Notlicht-Sicherheitsbeleuchtung

Ein kleiner Überblick

Autor: Rico SchulzDOI: 10.60048/exm20_22

Selbst das hoch industrialisierte Europa ist vor Stromausfällen auch im großflächigen Umfang nicht geschützt. Durch den vermehrten Einsatz von erneuerbaren Energiequellen mit den damit verbundenen Angebotsschwankungen kann es zusätzlich zu Problemen mit der Stromversorgung kommen. Somit ist eine Ersatzstromversorgung sowohl im öffentlichen Bereich als auch in Betriebstätten zwingend erforderlich.

Zentralbatterieanlagen als Sicherheitsbeleuchtungsanlagen bieten einen sicheren Schutz bei Ausfall der Spannungsversorgung das benötigte Beleuchtungsniveau sicher zur Verfügung zu stellen, auch wenn das Hauptversorgungsnetz gerade nicht zur Verfügung steht.

Bild 1: Durchschnittliche Unterbrechungsdauer der Netzversorgung

Die Weiterentwicklung vorhandener, konventioneller Technologien und die Einführung von neuen Technologien in der Gerätetechnik sowie die Einführung der LED in Sicherheits-und Rettungszeichenleuchten haben zu kompakten Systemen geführt, einhergehend mit einer hohen Zuverlässigkeit der Systeme.

Gerade im explosionsgefährdeten Bereichen ist die Einbindung von Sicherheitsleuchten in die Allgemeinbeleuchtung auch aus Kostengründen eine gängige Praxis. Daraus ergeben sich für die Gerätetechnik besondere Herausforderungen bezüglich der Programmierung der Sicherheitsleuchten sowie der Schaltung in Verbindung mit den Leuchten der Allgemeinbeleuchtung. Auch werden dadurch höhere elektrische Verbräuche generiert, welche eine Auswirkung auf die Auslegung der Zentralbatteriesysteme haben.

Bild 2: EXLUX 6009/2 Sicherheitsleuchte mit eingebauter Batterie

Für die Auslegung der Sicherheitsbeleuchtungsanlage gelten normative Vorgaben aus dem Baurecht, dem Arbeitsrecht sowie Vorgaben der EU zur Lichttechnik und Elektrotechnik. Die Vorgaben der Normenschriften gelten sowohl für die Ersatzstromversorgung, die Batterien, die Leuchten, die darin eingebauten Elektronikschaltungen als auch für die wiederkehrenden Tests welche alle in der Sicherheitsbeleuchtungsanlage eingebundenen Komponenten umfassen.

Das Erfüllen der jeweiligen Normanforderungen kann in sehr unterschiedlicher Form erfolgen. Ein sehr konservativer Ansatz, welcher selbst für recht kleine Beleuchtungsanlagen heute durchaus noch sinnvoll sein kann, besteht in der Verwendung selbstversorgte Sicherheitsleuchten. Hier sind die Energiespeicher direkt in die Leuchte integriert. Die ebenfalls in der Leuchte enthaltene Elektronik muss dabei die Steuerung der Lichtfunktion, das Lademanagement für die Batterie und die Netzüberwachung übernehmen, um schnell auf den Batteriemodus umzuschalten.

Die Elektronik steuert weiterhin vollautomatisch die normativ geforderten Testfunktionen (Wochentest zur Überprüfung der Notlichtfunktion, Jahrestest zur Überprüfung der vorgeschriebenen Batteriekapazität). Zur Sicherstellung der Notlichtfunktion im täglichen Betrieb ist die Elektronik so programmiert, dass der Test nicht zeitgleich in allen installierten Leuchten erfolgt. Ein Algorithmus in der Elektronik sorgt dafür, dass die Tests sequentiell gestartet werden. Damit wird sichergestellt, dass sich lediglich eine kleine Anzahl von Sicherheitsleuchten im Falle eines Netzausfalls im Test befinden und die Mehrheit für den eventuellen Notlichtbetrieb mit ausreichender Batterieladung zur Verfügung stehen!

Bild 3: Zentralbatterieanlage mit zusätzlichem Batterieschrank

Die ordnungsgemäße Funktion der Leuchten wird mittels eines Leuchtmelders signalisiert. Mit nur einer roten und einer grünen LED werden alle Betriebszustände der Leuchte gut sichtbar und eindeutig identifizierbar dargestellt. Betreiber von Beleuchtungsanlagen zur Beleuchtung von Arbeitsstätten sind normativ verpflichtet, die ordnungsgemäße Funktion der Sicherheitsleuchten zu prüfen und zu dokumentieren. Das verwendete Prüfbuch muss im Falle einer Überprüfung der prüfenden Behörde vorgezeigt werden. Bei Großanlagen mit mehreren Tausend Sicherheitsleuchten kann dies eine sehr zeit- und ressourcenintensive Maßnahme sein. Daher hat der Markt sehr früh schon nach entsprechend ressourcenschonenden Alternativen gesucht.

