Die Typenschildangabe ist eine Obergrenze, kein Betriebswert. Der belastbarere Weg ist eine Messung: Schließen Sie die vorgesehene Gerätegruppe über ein Energiekostenmessgerät an und lesen Sie die tatsächliche Aufnahme im Normalbetrieb ab, dazu den Spitzenwert beim gemeinsamen Anlauf nach einem Stromausfall. Der Anlaufwert ist die kritische Größe, weil Netzteile mit hohem Einschaltstrom die Versorgung in genau dem Moment überlasten, in dem sie gebraucht wird.

Nicht auf die Versorgung gehören Geräte, die im Ausfall ohnehin nutzlos sind: Drucker, Bildschirme im Wohnbereich, Ladegeräte, Zusatzbeleuchtung. Jedes davon verkürzt die Überbrückungszeit für die Geräte, auf die es ankommt.

Voltampere, Watt und der Weg zur Überbrückungszeit

Versorgungen werden traditionell in Voltampere angegeben, also in Scheinleistung. Verbraucher nehmen Wirkleistung in Watt auf. Zwischen beiden liegt der Leistungsfaktor des Geräts. Ein Gerät, dessen Ausgangsleistung mit einem Leistungsfaktor deutlich unter eins angegeben ist, kann die volle Voltampere-Zahl nicht in Watt liefern; maßgeblich ist immer die kleinere der beiden Grenzen.

Rechnen Sie deshalb in drei Schritten. Erstens: Summe der Wirkleistung aller zu versorgenden Geräte in Watt bilden. Zweitens: prüfen, ob diese Summe unterhalb der in Watt angegebenen Ausgangsleistung liegt, und zwar mit Abstand, weil ein dauerhaft an der Grenze betriebenes Gerät weder Anlaufspitzen noch spätere Erweiterungen verträgt. Drittens: aus der Laufzeittabelle des Herstellers ablesen, welche Überbrückungszeit sich bei genau dieser Wirkleistung ergibt.

Die dritte Größe verhält sich nicht linear. Eine Verdopplung der Last verkürzt die Überbrückungszeit deutlich stärker als um die Hälfte, weil Bleibatterien bei hohem Entladestrom weniger nutzbare Kapazität abgeben. Wer eine längere Laufzeit braucht, erreicht sie deshalb wirksamer durch weniger Last als durch ein größeres Gerät.

Welche Überbrückungszeit Sie tatsächlich brauchen

Die häufigste Fehlannahme lautet, die Versorgung solle den Betrieb über einen längeren Stromausfall aufrechterhalten. Für ein Wohnhaus ist das weder wirtschaftlich noch nötig. Die realistische Aufgabe ist eine andere: kurze Netzausfälle und Spannungseinbrüche im Sekundenbereich überbrücken und bei längerem Ausfall genügend Zeit für ein geordnetes Herunterfahren des Netzwerkspeichers schaffen.

Aus dieser Aufgabe folgt die Auslegung. Benötigt wird die Zeit, die der langsamste angeschlossene Rechner für ein sauberes Herunterfahren braucht, zuzüglich einer Reserve für den Fall, dass die Batterie gealtert ist. Wer darüber hinaus die Internetverbindung über längere Ausfälle halten will, muss dies gesondert begründen und die Rechnung entsprechend erweitern.

Die drei Geräteklassen nach IEC 62040-3

Klasse	Arbeitsweise	Verhalten bei Netzstörungen	Geeignet für
Spannungs- und frequenzabhängig	Verbraucher hängt im Normalbetrieb direkt am Netz, Umschaltung auf Batterie im Fehlerfall	kurze Umschaltzeit, keine Korrektur von Spannungsschwankungen	einfache Heimnetze mit unkritischen Geräten
Spannungsunabhängig	zusätzlicher Regelkreis gleicht Über- und Unterspannung ohne Batteriebetrieb aus	Schwankungen werden ausgeregelt, Batterie wird geschont	Wohnhäuser mit schwankender Netzqualität
Spannungs- und frequenzunabhängig	Verbraucher wird dauerhaft aus dem Wechselrichter gespeist	keine Umschaltzeit, saubere Ausgangsspannung	Anlagen mit hoher Anforderung an Verfügbarkeit

Die Klassifizierung stammt aus IEC 62040-3, die Verfahren zur Angabe und Prüfung der Leistungsmerkmale unterbrechungsfreier Stromversorgungen festlegt. Für ein Wohnhaus ist die mittlere Klasse in den meisten Fällen der richtige Kompromiss: Sie fängt die häufigen Spannungsschwankungen ab, ohne dass ständig die Batterie beansprucht wird, und arbeitet mit deutlich geringeren Eigenverlusten als die dauerhaft wandelnde Bauart.

