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Lösung mit Köpfchen

ABB verknüpft Beleuchtungssteuerung mit KNX-Feldbus
Lösung mit Köpfchen

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In vielen Anwendungen gilt bei der Allgemeinbeleuchtung die Verknüpfung von DALI und KNX etwa über das DALI-Gateway DGN/S von ABB Stotz-Kontakt schon lange als Stand der Technik. In medizinisch genutzten Bereichen, wo die Patientensicherheit oberste Priorität hat, sind bei der Auslegung einer DALI-basierten Beleuchtungssteuerung vielfältige Szenarien zu berücksichtigen.

Das St. Vincenz-Krankenhaus ist der größte Anbieter von Krankenhausleistungen im Kreis Paderborn. In zehn Fachabteilungen werden jährlich rund 30.000 Patienten stationär versorgt. Um dem aktuellen medizinischen Standard zu entsprechen, ist kontinuierliche Weiterentwicklung unumgänglich – nicht nur hinsichtlich der fachlichen Kenntnisse, sondern auch bei der Infrastruktur. So wurde das Krankenhaus in zwei Baustufen bis ins Jahr 2000 saniert und erweitert. Im November 2013 wurde zusätzlich ein vierstöckiger Erweiterungsbau in Betrieb genommen. Mit dem Bezug des neuen Gebäudes nutzte man gleichzeitig die Chance, Organisation und Abläufe zu überdenken, und so haben 13 Stationen ihre Räumlichkeiten gewechselt. Bei der Gestaltung des Erweiterungsbaus ist sowohl auf ein harmonisches Farbkonzept für eine gesundheitsfördernde „Wohlfühlatmosphäre“ Wert gelegt worden als auch auf hochmoderne Ausstattung, Patientensicherheit und medizinische Überwachung.