Eine normenkonforme Zentralbatterieanlage stellt genau diese Alternative dar. In diesem Fall werden alle Leuchten, welche eine Sicherheitsfunktion übernehmen sollen, durch eine zentrale Steuerungseinheit betrieben. Dabei werden sowohl das „ganz normale Betriebsnetz“ als auch das „Ersatznetz“ über das selbe Kabel gespeist. Die für den Notlichtbetrieb benötigten Energiespeicher werden ebenfalls in der Zentralbatterieanlage direkt platziert oder, falls es die Räumlichkeiten oder die benötigte Batteriekapazität erfordern, in einer von der Zentraleinheit räumlich getrennten Örtlichkeit. Die Umschaltung zwischen den Normalbetrieb und dem Batteriebetrieb erfolgt in der Zentraleinheit.

Die normativ geforderten Batterietests sind in der Anlage integriert und werden automatisch gestartet und in einem internen, digitalem Prüfbuch abgespeichert. In dem Prüfbuch werden zusätzlich auch die Daten der überprüften Sicherheitsleuchten abgespeichert. Um den Status der jeweiligen Leuchte abzufragen, ist eine Kommunikation zwischen der Leuchte und der Zentraleinheit notwendig. Diese erfolgt ohne zusätzliches Kabel über eine „Power-Line –Communication“. In der Praxis bedeutet die, dass dem Energiefluss zur Leuchte ein Kommunikationssignal aufmoduliert wird. Um diese Kommunikation mit einer „ganz normalen Sicherheitsleuchte“ herstellen zu können, wird ein Adressmodul in die Leuchte eingebaut. Über das Adressmodul wird auch die Möglichkeit des Anschlusses eines Lichtschalters gewahrt. Um der Norm entsprechen zu können ist keine physikalische Unterbrechung der Stromversorgung zwischen der Zentralbatterieanlage und der Leuchte selbst zulässig. Diese Forderung entsteht aus dem Fakt, dass eine versehentliche Unterbrechung der Versorgung vermieden werden muss. Das Schaltsignal eines Schalters wird über die Leuchte an die Zentraleinheit übermittelt und die Zentraleinheit schaltet die Leuchte entsprechend der Verwendung. Damit wird die ganz normale Verwendung der Leuchte als Allgemeinbeleuchtung sichergestellt genauso wie die Sicherheitsfunktion garantiert werden kann.

Bild 4: Systemdarstellung der schaltbaren Allgemeinbeleuchtung und der Anbindung der Sicherheitsleuchten im System

Damit bietet eine Lösung der Sicherheitsbeleuchtung mit einer Zentralbatterielösung den höchsten Bedienkomfort für den Betrieb der Beleuchtungsanlage selbst. Aber auch in Bezug auf die Sicherheitsbeleuchtungsanlage bietet die Zentralbatterielösung enorme Einsparpotentiale für den Betreiber. Statt der Platzierung der Batterie in der Leuchte, welche den Umgebungsbedingungen der Leuchte selbst ausgesetzt ist: Umgebungstemperatur, mechanische Belastungen, Feuchtigkeit findet die Platzierung der Batterie im Batterieschrank oder der Zentralbatterieeinheit selbst statt: wahrscheinlich in einem Betriebsraum der Elektrotechnik/ des EMSR Teams. Diese sind zumeist klimatisiert, da weitere in diesem Betriebsraum platzierte Technik dies erfordert. Damit wird die Lebensdauer der Batterie deutlich verlängert. Zudem findet der Batterietausch im sicheren Bereich statt im explosionsgefährdeten Bereich statt. Ein wichtiger Vorteil von Zentralbatterieanlagen ergibt sich aus der Tatsache, dass die Lebensdauer der Batterie in der Zentralbatterieanlage mindestens 10 Jahren betragen muss. Eine Batterie in einer selbstversorgten Leuchte muss laut EN 60598-2-22 lediglich eine Lebensdauer von 4 Jahren aufweisen. Der für den Betreiber relevante Wartungszyklus wird also beim Einsatz einer Zentralbatterieanlage zeitlich mehr als verdoppelt.

Oftmals werden am Markt statt der etwas teureren Zentralbatterieanlagen sogenannte „unterbrechungsfreie Stromversorgungen“ eingesetzt. Diese erfüllen funktional die Versorgung der Sicherheitsleuchten mit einer entsprechenden Versorgungsspannung auch bei Netzausfall. Aber die normenkonforme Überprüfung der Leuchten und das Erstellen eines Prüfbuches können durch diese Anlagen nicht sichergestellt werden. Hierfür steht die Zentralbatterieanlage: Normenkonforme Sicherheitsbeleuchtung, ergonomisch, effizient und kostensparend. STAHL bietet solche Anlagen zusammen mit dazugehörigen Planungsleistungen wie Lichtplanung, Notlichtplanung und TCO Berechnung (Ermittlung der gesamten durchschnittlichen Lebenszykluskosten =Total Costs of Ownership) an und ist damit in der Lage, in jeglicher Hinsicht optimale Lösungen des Kundenproblems zu liefern.