Blick in den Aufzugschacht des hydraulischen Aufzugs, Bild: Siemens

Der Blick in den Aufzugsschacht offenbart den Kolben des hydraulischen Systems. Bild: Siemens

Durch den fortschreitenden demografischen Wandel und die wachsenden Ansprüche steigt in den Industrienationen der Bedarf an barrierefreiem Wohnraum und damit auch der Bedarf an Aufzuglösungen zur Nachrüstung bestehender Gebäude. So war es auch in Carate, einer Kleinstadt circa 30 Kilometer nördlich von Mailand. Als sich der Eigentümer eines Mehrparteienhauses aus den 60er-Jahren Anfang 2015 dazu entschloss, das fünfstöckige Gebäude nachträglich mit einem Aufzug auszurüsten, kam für die Installation des Lifts nur eine überdachte Nische an der Außenfassade des Gebäudes in Frage. Dort war jedoch kein Platz für einen Technikraum unter oder über dem Schacht.

Aus diesem Grund empfahl das mit der Realisierung des Aufzugs betraute Unternehmen MAS aus dem benachbarten Besana in Brianza die Installation eines indirekten Hydraulikaufzugs. Bei diesem Lifttyp ist die Kabine mit dem Kolben über Stahlseile verbunden und bewegt sich im Verhältnis eins zu zwei. Neben den baulichen Gegebenheiten sprachen zwei weitere Aspekte für dieses System: das hohe Maß an Sicherheit und die im Vergleich zu klassischen Seilaufzügen wesentlich niedrigeren Wartungskosten.

Um einen möglichst präzisen und leisen Betrieb zu gewährleisten, empfahl Alessandro Mordini, Geschäftsführer und Sales Manager des italienischen Lifthydraulikanbieters Omarlift, zudem statt eines klassischen, ventilgeregelten Hydrauliksystems eine frequenzumrichterbasierte Lösung, also eine Servopumpe, zu verwenden.

Sparsam auf und ab

Aufzug von außen (Bild: Siemens)
Mach dich schlank: Der Aufzug sollte in eine Nische der Fassade passen. Entsprechend musste für das Mehrfamilienhaus ein platzsparendes System her. Bild: Siemens

Bei einem klassischen Hydrauliksystem läuft der Motor konstant mit höchster Geschwindigkeit und liefert permanent maximalen Druck und Volumenstrom – unabhängig vom tatsächlichen Bedarf. Dementsprechend hoch sind Energiebedarf, Lautstärke und Wärmeentwicklung des Systems, bei dem die Abwärme zusätzlich mittels eines ebenfalls energie- und geräuschintensiven Kühlsystems abtransportiert werden muss.

Anders sieht das bei der Servopumpe aus: Bei dieser Kombination aus Motor, Frequenzumrichter und Pumpe liefert die Pumpe nur dann Druck, wenn der Aufzug auch tatsächlich nach oben bewegt werden soll – wenn der Aufzug steht, steht auch die Pumpe. Wenn der Aufzug nach unten fährt, dreht sich die Pumpe rückwärts – und fungiert quasi als Motorbremse. Durch diese Konfiguration wäre es sogar möglich, die Energie der nach unten fahrenden Kabine ins Stromnetz einzuspeisen.

Präzise von Stockwerk zu Stockwerk

Auf Basis der Vorgaben von MAS entwickelte Omarlift gemeinsam mit Telmotor, einem Siemens-Solution-Partner aus der Nähe von Bergamo, eine Hydrauliklösung, die in dieser Form in Italien bislang einzigartig ist. Kern der Lösung ist ein Sinamics S120 Frequenzumrichter, der via Ethernet mit der Aufzugssteuerung verbunden ist und die Regelung von Pumpe und Motor übernimmt. Telmotor hat auf Basis komplexer Algorithmen eine Lösung entwickelt, welche die Position und Geschwindigkeit der Kabine in Abhängigkeit zu Druck und Öltemperatur regelt. Sie ermöglicht es außerdem, das System automatisch an sich ändernde Parameter anzupassen.

Marco Fadini, Operations Manager bei Omarlift, sagt: „Der Einsatz von Frequenzumrichtern in Hydrauliklösungen ist für uns im Prinzip nichts Neues. Aber mit den Komponenten anderer Anbieter waren wir nie in der Lage, derart komplexe, selbstregelnde Programmierungen zu realisieren. Dank der Drive Control Chart (DCC) nutzen wir die Regelungskapazitäten des Sinamics S120 und können unsere Software eigenständig weiterentwickeln und schützen.“ Dar-über hinaus wird durch die Software die Installation der Frequenzumrichter vor Ort einfacher. „Im Prinzip geht das dann per Plug and Play“, erklärt Fadini. Die Frequenzumrichter verfügen über einen integrierten Webserver und erlauben so eine einfache Ferndiagnose und -wartung des Systems.

