Runder Volumenstrom-Regler VRI-DN... mit integriertem elektronischen Regelsystem

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1 Luftführungssysteme VRI-DN... mit integriertem elektronischen Regelsystem DS KRANTZ KOMPONENTEN Eine Marke der YIT Germany GmbH

2 Aufbau, Arbeitsweise, Messwerterfassung Vorbemerkung Messwerterfassung Der Volumenstromregler (V -Regler) VRI mit integriertem elektronischen Regelsystem findet in Klima- und Lüftungsanlagen zur Regelung von Volumenströmen Anwendung. Das Einsatzgebiet reicht von Komfortanlagen mit hohen Anforderungen an die Raumakustik und die thermische Behaglichkeit wie, z.b. Büros, Hotels, Versammlungsräumen oder Krankenhäusern bis hin zu Industrieanlagen, bei denen ein besonderes Augenmerk auf die Regelgenauigkeit der Volumenströme gelegt wird. Die Erfassung des Ist-Volumenstromes erfolgt über ein Messkreuz, an welchem permanent ein sehr kleiner Teil-Volumenstrom mit Hilfe einer Bypassleitung zur Messwerterfassung geleitet wird. Die erfassten Messwerte werden dem Regler übermittelt, der den Ist-Volumenstrom mit dem Soll-Volumenstrom vergleicht. Anschließend gibt der Regler ein Steuersignal an den Stellantrieb, der das Klappenblatt solange verstellt, bis der Sollwert wieder erreicht ist. Der VRI wird werkseitig auf die kundenspezifischen Volumenströme eingestellt. Ein nachträgliches Ändern bzw. Anpassen der voreingestellten Parameter kann vor Ort mit einem entsprechenden Service-Tool direkt am eingebauten VRI oder am Schaltschrank durchgeführt werden. Abhängig von der Regelstrategie kann der VRI als Konstant-Volumenstrom-System (KVS-System) oder als Variables-Volumenstrom-System (VVS-System) betrieben werden (s. Betriebsweise Seiten 5 und 6). Die Messwerterfassung erfolgt durch ein im Reglergehäuse integriertes Heizelement, an welchem zwei Temperatursensoren in Strömungsrichtung angeordnet sind. Die Temperaturdifferenz zwischen den beiden Temperatursensoren gilt als Maß für die anstehende Druckdifferenz am Messkreuz. Durch die in Strömungsrichtung angeordneten Sensoren ist der Kompaktregler außerdem in der Lage, die Strömungsrichtung zu detektieren. Dies dient zur Kontrolle des korrekten Einbaus (Strömungsrichtung). Die wartungsfreien V -Regler sind standardmäßig mit Regelkomponenten von Belimo, Typ LMV-D3-MP bzw. NMV-D3-MP (abhängig von der Baugröße) ausgerüstet. Diese gehören zu den Kompaktreglern und vereinen den Regler, den Volumenstrom-Sensor und den elektrischen Stellantrieb in einem Gehäuse. Die benötigte Durchflussmenge für die Erfassung des Ist-Volumenstromes ist bei der optimierten Sensorgeneration D3 rund 10 mal geringer als bei der Vorgängergeneration D. Verschmutzungen am Sensor werden dadurch deutlich reduziert und die Lebensdauer gleichzeitig erheblich verlängert. Für den Einsatz in RLT-Anlagen mit stark verunreinigter, aggressiver oder klebriger Luft ist ein anderes Volumenstromregelsystem zu empfehlen. V 1 Aufbau und Arbeitsweise 3 Der V -Regler besteht im Wesentlichen aus dem Gehäuse 1, dem Klappenblatt, dem Messkreuz als Wirkdruckaufnehmer 3 und dem Kompaktregler 4 von Belimo. Der Kompaktregler vereint Stellantrieb 5, Volumenstrom-Sensor und die integrierte Messwerterfassung 6 in einer Komponente. Das runde Gehäuse wird aus verzinktem Stahlblech gefertigt und ist zum Anschluss an Rohre DIN EN 16 sowie an flexible Rohre nach DIN EN geeignet. Optional kann das Gehäuse mit runden Flanschen entsprechend DIN EN 10 ausgestattet werden. Das Klappenblatt mit innenliegender Silikondichtung ist luftdicht nach DIN EN 17 Klasse 3, die Gehäusedichtheit erfüllt Klasse B. Der runde V -Regler ist in 9 Baugrößen, von DN 100 bis DN 4, lieferbar. Die V -Regler können je nach Anforderungen an die Raumakustik optional mit Dämmschale 7 aus Mineralwolle mit Ummantelung aus verzinktem Stahlblech zur Reduzierung der Schallabstrahlung ausgeführt werden (s. Bild ). 6 Vergleich V Ist/V Soll V Ist Bild 1: Funktionsprinzip Legende 1 Gehäuse Klappenblatt Steuerspannung Führungssignal Istwertausgang 4 M 3 Messkreuz 4 Kompaktregler 5 Stellantrieb 5 6 Messwerterfassung 7 Dämmschale DS 184 Bl

