Strömung
Die Ebbe-Flut-Simulation

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Diejenigen die sich schon einmal mit der automatischen Strömungsumschaltung, bei aussen liegender Verrohrung, beschäftigt haben, kennen das Problem. Einerseits bekommt man immer wieder zu hören, dass durch Verkalkung des Kugelhahns es nicht dauerhaft möglich ist die Strömungsumschaltung mit einem motorisierten Kugelhahn zu lösen, anderseits hört man auch positive Stimmen die mit dem motorisierten Kugelhahn von GF keine Probleme haben. Also machte ich mich auf die Suche nach diesem Kugelhahn von GF, er sollte für eine PVC-Verrohrung DN40 passen. Gefunden hab ich ihn beim Fachhändler in der Schweiz für 600.- Euro (sFr.900.-). Auch in Deutschland ist der nicht günstiger ein zu kaufen. Dies erschien mir dann doch etwas heftig teuer. Da ich in der Gebäudeautomation im Verkauf von Regeleinrichtungen arbeite, lag es natürlich nahe dieses Problem mit einem Stellantrieb für Lüftungsklappen zu lösen.

Im Folgenden beschreibe ich die Lösungsmöglichkeiten welche ich versucht und betrieben und auch noch im Einsatz habe.

Umstellkugelhahn

 

 

Ein handelsüblicher Umstellkugelhahn (Dreiwege-Kugelhahn) mit L-Bohrung ist Voraussetzung für die Umstellbarkeit von Links nach Rechts mit 90° Drehung. Nach Entfernung des Handgriffes sollte die Achse mindestens 15mm vorstehen.

Stellantriebe

Es gibt verschiedene Ansteuerungsmöglichkeiten für Stellantriebe
Die Dreipunkt-Ansteuerung
Spannung AUF

=

Stellantrieb läuft gegen 90° (100%) solange Spannung ansteht
Spannung ZU = Stellantrieb läuft gegen 90° (100%) solange Spannung ansteht
Spannungslos = Stellantrieb bleibt stehen (Zwischenstellungen möglich

Diese Antriebe sind in Ausführung 230V und 24V Wechselspannung erhältlich. Da bei diesen Antrieben meist keine Endlagenabschaltung integriert ist (Magnetkupplung), ist es sinnvoll die Spannung für ca. 150s anstehen zu lassen damit der ganze Drehwinkel von 90° durchlaufen wird. Zwischenstellungen, z.B 45° Drehwinkel sind schwierig genau an zu fahren.

Diese Antriebe sind mit einem Anschlusskabel mit drei Litzen ausgerüstet.
Blau (Null)
Schwarz (AUF)
Rot (ZU)
Lösung mit Schaltuhr
Mittels einer Zweikanalschaltuhr kann z.B. abwechslungsweise die Spannung von Blau-Schwarz (Kanal 1) auf Blau-Rot (Kanal 2) umgeschalten werden. An Stelle einer Zweikanalschaltuhr können auch zwei separate Schaltuhren verwendet werden. Eine mögliche Programmierung ist z.B.:

