Sie haben einen Pool im Haus oder Garten und ärgern sich über den Aufwand für die Pflege und Erhaltung? Stellen Sie sich vor, Sie könnten die Kontrolle über wichtige Anlagenparameter Ihres Schwimmbads kostengünstig abgeben.
In diesem Beitrag stellen wir Wege der Automatisierung vor und gehen auf moderne Mess- und Regeltechnik ein:
Die Basis für eine automatisierte Steuerung Ihres Pools ist die Mess- und Regeltechnik. Mit dem richtigen System können Sie neben der Wasserqualität auch die Betriebsprozesse präzise kontrollieren. Moderne Poolmanagementsysteme bieten ebenfalls eine benutzerfreundliche Bedienung.
Schnellüberblick: Das Wichtigste auf einen Blick
- Mess- und Regeltechnik ist zentraler Bestandteil von Schwimmbadtechnik
- Die Automatisierung stellt sicher, dass die Wasserqualität stets auf einem optimalen Niveau gehalten wird, indem sie Parameter wie pH-Wert, Chlorgehalt und Temperatur kontinuierlich überwacht und anpasst.
- Durch automatisierte Systeme können Betriebskosten gesenkt und Ressourcen effizienter genutzt werden, da Chemikalien und Energie nur bei Bedarf eingesetzt werden.
- Automatisierte Mess- und Regeltechniken reduzieren das Risiko von menschlichen Fehlern und sorgen dafür, dass potenziell schädliche Chemikalien in sicheren Mengen dosiert werden, was die Gesundheit der Schwimmbadnutzer schützt.
- Moderne Systeme bieten intuitive Benutzeroberflächen und Fernüberwachungsmöglichkeiten, wodurch Poolbesitzer und -betreiber den Zustand ihres Pools bequem überwachen und steuern können.
Grundlagen der Mess- und Regeltechnik
Bei der Mess-, Steuerungs– und Regeltechnik (MSR) handelt es sich um mehrere sich ergänzende Disziplinen der Automatisierung.
Die Messtechnik beschäftigt sich mit der Erfassung und der Auswertung von physikalischen oder chemischen Größen, wie beispielsweise Temperatur oder Druck. Mit Hilfe von Messgeräten und Sensoren werden diese Größen präzise erfasst. Diese gemessenen Ist-Daten eines Systems werden genutzt, um das System zu steuern und zu optimieren.
Funktionsweise der Mess- und Regeltechnik
In einem Regelkreis werden die Sensoren der Messtechnik mit der Regeltechnik und Aktoren der Steuerungstechnik verknüpft.
Ein Algorithmus vergleicht die Ist-Daten mit den Soll-Werten des Systems. Wird bei diesem Vergleich eine Abweichung festgestellt, regelt das System automatisch nach. Die Steuereinheit aktiviert eine Nachdosierung, bis das gewünschte Niveau wieder erreicht wird. Auf diese Weise ermöglicht die Mess- und Regeltechnik die Aufrechterhaltung eines Systems mit konstanten Parametern unabhängig von äußeren Einflussfaktoren.
Unterschiede zwischen manueller und automatisierter Regelung
Die Unterschiede zwischen manueller und automatisierter Mess- und Regeltechnik liegen in der Art und Weise, wie Messungen durchgeführt und Regelungen implementiert werden. Entscheidender Unterschied ist die Intervention durch den Menschen beziehungsweise der Technik. Manuelle Messung und Regelung findet meist aufgrund des Aufwands periodisch statt.
Deshalb werden die Systeme nur in definierten Abständen nachgeregelt. Automatisierte Mess- und Regelsysteme messen kontinuierlich die benötigten Parameter und vermeiden so einen Ausfall des Systems durch zu späte Regelung. Die Automatisierung ermöglicht zudem eine präzisere Steuerung der Regler.
Vorteile der Automatisierung
Die Vorteile der Mess- und Regeltechnik im Schwimmbad sind:
- Optimale Wasserqualität: Die präzise Überwachung und Regelung stellen eine konstant gute Wasserqualität sicher.
- Komfort: Durch Automatisierung entfällt ein erheblicher Teil des manuellen Arbeitsaufwands bei der Poolpflege.