3 Baugrößen, Regelfunktionen, Auslegungshinweise Baugröße DN D a mm D a1 mm L mm L 1 mm Tabelle 1: Abmessungen des V -Reglers Folgeregelung von Zuluft und Abluft, um gewünschten Über- oder Unterdruck sicherzustellen, Parallelschaltung mehrerer V -Regler im Zuluft- oder Abluftsystem eines Raumes oder einer Regelzone. Bus-Anbindung Der V -Regler VRI kann auch über MP-Bus angesteuert und mit bis zu 8 Belimo MP-Geräten (Klappenstell-, Ventilan- triebe, VRI-Volumenstromregler) zusammengeschaltet werden. Einbindungen in LON-WORKS, EIB/Konnex-, Modbus RTU-, BACnet MS/TP- oder DDC-Systeme mit MP-Schnittstelle sind damit einfach und kostengünstig realisierbar. Durch die Zuweisung einer MP-Adresse wird der V -Regler zum Bus-fähigen Regler mit vielfältigem Nutzen. Weitere Informationen können der Herstellerdokumentation von Belimo entnommen werden. D a V L Volumenstrom V in m 3 /h DN 4 DN D a1 D a V L 1 L Bild : Aufbau des V -Reglers; oben: ohne Dämmschale, unten: mit Dämmschale DN 315 DN DN 4 DN 00 DS 184 Bl Regelfunktionen Mit dem VRI von KRANTZ KOMPONENTEN lassen sich folgende Regelfunktionen realisieren: Konstanthaltung des Soll-Volumenstroms bei Konstant- Volumenstrom-Systemen (KVS-Systemen), Stufenschaltung ZU V min V mid 1) V max AUF Zwangssteuerung: Klappe ZU (V = 0 %), z. B., wenn Fenster geöffnet werden oder ein Raum nicht belegt ist, (bei 10 V Arbeitsbereich und < 0,1 V Führungssignal) Klappe AUF, beispielsweise in der Aufheizphase Veränderung des Volumenstromes in Abhängigkeit der Regelgröße (z. B. CO -Konzentration, Raumtemperatur) in Variablen- Volumenstrom-Systemen (VVS-Systemen), 1) V mid entspricht dem Mittelwert aus V min und V max (werkseitig voreingestellter Wert); Funktion steht nur bei Speisung AC 4 V zur Verfügung. Regler muss hierfür kompatibel zu NMV-DM eingestellt werden. 0 0 Bild 3: Baugrößen und Volumenströme Auslegungshinweise Strömungsgeschwindigkeit u in m/s DN 0 DN 15 DN 100 Bei der Auslegung des V -Reglers VRI sind in erster Linie die projektspezifischen akustischen Anforderungen zu beachten. Aus diesem Grund sind drei verschiedene Leistungsbereiche L6, L10 und L13 wählbar. L6 wird für hohe Anforderungen an die Akustik, L10 für normale und L13 für geringe Anforderungen an die Akustik empfohlen. Im Diagramm Bild 3 ist der Volumenstrom in Abhängigkeit von der Strömungsgeschwindigkeit für die einzelnen Baugrößen angegeben. Die verschiedenen Leistungsbereiche L6, L10 und L13 mit den dazugehörigen Volumenströmen sind in Tabelle für die einzelnen Baugrößen dargestellt. 3