Der Schrank: Maße, Höheneinheiten und Reserve

Netzwerkschränke folgen der Maßreihe nach IEC 60297-3-100. Die Aufnahmebreite beträgt 482,6 Millimeter, die Einbauhöhe wird in Höheneinheiten gezählt, wobei eine Höheneinheit 44,45 Millimeter entspricht. Diese beiden Maße sind fest; alles andere ist wählbar.

Für die Planung sind drei Größen zu bestimmen. Die Zahl der Höheneinheiten ergibt sich aus dem Bestand zuzüglich einer Reserve; sinnvoll ist mindestens ein Drittel freie Höhe, weil Patchfeld, Switch, Router, Versorgung und später eine Glasfaserkassette nacheinander hinzukommen. Die Einbautiefe richtet sich nach dem tiefsten Gerät zuzüglich des Platzes für Steckverbinder und Kabelbögen dahinter; zu flache Wandgehäuse sind der häufigste Fehlkauf. Und die Wandtragfähigkeit muss zur Gesamtmasse passen, die durch die Batterien erheblich ansteigt.

Wärme ist die zweite Auslegungsgröße

Jedes Watt, das die Geräte aufnehmen, verlässt den Schrank als Wärme. Ein geschlossener Schrank ohne Luftaustausch heizt sich auf, und die Temperatur trifft genau das Bauteil, das am empfindlichsten reagiert: die Batterie. Als Faustregel gilt für Bleibatterien, dass sich die zu erwartende Gebrauchsdauer bei dauerhaft erhöhter Umgebungstemperatur deutlich verkürzt; eine Erwärmung um etwa zehn Kelvin über die Referenztemperatur halbiert sie erfahrungsgemäß.

Planen Sie deshalb den Luftweg mit: Lüftungsöffnungen unten und oben, freier Abstand zur Wand, keine Aufstellung neben Heizkörper oder Wärmeerzeuger, keine Lagerung von Material im Schrank. Prüfen Sie, ob eine geschlossene Glastür wirklich nötig ist. Wo aktive Lüfter nötig werden, kommen Filtermatten und deren Reinigung als dauerhafte Aufgabe hinzu.

Aufstellort und Entsorgung gehören in die Planung

Der Aufstellort muss vier Bedingungen erfüllen: trocken, frostfrei, nicht dauerhaft warm und für Wartung zugänglich. Ein Kellerraum mit Feuchtigkeitsproblem scheidet aus, ein Dachboden mit sommerlicher Hitze ebenfalls. Räume, in denen geschlafen wird, sind wegen der Lüftergeräusche ungeeignet. Fluchtwege bleiben frei.

Planen Sie außerdem den Batteriewechsel von Anfang an ein. Batterien sind Verschleißteile mit begrenzter Gebrauchsdauer, und ihr Austausch ist der einzige regelmäßige Wartungsvorgang der Anlage. Altbatterien dürfen nicht in den Hausmüll; für sie gilt nach geltendem Batterierecht eine Rücknahmepflicht auf Hersteller- und Vertreiberseite. Klären Sie vor dem Kauf, wie der Rücknahmeweg für Ihr Modell aussieht und ob der Batteriesatz überhaupt einzeln beschaffbar ist. Geräte mit fest verbauter, nicht ersetzbarer Batterie sind nach Ablauf der Batterielebensdauer Elektroschrott.

Was Sie festlegen können und wo die Fachkraft übernimmt

Sie können die Lastliste erstellen, die Aufnahme messen, die benötigte Überbrückungszeit aus der Herunterfahrzeit ableiten, Höheneinheiten und Tiefe bestimmen sowie Aufstellort und Zugänglichkeit festlegen. Diese Vorarbeit macht Angebote vergleichbar.

Nicht in Ihre Hand gehört der elektrische Anschluss. Ein metallischer Schrank ist in den Schutzpotentialausgleich einzubeziehen, ein eigener Stromkreis für den Technikbereich ist ein Eingriff in die Verteilung, und die Frage, ob eine Überspannungsschutzeinrichtung vorgeschaltet werden muss, richtet sich nach den Errichtungsbestimmungen der Reihe DIN VDE 0100. Arbeiten an der festen elektrischen Anlage hinter der Messeinrichtung sind nach der Niederspannungsanschlussverordnung einem eingetragenen Installationsunternehmen vorbehalten.