PoE-Rechner: Kabelinstallation richtig planen

Im Interview mit Bauen aktuell erläutert Matthias Gerber, Market Manager LAN Cabling bei der schweizerischen Reichle & De-Massari AG (R&M), die Problematik und mögliche Lösungen wie einen PoE-Rechner.

PoE: Die Lösung oder ein Problem?

Herr Gerber, nachdem zunehmend PoE-Geräte auf den Markt kommen, befassen sich immer mehr Gebäudebetreiber und Planer mit dem Thema. Doch die Normen scheinen kompliziert, die Rückmeldungen aus dem Markt sind nicht immer positiv. Ist denn der Anschluss der PoE-Kabel so kompliziert oder wo liegt das Problem?

Gerber: Die Schwierigkeit liegt eher in der Art und Weise der Installation, nicht in den Kabeln. Beides hängt jedoch eng zusammen. Die Normen EN 50174-2-2 für Europa und die ISO/IEC 14763-2 sind weltweit bereits seit 2015 veröffentlicht und beschreiben die Planung und Installation von universellen Gebäudeverkabelungen. Die EN-50173 oder die ISO 11801 dagegen die Spezifikation der einzelnen Verkabelungsstrecken. Die Installationsnormen bauen auf denen der Verkabelung auf, wie also eine Verkabelung in Gebäuden zu installieren ist.

Inzwischen kommen immer häufiger PoE-Endgeräte zum Einsatz; der Wachstum bei den Sensoren und Antrieben ist exponentiell. Darum beschäftigen sich immer mehr Gebäudebetreiber und Planer mit dem hochkomplexen Thema. Dazu kommt, dass die Leistung der PoE-Anwendungen stetig steigt: Heute sind wir bei 4 PPoE mit 90 W. Um diese steigende Leistung zu berücksichtigen, wurden die Fernspeisekategorien RP1 bis RP3 (Remote Power Category) vor zwei Jahren in die Normen aufgenommen. Das hat die Komplexität des Themas aber nochmals gesteigert.»

Sind diese Normen denn vorgeschrieben?

Gerber: Eine Norm ist nicht per se vorgeschrieben, sie gibt den Stand der Technik wieder. Doch die meisten Ausschreibungen für die Installation universeller Gebäudeverkabelungen basieren auf diesen Normen. Das heißt, dass der Planer sich daran orientieren muss.

Sicherheit ist das A und O

Und was besagen diese RP-Kategorien, warum wurde das Thema damit so komplex?

Gerber: Anfänglich lag die Leistungsübertragung von PoE bei 13 W. Mit 4PPoE kann man seit 2018 nun bis zu 90 W übertragen. Wo aber mehr Strom fließt, entsteht durch den Widerstand auch mehr Wärme. Um einen dauerhaft sicheren Betrieb der Gebäudeinstallation auch bei höheren Strömen sicherzustellen, wurden deshalb 2020 die Fernspeisekategorien (RP1-RP3) eingeführt: Bei RP1 sind bis durchschnittlich 212 mA erlaubt und es sind keine speziellen planerischen Maßnahmen erforderlich. Aber: Im Betrieb muss dann sichergestellt sein, dass der Durchschnittsstrom nicht über den erlaubten Grenzwert steigt.

Bei 4PPoE-Geräten beträgt der Speisestrom in einem Kabel aber bis zu 500 mA. Wenn nun ein 4PpoE-Gerät angeschlossen wird, dürfen an anderen Kabeln dieses Installationsbündels keine weiteren PoE-Geräte angeschlossen sein, um den erhöhten Strom auszugleichen. Die Norm schreibt darum vor, dass bei RP1- und RP2-Installationen entsprechende Warnschilder anzubringen sind. Vor dem Anschluß eines weiteren PoE-Geräts ist dann immer die Einhaltung des maximal zulässigen Stroms zu überprüfen. Für die Planung einer Installation ist das einfach, aber im Betrieb für den Gebäudebetreiber sehr aufwändig.

Ist das denn bei der Remote-Power-Kategorie 3 anders?

Gerber: Bei RP3 wird die Verkabelung in der Planung bereits darauf ausgelegt, dass alle Kabel gleichzeitig den maximalen PoE-Strom übertragen können. Das macht die Planung aufwändig, aber im Betrieb macht es die Anlage sehr sicher, da keine weiteren Maßnahmen notwendig sind. Für den Betreiber ist das deshalb der bevorzugte Zustand der Verkabelung – und die EN-Norm empfiehlt deshalb auch die Einhaltung der RP-Kategorie; die ISO/IEC-Norm schreibt sie sogar vor.