4 Grenz-Volumenströme, Funktion Der maximale Volumenstrom, der je Leistungsbereich zulässig ist, wird durch den sogenannten Grenz-Volumenstrom V Grenz definiert. Diesem Volumenstrom wird ein Referenz-Druck, welcher am Messkreuz erfasst wird, zugeordnet. Der kleinste regelbare Volumenstrom (Min. V min) ist ebenfalls in Tabelle angegeben. Zum Beispiel ergibt sich bei einer Einstellung von V max = 80% mit Führungssignal w am Regler = 10 V und V min = 0% ein Istwertsignal U 5 am Regler von 8 V bei Arbeitsbereich 0 10 V bzw. 8,4 V bei Arbeitsbereich 10 V (s. Bild 5 und 6). Grenz-Volumenströme Baugröße Min. V min in V Grenz in m 3 /h Leistungsbereich DN m 3 /h L6 L10 L Referenzdruck in Pa Tabelle : Grenz-Volumenstrom (V Grenz), kleinster regelbarer Volumenstrom (Min. V min) und Referenzdruck Der Istwert des geregelten Volumenstromes steht auch als Ausgangssignal U 5 für weitere Funktionen zur Verfügung, z. B. für den Folge- und Parallelbetrieb von mehreren V -Reglern, für die Betätigung der Verstelleinrichtung an Luftdurchlässen, als Information in GLT-Systemen, Einstell- und Kontrollfunktion ohne direkten Zugang zum V -Regler. Die Regelgenauigkeit ist vom Volumenstrom abhängig. Wenn V Soll zwischen 30 und 100 % von V Grenz beträgt, dann liegt die Regelgenauigkeit bei ±5 % von V Grenz. Darunter beträgt die Genauigkeit sogar weniger als ±,5 % von V Grenz. Der kleinste regelbare Volumenstrom (Min. V min) liegt bei einer Luftgeschwindigkeit im Rohr von ca. 1 m/s. Betriebs-Volumenströme V max und V min Der maximale Volumenstrom V max kann auf Werte zwischen 0 und 100 %, bezogen auf den Grenz-Volumenstrom V Grenz der verschiedenen Leistungsbereiche (s. Tabelle ), eingestellt werden. Funktion Der V -Regler VRI funktioniert als eigenständiger Regelkreis, d. h. Druckschwankungen im Kanalnetz werden erkannt und automatisch ausgeglichen. Belimo Kompakt-Regler LMV/NMV - D3-MP Der digitale Regler mit PI-Regelverhalten wird werkseitig auf den geforderten Leistungsbereich L6, L10 oder L13 (vgl. Tabelle ) eingestellt. Der Arbeitsbereich wird auf 0 10 V oder 10 V festgelegt. Die Sollwertvorgabe erfolgt über ein lineares Signal (0/ 10 V) zwischen den eingestellten Werten für V min (0/ V) und V max (10 V). Die Istwertangabe erfolgt ebenfalls über ein lineares Signal (0/ 10 V). Da der Grenz-Volumenstrom meist größer als der eingestellte max. Volumenstrom ist, können je nach Betriebszustand Soll- und Istwertsignal voneinander abweichen. Der minimale Volumenstrom kann zwischen 0 und 100 %, bezogen auf den Grenz-Volumenstrom V Grenz der verschiedenen Leistungsbereiche (s. Tabelle ), betragen. Die werkseitig eingestellten Betriebs-Volumenströme und Parameter lassen sich jederzeit mit den Service-Tools von Belimo ändern bzw. an die vorhandenen Benutzer- und Raumspezifikationen anpassen. Die Speisung und der Anschluss der Belimo- Tools erfolgen direkt am Regler oder am Schaltschrank (über das Istwertsignal U 5 ). Detaillierte Angaben zum Anschluss und der Bedienung sind den Herstellerangaben von Belimo zu entnehmen. Zur Erhöhung der Regelgenauigkeit ist eine Höhenkompensation möglich. Hierfür ist die Angabe der Höhe über NN erforderlich. DS 184 Bl

