Wie kommt das Unternehmen dazu, eine kunden- und anwendungsspezifische Sensorlösung entwickeln zu lassen? „Ein eigener Sensor befreit von den Abhängigkeiten und Kompromissen, die mit der Integration von Standardsensoren einhergehen. Der Einsatz von Standardsensoren ist vordergründig günstig, birgt aber gerade für Spezialisten wie Belimo erhebliche Risiken: Hat beispielsweise ein Abnehmer großer Stückzahlen Änderungswünsche, so reagieren Hersteller oft mit Veränderungen von Spezifikationen und Modellen. Dann sind wir gezwungen, unsere Anwendung mit großem Aufwand darauf anzupassen oder zahlen für Sensor-Features, die wir nicht brauchen. Ähnliches gilt bei Verfügbarkeiten. Mit einer eigenen, ganz auf unsere Bedürfnisse und Anforderungen zugeschnittenen Sensorproduktion gewinnen wir Freiheitsgrade und sichern uns zugleich Wettbewerbsvorteile“, erläutert Andreas Marty, Head of Product Management Europe, Room & Systems Solutions, bei der Belimo Automation AG im schweizerischen Hinwil.
Produkte der Belimo sind für die Menschen meist unsichtbar und dennoch wichtig. Um den energieeffizienten Betrieb sowie eine ausreichende Belüftung und Klimatisierung garantieren zu können, werden in modernen Gebäuden hochkomplexe und fein regulierbare Lüftungssysteme mit variablem Volumenstrom (Variable Air Volume = VAV) verbaut. Belimo beliefert Klappenhersteller mit den erforderlichen Volumenstromreglern. Die Schweizer erzielen mit diesen und anderen Spezialprodukten weltweit einen Umsatz von über 490 Mio. Euro.
Kompakte Steuereinheit
Das Belimo-Kernprodukt im Bereich Raumlösungen ist der VAV-Compact D3. Eine kompakte, elektronische Einheit, die die Funktionen Messen, Regeln und Steuern vereint. Der VAV-Compact D3 wird von außen an eine spezielle Luftklappe montiert. An einem Messkreuz im Kanalsegment – einer Verengung bzw. einem Strömungselement – wird der Differenzdruck gemessen. Das Gerät berechnet aus dem Differenzdruck den aktuellen Volumenstrom, vergleicht diesen mit dem Soll-Wert und positioniert über den Motor das Klappenblatt neu. Über digitale Schnittstellen zu verschiedenen Bus-Systemen werden Informationen an Ventilatorensteuerungen, Wartungs- und Monitoring-Systeme übertragen.
„In Bezug auf den Sensor ergeben sich aus der Anwendung heraus ganz spezifische Anforderungen. Der wichtigste Faktor: Die Einheit ist im Gebäude, im Wirrwarr der Lüftungskanäle verbaut. Wir brauchen daher eine Sensorlösung, die extrem langzeitstabil, komplett kalibriert und für alle Einbaulagen geeignet sein muss. Langzeitstabil bezieht sich dabei auf die langfristige Wiederholgenauigkeit der Messungen und auf die Resistenz gegen Verschmutzung. Wichtig auch: Sensor und Elektronik sollten ein kompaktes Modul bilden, dass sich platzsparend und einfach in unseren Gehäusen verbauen lässt“, so Andreas Marty.
MEMS-Differenzdrucksensor
inklusive Mikroprozessor
Gemeinsam mit Belimo machte sich ein Entwickler-Team der First Sensor in Berlin-Weißensee an die Entwicklung von Sensor und Elektronik. Ein Projekt, das von den ersten Gesprächen bis zur Serienfertigung bei First Sensor insgesamt fast vier Jahre in Anspruch nahm – aber heute einen nachhaltigen Wettbewerbsvorteil für Belimo bedeutet.
Die kundenspezifische First-Sensor-Lösung ist ein durchflussbasierter MEMS-Drucksensor, der mit zwei robusten Druckschläuchen an den Lüftungskanal angeschlossen wird. Der Strömungskanal im Sensor ist extrem eng. So schützt die geringe Menge durchströmender Luft die Sensoreinheit vor Verschmutzungen. Das kalorimetrische Messprinzip des Sensors: Ein Heizelement erzeugt ein Temperaturprofil im Medium, das durch den Luftstrom verschoben wird. An stromab- und stromaufwärts liegenden Thermopiles entstehen so Temperaturdifferenzen, die als elektrische Spannung gemessen werden und als Maß für den Differenzdruck am Sensor dienen.
Doch von den Berliner Sensorikspezialisten kommt noch mehr: Die elektronische Baugruppe, mit der der Sensor verbaut ist, verfügt über einen Mikroprozessor zur Linearisierung und Temperaturkompensation der Signal-Druck-Kennlinie – inklusive eigens dafür entwickelter Elektronik und Firmware. Im First-Sensor-Werk erfolgen die Produk-
tion der gesamten Baugruppe und die Kalibrierung.
„Anders als reine Engineering-Dienstleister übernehmen wir auch die Serienproduktion und Services im Bereich der Qualitätssicherung. Ein Vorteil: So lassen sich auch Geschäftsmodelle realisieren, die für den Kunden Teile der Entwicklungskosten auf die spätere Serienproduktion verlagern. First Sensor übernimmt damit Verantwortung und Teile der technischen und kommerziellen Risiken seiner Kunden. Ein zweiter Vorteil: Weil First Sensor Entwicklung und Produktion aus einer Hand anbieten kann, ist sichergestellt, dass Qualitäts- und Design-for-Manufacturability-Aspekte in Entwicklung und Weiterentwicklung einfließen und die Kosten in der Serie reduzieren“, erklärt Arne Wollmann, Sales Manager Solutions bei First Sensor.
Andreas Marty äußert sich zufrieden: „Das Resultat dieser Zusammenarbeit ist eine für uns perfekte, flexible Lösung. Ein Beispiel: Planung und Bau sind nie ganz identisch und Lüftungsanlagen müssen daher immer mit Reserven dimensioniert werden. Die von uns am häufigsten eingesetzte Variante des Sensors hat einen Messbereich bis +500 Pascal – aber der Hersteller liefert in der exakt gleichen Bauform auch eine zweite Variante mit einem größeren Messbereich. Für die Integration in unsere Volumenstromregler ist die Variante unerheblich, denn wir bekommen über die digitalen Schnittstellen zur Auswerteelektronik einfach das Messergebnis.“
Basierend auf dem VAV-Compact D3 können Lüftungstechniker wartungsfreundliche, hocheffizient arbeitende Anlagen aufbauen und so auf intelligente Weise den Energieverbrauch von Gebäuden senken. Und auch für die in diesen Gebäuden lebenden oder arbeitenden Menschen lohnt sich die Investition von Belimo in einen eigenen Sensor: „Viele Planer denken immer nur an die Einsparungen bei Energie- und Betriebskosten, die sich mit smarter Gebäudetechnik erzielen lassen. Blickt man aber darüber hinaus, so stellt man fest: Die größte Effizienzreserve sind Mitarbeiter, die in gut klimatisierten und gut belüfteten Räumen konzentrierter, ermüdungsfreier und gesünder arbeiten können“, zeigt sich Andreas Marty überzeugt. ge