Kanal 1

06:00 - 06:03
18:00 - 18:03

Kanal 2

12:00 - 12:03
00:00 - 00:03
Die Stellantriebe haben eine Laufzeit von ca. 120s um einen Drehwinkel von 90° zu fahren, somit reicht es während 3min die Spannung aufrecht zu erhalten.
Mit dieser Programmierung erhält man eine Ebbe-Flut-Simulation mit einem Rhythmus von 6 Stunden 
Dreipunkt-Lösung mit dem AquaStar von IKS
Eine andere Möglichkeit ist natürlich die Schaltuhrfunktionen des AquaStars zu nutzen. Hier sind dann zwei geschaltene Dosen mit entsprechendem Zeitschaltprogramm zu belegen. Leider ist es so, dass bei dieser Anordnung zwei Relais zwischen geschalten werden müssen, da irgendwelche Rückspannungen dazu führen, dass der Antrieb nicht "weiss" in welche Stellung er gerade soll und somit stehen bleibt. Vielleicht weiss Frank Diehl genau warum dies direkt ab Steckdose nicht funktioniert. 
Die Stetige Ansteuerung mit dem AquaStar von IKS
Ein 0..10V Signal entspricht dem Drehwinkel von 0..90°. Diese Antriebe sind meist nur in der Ausführung 24V Wechselspannung erhältlich. Die Ansteuerung  erfordert jedoch ein entsprechendes Signalmodul. Zwischenstellungen sind leicht zu verwirklichen (5V=45° Drehung).
Meiner Meinung sicher die elegantere Lösung, da eben auch Zwischenstellungen genau angefahren werden können. Es gibt sicher auch Anschlussmöglichkeiten mittels aktiven Sollwertstellern die ein 0..10V Signal erzeugen. Einfacher ist es aber mit dem SIMMOD für den AquaStar von IKS:
Der Stellantrieb ist mit einem 5-adrigen Kabel ausgerüstet. Zwei davon für die 24V Speisung und eines für das 0..10V Eingangssignal (Masse vom Signal und von der Speisung wird gemeinsam genutzt). Die zwei restlichen sind für eine 24V-Dreipunkt-Ansteuerung vorgesehen die wir hier nicht benötigen.
Die Speisung muss mit einem separaten Trafo sichergestellt werden und der 0..10V-Eingang wird am Simmod auf eine Plusklemme angeschlossen. Die Masse von der 24V-Seite des Trafos muss noch mit der Minusklemme verbunden werden.
Die Programmierung am AquaStar ist dann einfach zu lösen:
Vorgang 1
00:00 - 06:00 Dose 13 (Simmod) 100%
Vorgang 2
12:00 - 18:00 Dose 13 (Simmod) 100%
Die Vorgänge sind täglich auszuführen

Während den programmierten Zeiten sind dann am Antrieb 10V anstehend und er macht eine voll 90° Drehung und bleibt da stehen. In den Zwischenzeiten, also 06:00 bis 12:00 und 18:00 bis 24:00 sind 0V anstehend und der Antrieb steht in der Anfangslage.

Für Zwischenstellungen, falls gewünscht, sind dann einfach zusätzliche Vorgänge mit 50% zu programmieren, z.B.:
Vorgang 3
20:00 - 20:30 Dose 13 (Simmod) 50%
Die Montage
Der oben beschriebene Umstellkugelhahn sollte nahe einer Wand, oder wie bei mir unter der Unterschrankdecke montiert sein, Ansonsten wird die Montage aufwendiger.
Als erstes zieht man den Handgriff des Kugelhahn's weg, sodass die Achse zu sehen ist, diese sollte ca. 15mm vorstehen. Der Antrieb wird dann provisorisch auf die Achse aufgesteckt und leicht mit der eingebauten Spannzange festgezogen. Nun kann, je nach Umgebung, mit dem mitgelieferten Befestigungsblech direkt die Antriebshinterseite mit der Schrankwand verbunden werden. Oder man nimmt, wie ich, noch einen Stahlwinkel als Verbindungselement zu Hilfe. Nun ist nur noch die Justierung des Drehwinkels des Antriebes und des Kugelhahnes erforderlich. Hierzu wird der Antrieb in der Handstellung so bewegt, dass der Kugelhahn in einer der beiden Endstellungen zu stehen kommt. Nun wird die Spannzange wieder gelöst und selbst in die, dem Kugelhahn entsprechende Endlage gedreht und festgezogen. Eine Kontrolldrehung in der Handstellung versichert einem die richtige Justierung. Die Markierungen auf der Achse helfen die Flussrichtung zu erfassen.

Hintere Seite mit Befestigungsteil

Fordere Seite mit der Spannzangenschraube

Einblick auf die Spannzange

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