Differierende Rahmenbedingungen
Die Basis dafür bildet die elektrische Energieversorgung, die ganz auf die Anforderungen im Krankenhaus ausgerichtet ist. Verantwortlich für die Auslegung zeichnet das Gnuse Ingenieurbüro für Krankenhaustechnik, das sich auf elektrotechnische Anlagen in Kliniken spezialisiert hat. Zu berücksichtigen ist dabei vor allem die Norm DIN VDE 0100-710:2012-10 „Anforderungen für Betriebsstätten, Räume und Anlagen besonderer Art – Medizinisch genutzte Bereiche“. Medizinisch genutzte Bereiche werden in Abstimmung zwischen medizinischem Personal und dem Verantwortlichen für die Arbeitssicherheit in drei Gruppen eingeteilt. In der Raumgruppe 0 lässt sich eine Gefährdung von Patienten durch Unterbrechung der Stromversorgung ausschließen. In medizinisch genutzten Bereichen der Gruppe 1 kann dagegen eine Unterbrechung Patienten gefährden, da hier medizinische Geräte zur Anwendung kommen. Besondere Beachtung erfordern Räume der Gruppe 2 – hierzu gehören z.B. OP- oder Aufwachbereich –, in denen eine Unterbrechung der Stromversorgung während der Behandlung von Patienten Lebensgefahr bedeutet.
Daraus resultieren dezidierte Anforderungen sowohl an die Hauptstrom- als auch an die Ersatzstromversorgung. So muss das Verteilersystem ein schnelles Umschalten auf die Versorgung der Stromquellen für die Sicherheitssysteme ermöglichen. Dafür werden im Erweiterungsbau von der Hauptverteilung im Keller bis in die oberste Etage zwei separat eingespeiste Kabelstränge für die Allgemein- (AV) und die Sicherheitsversorgung (SV) geführt. Letztere besteht aus Funktionserhaltkabeln, die bei Steigetrassen in definierten Abständen mit einer Brandabschottung versehen sind. Dies stellt sicher, dass sie bei einem Feuer fixiert bleiben und ihre Aufgabe 30 bis 90 min weiter erfüllen. Diese strengen Festlegungen in solch sensiblen Bereichen wirken sich auch auf die Beleuchtungssteuerung aus. Daher setzte man in der ersten Phase der Sanierung und Erweiterung bei Krankenhaustechnik ausschließlich auf die 1…10-V-Technik in Kombination mit der KNX-Gebäudesystemtechnik, um den differierenden Bedingungen in den Raumgruppen 0, 1, und 2 gerecht zu werden. Beim Neubau bestand nun die Herausforderung darin, von analoger auf digitale Technik zu wechseln und gleichzeitig die relevanten Kriterien im Krankenhausbetrieb einzuhalten. Denn mittlerweile setzt man vermehrt DALI (Digital Addressable Lighting Interface)-Betriebsgeräte und -Lichtsteuersysteme ein.
Verknüpfung mit der KNX-Welt
Diesen Wechsel verdeutlicht die unterschiedliche Ausstattung der Geschosse. So werden auf der Wahlleistungsstation in der fünften Etage LED-Leuchten über DALI angesteuert. In der Ebene darunter besteht die Kombination aus Leuchten mit T5-Leuchtstofflampen und DALI-Betriebsgeräten. Leuchten mit T5-Leuchtstofflampen sind ebenfalls in der zweiten und dritten Ebene installiert, werden allerdings über 1…10-V-Technik angesteuert. Die Verknüpfung mit der KNX-Welt übernimmt jeweils ein DALI-Gateway mit Notlichtfunktion DGN/S 1.16.1 von ABB Stotz-Kontakt. Das DGN/S von ABB erfüllt exakt die Festlegungen in der Norm DIN EN 62386 „Digital adressierbare Schnittstelle für die Beleuchtung“. Am DALI-Ausgang des Gateways lassen sich bis zu 64 DALI-Teilnehmer anschließen. Aus diesen lassen sich 16 Leuchtengruppen beliebig zusammenstellen, die dann über KNX angesteuert werden.
Definiertes Beleuchtungsniveau
Rund um die Uhr werden die Stationen im Krankenhaus betrieben, die normkonform gemäß DIN EN 12464 und Arbeitsstättenrichtlinie 3.4 ausgeleuchtet werden. Gefordert sind z.B. in den Flurbereichen tagsüber 200 lx sowie nachts bzw. als Sicherheitsbeleuchtung bei einem Netzspannungsausfall 50 lx – in den Patientenzimmern oder an den Schwesterndienstplätzen entsprechend höhere Werte. Die Beleuchtungsstärke wird im Normalbetrieb über die der AV- und der SV-Versorgung zugeordneten Leuchten sichergestellt – im Störfall die reduzierte notwendige Beleuchtungsstärke allein über die SV-Leuchten. Dieses Szenario in einem medizinischen Bereich der Gruppe 0 lässt sich sowohl mit analoger 1…10-V-Technik als auch digital mit DALI verhältnismäßig einfach programmieren. Über Vierfach- und Achtfach-Schaltaktoren SA/S4 16.5.1 bzw. SA/S8 16.2.1 sowie Linien-/Bereichskoppler LK/S4.2 angesteuert oder per „Befehl“ über das DALI-Gateway DGN/S 1.16.1 direkt an das Betriebsgerät übermittelt, schalten sich bei Spannungswiederkehr die Leuchten automatisch wieder ein.
Wesentlich komplexer stellt sich die Situation in Bereichen der Gruppe 2 dar. Hier gilt es, bei einem Netzspannungsausfall ganz zielgerichtet auf die spezielle Situation einzugehen. Leuchten oder Leuchtengruppen sollte das medizinische Personal bei Spannungswiederkehr bedarfsgerecht ein- oder ausschalten können – und dabei muss die Ersatzstromversorgung den Betrieb nicht nur über 30 min, sondern über 90 min oder sogar 24 h sicherstellen. Langjährige positive Erfahrungen bestehen bei dieser Aufgabenstellung mit der 1…10-V-Technik in Kombination mit KNX-Schaltaktoren SA/S. Die nun im St. Vincenz-Krankenhaus ergänzend eingesetzte DALI-basierte Lösung verlangt allerdings einige Kunstgriffe. Da der „DALI-Standard“ nach DIN EN 62386 hinsichtlich Protokoll und Geräteauslegung weniger streng reglementiert ist wie KNX, können Kompatibilitätsprobleme zwischen DALI-Geräten unterschiedlicher Hersteller ebenso wie im Zusammenspiel mit dem normkonformen DALI-Gateway DGN/S 1.16.1 auftreten. Den Ausweg bildet die Aufteilung auf mehrere Leuchtenstromkreise, die über ein DALI-Gateway DGN/S mit der KNX-Gebäudesystemtechnik verknüpft sind.
Mit Fingerspitzengefühl
Die Auswirkung eines Netzspannungsausfalls wird grundsätzlich in der Hauptenergieverteilung „gemanagt“. Die möglichen Strategien müssen allerdings in den Unterverteilungen der einzelnen Stationen „aufgefangen“ werden, d.h. der Planer muss die Szenarien durchspielen und die KNX-Komponenten entsprechend dem gewünschten Schaltungsergebnis einsetzen. Dabei erweist sich das DALI-Gateway DGN/S als intelligenter Baustein zwischen DALI-Welt und KNX-Gebäudesystemtechnik. Die „planerische Kunst“ besteht also in einer vorausschauende Denkweise und Umsetzung.
Genauso durchdacht gibt sich der Betrieb der Allgemeinbeleuchtung. Da rund um die Uhr benötigt, wird diese nicht geschaltet sondern über das Tableau am Schwesterndienstplatz nur gedimmt. Dadurch verlängert sich die Lebensdauer der T5-Lampen auf annähernd 40.000 h. So lassen sich Energieeffizienz und Langelebigkeit der Lampen erreichen. Die KNX-Gebäudesystemtechnik zeigt also aufgrund des weltweit geltenden Standards sowie der breiten Funktionalität ihr Potenzial auch in medizinisch genutzten Bereichen. Gerade in der Praxis überzeugen deren Vorteile._jg


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