5 Betriebsweise Betriebsweise Variabler-Volumenstrom (VVS-Systeme) Konstant-Volumenstrom (KVS-Systeme) Bei Konstant-Volumenstrom-Anwendungen hält der Volumenstrom-Regler den geforderten Volumenstrom konstant. Dabei können je nach Bedarf einzelne oder mehrere Betriebsstufen vorgegeben werden. Folgende Betriebsstufen stehen zur Verfügung: ZU / V min / V mid / V max / AUF 1) Absperrbetrieb Klappe ZU: Die Klappe wird definiert ZU gefahren. Betriebsstufen V min / V mid / V max: Der V -Regler regelt fest den eingestellten Volumenstrom. Spülbetrieb Klappe AUF: Für eine maximale Lüftung kann die Klappe 100 % geöffnet werden, dabei ist die Volumenstromregelung außer Betrieb. Bei der variablen Volumenstromregelung wird der aktuelle Bedarf jedes einzelnen Verbrauchers angepasst. So reduzieren sich die Energiekosten erheblich. Zudem wird durch die dem Bedarf angepasste Raumklimatisierung der Komfort deutlich gesteigert. Für den variablen Volumenstrombetrieb wird der gewünschte Volumenstrom mit einem Führungssignal 0/ 10 V oder über den Bus vorgegeben. Der benötigte Volumenstrom wird linear innerhalb der Einstellung V min bis V max angefahren. Regelverhalten des VVS-Systems bei Arbeitsbereich 0 10 V Volumenstrom V max in % von V Grenz Betriebsstufen des KVS-Systems bei Arbeitsbereich 10 V 10 Volumenstrom-Istwertsignal U 5 in V V max V Grenz Volumenstrom V max in % von V Grenz Betriebsstufe KVS Arbeitsbereich 10 V V max 100 V Grenz AUF Führungssignal w in V Variabler Betrieb Konstanter Betrieb V mid 1) V min V min Volumenstrom V min in % von V Grenz V min ZU Bild 5: Beispiel VVS mit Arbeitsbereich 0 10 V V min Volumenstrom V min in % von V Grenz Führungssignal w Volumenstrom Funktion < 0,5 V V min Betriebsstufe V min aktiv > 0,5 10 V V min bis V max Stetiger Betrieb V min bis V max DS 184 Bl V max =^ 85 % von V Grenz V V min V max mid = = 6,5 % von V Grenz V min =^ 40 % von V Grenz Bild 4: Beispiel KVS mit Arbeitsbereich 10 V 1) Die Betriebsstufen ZU, V mid und AUF stehen bei Speisung mit DC 4 V nicht zur Verfügung V mid entspricht dem Mittelwert von V min und V max (werkseitig voreingestellter Wert) Tabelle 3: Arbeitsbereich 0 10 V mit V min > 0 % Solange das Führungssignal zwischen 0 und 0,5 V liegt, wird der minimale Volumenstrom V min konstant gehalten. Erst wenn das Führungssignal > 0,5 V ist, beginnt die Regelfunktion entsprechend der eingestellten Kennlinie. Wenn V min = 0 % eingestellt ist, dann schließt die Klappe, sobald das Führungssignal kleiner als 0,5 V ist. 5

6 Betriebsweise, Montagehinweise Regelverhalten mit Absperrbetrieb (ZU) bei Arbeitsbereich 10 V Ist im VVS-Betrieb eine Absperrung erforderlich, kann dies mit nachfolgenden Parametern realisiert werden: Volumenstrom V max in % von V Grenz Montagehinweise Einbaulage Die V. -Regler VRI von KRANTZ KOMPONENTEN können in beliebiger Achsenlage in senkrechte, waagerechte und schräg verlaufende Rohrleitungen eingebaut werden. Führungssignal w in V Volumenstrom-Istwertsignal U 5 in V ZU V min V max V Grenz Volumenstrom V min in % von V Grenz V min Bild 6: Beispiel mit Arbeitsbereich 10 V Konstanter Betrieb Variabler Betrieb Mindest An- und Abströmstrecke Um die Regelgenauigkeit nicht zu beeinträchtigen, soll vor dem V -Regler eine gerade Strecke von mindestens x Baugröße und hinter dem V. -Regler von mindestens 1 x Baugröße eingehalten werden (Bild 7). Auf den V -Reglern sind Typenschilder mit Angabe der Baugröße, der eingestellten Volumenströme und der Strömungsrichtung angebracht. Bei der Montage sollen die V -Regler so eingebaut werden, dass die Schilder bei Inbetriebnahme und Inspektion leicht lesbar sind. Der Serviceanschluss zur Verbindung des Reglers mit den Service- und Diagnose-Tools sitzt auf der Oberseite des Reglergehäuses unter einer Schutzkappe, die sich leicht öffnen lässt (s. Bild 8). Führungssignal w Volumenstrom Funktion < 0,1 V 1) Zu Klappe ZU, Regelung inaktiv > 0,1 V V min Betriebsstufe V min aktiv > 10 V V min V max Stetiger Betrieb V min V max Tabelle 4: Arbeitsbereich 10 V mit V min > 0 % DN DN V 1 DN Solange das Führungssignal weniger als 0,1 V beträgt, ist die Regelund inaktiv. Das Klappenblatt das V -Reglers bleibt geschlossen. Wenn das Führungssignal größer als 0,1 V ist, dann wird der minimale Volumenstrom V min konstant gehalten, bis das Führungssignal V erreicht. Danach beginnt die Regelung entsprechend der eingestellten Kennlinie. Bild 7: An- und Abströmstrecke zu einem Bogen oder zu einer Abzweigung Schutzkappe Serviceanschluss DS 184 Bl ) auf Wunsch kann werkseitig auch 0,5 V eingestellt werden Bild 8: V -Regler VRI 6