Die Herausforderung für den Planer ist aber nun, dass bei RP3-Verkabelungen darauf zu achten ist, dass das Dämpfungsbudget für die Datenübertragung auch bei erhöhter Temperatur immer eingehalten werden muss und die maximal zulässige Temperatur im Kabel nicht überschritten wird. Das erreicht man damit, dass die Link-Längen abhängig von den Umgebungsbedingungen der Installation angepasst werden. Die Installationsnormen bieten dafür Tabellen an, aus denen sich die Temperatur-erhöhung entnehmen lässt.

Tabellen vs. PoE-Rechner

Aber die Planung und korrekte Auslegung einer RP3-Installation ist mit diesen Tabellen wohl nicht so einfach?

Gerber: Genau das ist das Problem. Denn um die Komplexität der Tabellen einzudämmen und die Anzahl von Tabellen überschaubar zu halten, wurden erhebliche Vereinfachungen eingeführt. Die Konsequenz daraus ist, dass es sehr schwierig wird, die richtigen Parameter zu finden. Zusätzlich sind ja die Bedingungen entlang einer Verkabelung nicht immer die gleichen. Die Normen sehen dafür vor, dass die Temperaturerhöhungen in den unterschiedlichen Abschnitten einzeln zu ermitteln sind und dann mit einem komplexen Gewichtungsverfahren gemittelt wird. Die maximal zulässige Verkabelungslänge lässt sich dann mit dieser Durchschnittstemperatur aus einer weiteren Tabelle ablesen.

Das klingt wirklich sehr aufwändig, Fehler sind dabei doch fast unvermeidlich, geht das nicht auch einfacher?

Gerber: Doch – R&M hat bereits 2015 den PoE-Rechner entwickelt und diesen nun aktuell um Funktionen für die neuen RP-Kategorien erweitert. Der PoE-Rechner bietet Gebäudebetreibern wie auch Planern mehrere Vorteile: Zum einen kann der Planer mehrere unterschiedliche Parameter eingeben, als die Tabellen vorgeben, was also der Realität deutlich näher kommt. So lässt sich etwa der Kabeltyp eingeben, der auch tatsächlich verwendet wird, statt das Kabel in der Tabelle einer allgemeinen Kategorie zuzuordnen.

Zum anderen lassen sich für bis zu drei Segmente einer Verkabelungsstrecke Kabeltypen, Bündelstärken, Umgebungstemperaturen und weitere Parameter eingeben. Der PoE-Rechner liefert dann sofort die jeweils zu erwartenden Temperaturen innerhalb der Kabelbündel eines Segments und als wesentliches Kriterium die daraus abgeleitete maximale Link-Länge.

Wieviel Zeit spart der Planer so mit dem PoE-Rechner ein?

Gerber: Bei der ersten Eingabe der Daten ist er nicht viel schneller als mit den Tabellen. Aber er kann die verschiedenen Parameter sehr schnell ändern. Etwa ein Kabel einer anderen Kategorie wählen, das Kabelbündel schmaler machen, den Kabelkanal oder die Lüftung optimieren und so die Rahmenbedingungen verändern. Das Simulationsprogramm zeigt sofort das Ergebnis dieser Änderungen. Das ist mit den Tabellen viel zu aufwändig, das machte niemand.

PoE-Rechner: Dokumentation inklusive

Als weiteren großen Vorteil nennt R&M die Dokumentationsmöglichkeit. Was ist damit gemeint?

Gerber: Mit der Dokumentation, die am Schluss der Berechnung generiert wird, hat der Planer automatisch eine Beschreibung seiner Vorgehensweise erzeugt. Sämtliche Rahmenbedingungen sind darin definiert, und es ist sauber dokumentiert, dass die Norm erfüllt wird. Das sind die beiden grossen Vorteile des PoE-Rechners: die Möglichkeit für den Planer, die Parameter durchzuspielen und sofort ein Ergebnis zu erhalten sowie am Ende der Berechnung die Dokumentation für den Gebäudebetreiber, dass die Installation auch wirklich seiner Ausschreibung entspricht.

Bieten das auch andere Hersteller an?

Gerber: Es gibt noch ein oder zwei andere Tabellenkalkulatoren am Markt, aber der PoE-Rechner von R&M erzeugt diese Dokumentation gemäß den Remote-Power-Kategorien. Und das ist für Planer, Installateur und Gebäudebetreiber ein enorm hilfreiches und wichtiges Dokument, um die norm- und ausschreibungsgerechte Installation nachweisen und belegen zu können. R&M nutzt dieses Dokument, um im Rahmen des R&Mfreenet-Systems die RP-Kategorien im Garantie-Zertifikat aufzuführen und gegenüber dem Endkunden auszuweisen.

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