Eine Nummer kleiner

Blick in den Schaltschrank des Aufzugssystems
Durch die kompakte Bauweise von Motor, Pumpe und Frequenzumrichter passen alle lärmerzeugenden Komponenten des Lifts in einen Schaltschrank – im Technikraum im Keller. Bild: Siemens

Die von Omarlift realisierte Servopumpe kommt mit einem kleineren Motor aus als vergleichbare Lösungen. Fabio Imprenti, Chefingenieur bei MAS konkretisiert: „Statt elf Kilowatt reichen uns hier 7,5 Kilowatt. Das reduziert nicht nur den Energieverbrauch des Systems, sondern auch die Lastspitzen und die Kosten für die Messsysteme. Zudem hängt der Energiepreis in unserer Region von der Bemessungsleistung des Motors ab – gerade in Gebieten mit privaten Bestandsimmobilien ein nicht zu unterschätzender Faktor.“

Darüber hinaus benötigt die Servopumpe auch kein Kühlsystem. Das spart Investitions- und Betriebskosten und reduziert den Lärmpegel des Gesamtsystems, wie Fadini erläutert: „Betrachtet man nur den Geräuschpegel des Gesamtsystems, erscheint der Unterschied zwischen einer klassischen Lösung (64 Dezibel) und einer Servopumpe (60 Dezibel) nicht sonderlich hoch. Zieht man aber in Betracht, dass der Lärm des Kühlsystems außen entsteht – oft in der Nähe von Schlafzimmerfenstern – und die Servopumpe im Technikraum im Keller untergebracht ist, wird der Unterschied klar: In der Wohnung hört man so gut wie nichts.“ Aus diesem Grund eignen sich servopumpenbasierte Hydrauliksysteme auch besonders für Hotels, Krankenhäuser, Büros und alle Orte, wo sich Menschen längere Zeit aufhalten.

Energiebedarf auf 50 Prozent gesenkt

Schematische Darstellung mit Kühlsystem, Bild: Siemens
Ein wichtiger Unterschied des Aufzugs mit Servopumpe zum klassischen Hydrauliksystem ist das Fehlen des Kühlsystems. Bild: Siemens

Über den gesamten Entwicklungsprozess haben die Ingenieure von Omarlift die Energieeffizienz des Systems in einer Testumgebung auf Herz und Nieren geprüft. Durch die Servopumpe und den Verzicht auf das Kühlsystem liegt der Energiebedarf des Gesamtsystems bei etwa 50 Prozent eines klassischen Hydrauliksystems. „Das ist nicht nur ökologisch ein großer Fortschritt“, sagt Fadini. Denn mit der Servopumpe sind Hydraulikaufzüge konventionellen Seilaufzügen bei Häusern mit bis zu fünf Stockwerken nun in Investitions-, Betriebs- und Wartungskosten überlegen.

„Die zusätzlichen Kosten für den Frequenzumrichter werden durch den Wegfall von Ventilen, Rohren, Kühlsystem und Sanftstarter sowie durch das Downsizing von Motor und Messsystem in den meisten Fällen von Anfang an ausgeglichen“, bilanziert Fadini.

Potenzial in lärmsensiblen Bereichen

Omarlift sieht das größte Potenzial der Servopumpe im Bereich der privaten Wohngebäude, weil hier die Themen Lärm und Energieeffizienz die größte Rolle spielen. Aber das kann sich ändern. „Je wichtiger diese Themen in anderen Bereichen werden, desto größer sind die Chancen unserer Technologie“, führt Fadini aus. „Zudem sehen wir in der Rückspeisung der beim Abfahren erzeugten Energie ein großes Potenzial. Mit dem Sinamics S120 sind wir technologisch dazu in der Lage. Es liegt am Markt zu sagen, ob und wann wir diese Möglichkeiten realisieren.“

Sinamics S120 von Siemens

Spannungs- und Leistungsbereich 0,12 bis 5700 kW bei den Anschlussspannungen: 1AC 230 V, 3AC 380 bis 480 V, 3AC 500 bis 690 V
Steuerung und Regelung U/f-Steuerung, Vektorregelung mit/ohne Geber, Servoregelung mit/ohne Geber
Kühlarten Luft- und Flüssigkeitskühlung