7 Anschlüsse und Schaltschemen 1 3 Anschluss) müssen auf zugängliche Klemmen geführt werden (Raumregler, Etagenverteiler, Schaltschrank usw.), um den Zugang für Service- und Diagnose Tools zu ermöglichen. 5 Bild 9: Kabelanschluss und Bezeichnung Der Anschluss erfolgt über die am Regler vormontierten Anschlusskabel. Die Anschlussverkabel sind farblich gekennzeichneten und zusätzlich beschriftet. Die Speisung des Reglers ist nur über Sicherheitstransformatoren zulässig. Die Anschlüsse 1 und (AC/DC 4 V) sowie 5 (U5 Istwertsignal bzw. MP-Bus Nr. Bezeichnung Aderfarbe Funktion 1 schwarz ~ rot ~ 3 Y weiß } Speisung AC/DC 4 V Eingang für Sensoranbindung Zwangssteuerung 5 U orange Istwertsignal/MP-Bus Anschluss Tabelle 5: Kabelanschluss T _ ~ AC 4 V DC 4 V T _ ~ AC 4 V DC 4 V T Führungssignal VAV 0 10 V / 10 V T Führungssignal VAV 10 V ZU VAV Umschaltung ZU / VAV-Betrieb MP / Istwertsignal 0 10 V / 10 V MP / Istwertsignal 0 10 V / 10 V ~ T _ Y U...MV-D3-MP ~ T _ Y U...MV-D3-MP Bild 10: VVS mit analogem Führungssignal Bild 11: VVS mit Absperrung (ZU) Arbeitsbereich 10 V DC T _ ~ AC 4 V DC 4 V * T Führungssignal VAV Mode- Einstellungen Signal 0 10 V 0 10 V 0 10 V 0 10 V 10 V 10 V 10 V 10 V 10 V 0 10 V ~ ~ ~ 10 V a b c d e DS 184 Bl ~ T _ Y U MP / Istwertsignal 0 10 V / 10 V...MV-D3-MP Bild 1: KVS-Betrieb / Zwangskontakte Hinweis: Detaillierte Angaben zu Verdrahtung und Regelfunktionen (Master-Slave Folgeschaltung, Parallelschaltung, etc.), insbesondere zu den Möglichkeiten der Zwangssteuerungen und der MP-Bus Verkabelung, sind den technischen Dokumentationen von Belimo zu entnehmen. Funktion Klappe Zu a) ZU c) ZU 1) V min V max b) VAV KVS V min alles offen V min aktiv Klappe offen e) AUF 1) KVS V max d) V max Legende Kontakt geschlossen, Funktion aktiv Kontakt geschlossen, Funktion aktiv, nur 10 V Kontakt offen 1) steht bei Speisung mit DC 4 V nicht zur Verfügung Bild 13: KVS-Betrieb / Funktionsauswahl 7

8 Schall-Leistungspegel Strömungsgeräusch Baugröße Volumenstrom Strömungsgeschwindigkeit Statischer Differenzdruck Dp in Pa DN m 3 /h m/s DS 184 Bl Tabelle 6: Schall-Leistungspegel des Strömungsgeräusches in db für u = 10 m/s 8

9 Schall-Leistungspegel Gehäuseabstrahlung (ohne Dämmschale) Baugröße Volumenstrom Strömungsgeschwindigkeit Statischer Differenzdruck Dp in Pa DN m 3 /h m/s DS 184 Bl Tabelle 7: Schall-Leistungspegel der Gehäuseabstrahlung in db für u = 10 m/s (ohne Dämmschale) 9

10 Schall-Leistungspegel Gehäuseabstrahlung (mit Dämmschale) Baugröße Volumenstrom Strömungsgeschwindigkeit Statischer Differenzdruck Dp in Pa DN m 3 /h m/s DS 184 Bl Tabelle 8: Schall-Leistungspegel der Gehäuseabstrahlung in db für u = 10 m/s (mit Dämmschale) 10

11 Schall-Leistungspegel Strömungsgeräusch und Gehäuseabstrahlung Statischer Differenzdruck Dp in Pa Baugröße Volumenstrom Strömungsgeschwindigkeit Schall-Leistungspegel des Strömungsgeräusches in db(a) Schall-Leistungspegel der Gehäuseabstrahlung in db(a) ohne Dämmschale Schall-Leistungspegel der Gehäuseabstrahlung in db(a) mit Dämmschale DN m 3 /h m/s DS 184 Bl Tabelle 9: Schall-Leistungspegel des Strömungsgeräusches und der Gehäuseabstrahlung in db(a) für u = 1 m/s 11

12 Typenbezeichnung und Ausschreibungstext Typenbezeichnung VRI DN V -Regler Größe Verstellung Isolierung Zusatz Größe 100 = DN 100 = DN 15 = DN = DN = DN = DN = DN 00 4 = DN 4 4 = DN 4 Verstellung C1 = Belimo Kompaktregler, Typ LMV-D3-MP (bis DN ) C = Belimo Kompaktregler, Typ NMV-D3-MP (ab DN 315) Isolierung O = ohne D = mit Dämmschale Zusatz 0 = glattes Rohrende zum Anschluss an Rohre nach DIN EN 16 sowie an flexible Rohrleitungen nach DIN EN F = Flanschanschluss nach DIN EN 10 Ausschreibungstext... Stück Volumenstromregler mit integriertem elektronischem Regelsystem zum Einsatz in runden Zuluft- und Abluftkanälen von RLT-Anlagen, bestehend aus: Gehäuse in runder Bauform wahlweise für beidseitigen Anschluss an Rohre nach DIN EN 16 und flexible Rohre nach DIN EN 13180, oder für Flanschanschluss nach DIN EN 10, Klappenblatt mit integrierter Silikondichtung 1) für Vollabsperrung, Dichtheitsklasse 3 nach DIN EN 17 Gehäuse in luftdichter Ausführung, Klasse B nach DIN EN 17, optionaler Dämmschale zur Verminderung der Schallabstrahlung und zur thermischen Isolierung, Kompaktregler von Belimo, Typ LMV-D3-MP (bis DN ) bzw. NMV-D3-MP (ab DN 315), mit integriertem Fühler und Stellantrieb Leistungsbereich wahlweise L 6, L 10 oder L 13 Arbeitsbereich wahlweise 0 10 V oder 10 V ) On-Board Serviceanschluss zum Anschluss der Serviceund Diagnose-Tools Werksseitige Einstellung der kundenspezifischen Volumenströme, nachträgliche Änderung möglich Einsatz in KVS-System bzw. VVS-System mit V max:... m 3 /h 3) V min:... m 3 /h 3) Werkstoff: Gehäuse aus verzinktem Stahlblech Messkreuz aus Aluminium/Kunststoff PS Klappenblattdichtung aus Silikon Dämmmaterial aus Mineralwolle, Ummantelung aus verzinktem Stahlblech Fabrikat: Typ: Technische Änderungen vorbehalten. KRANTZ KOMPONENTEN VRI DN 1) anderer Werkstoff auf Anfrage ) standardmäßig wird 10 V eingestellt. Bitte bei Bestellung gesondert vermerken, wenn 0 10 V gewünscht wird. 3) wenn in der Bestellung nichts anderes angegeben, wird die Einstellung V min = 0 und V max = V Grenz geliefert DS 184 Bl Durrer-Technik AG Winkelbüel 3 Adligenswil Telefon Fax info@durrer-technik.ch