- Einsparung von Betriebskosten: Dank bedarfsgerechter Steuerung von Wasserchemie, Pumpe und Heizsystem sinken die Betriebskosten Ihres Pools.
- Umweltfreundlichkeit und Schutz der Gesundheit: Automatisierte Systeme vermeiden eine Über- oder Unterdosierung der Wasserchemikalien. Dadurch schützen Sie Ihre Gesundheit und schonen die Umwelt.
- Fernüberwachung und -steuerung: Die Fernsteuerung über mobile Apps oder Webplattformen ermöglicht Ihnen auch unterwegs, auf ihre Pooltechnik zugreifen zu können.
- Längere Lebensdauer von Ausrüstungen: Durch die präzise Steuerung wird die Ausrüstung des Pools weniger beansprucht, was zu einer längeren Lebensdauer der Anlagen führt.
Entwicklung der Automatisierung in Schwimmbädern
Die Regelungstechnik ist keine menschliche Erfindung. Sie ist ein Phänomen, das häufig in der Natur zu finden ist. Die Regulierung der Körpertemperatur beim Menschen stellt ein sehr effektives Mess- und Regelsystem dar. Durch Schwitzen bei Hitze und Zittern bei Kälte versucht unser Körper, seine Temperatur unabhängig von den äußeren Bedingungen konstant zu halten.
Die ersten Schritte zur Automatisierung begannen mit dem Einsatz von Umwälzpumpen in Schwimmbädern Anfang des 20. Jahrhunderts. Ab den 1950er Jahren wurden erste, einfache Elemente zur Messung und Regelung eingesetzt. Diese basierten auf mechanischen oder pneumatischen Komponenten.
In den 1960er und 1970er Jahren wurden die elektronischen Mess- und Regelelemente genauer und zuverlässiger. Seit Beginn des 21. Jahrhunderts hat sich die Entwicklung von neuen Mess- und Regelsystemen für Schwimmbädern stark beschleunigt. Empfindliche Sensoren und leistungsfähige Steuerungen ermöglichen die umfassende Automatisierung von Pools und Schwimmbädern.
Wichtige Parameter und ihre Messung
Die Qualität Ihres Poolwasser wird vom Nutzungsverhalten, der Intensität aber auch vom Wetter beeinflusst. Bei unzureichender Reinigung und Pflege wird das Wasser schnell trüb und beginnt unangenehm zu riechen. Eine Filteranlage reicht nicht aus, Keime zu entfernen.
Parameter der Wasserqualität
Damit Ihr Badevergnügen ungetrübt bleibt, sollten Sie folgende Parameter regelmäßig prüfen und bei Bedarf nachsteuern:
- PH-Wert: diese Messgröße beschreibt, ob das Wasser sauer oder basisch ist. Das Wasser im Pool sollte immer neutral sein, also einen pH-Wert zwischen 7,0 und 7,4 aufweisen. Dadurch werden Reizungen der Augen und der Haut vermeiden. Gleichzeitig schützen Sie dadurch Ihre Armaturen.
- TA-Wert: Die Gesamtalkalität gibt den Gehalt an gelösten alkalischen Substanzen im Pool an. Bei einem ausgewogenen TA-Wert werden die Säuren im Pool neutralisiert und der pH-Wert stabilisiert.
- Kalziumhärte: Der Wert zeigt die Gesamtmenge an gelöstem Kalzium und Magnesium an.
- Chlorgehalt oder Bromgehalt: Die Halogene Chlor und Brom wirken desinfizierend gegen Mikroorganismen wie Algen und Bakterien.
Methoden zur Messung Ihrer Wasserqualität
Die Parameter Ihres Pools sollten Sie mindestens einmal wöchentlich prüfen. Bei sehr heißen Tagen oder großen Regenmengen müssen Sie den Prüfintervall verkürzen. Für die Überprüfung stehen Ihnen verschiedene Methoden zur Verfügung:
- Teststreifen: Kostengünstige Teststreifen ermöglichen eine schnelle und einfache Analyse der Wasserqualität. Sie wählen zwisehn Teststreifen für einen oder mehrere Parameter. Generell sind Teststreifen einfach zu handhaben aber ungenau.
- Testkits: Für diese kostengünstige Testmethode entnehmen Sie etwas Wasser aus Ihrem Pool und testen dies mit Tabletten oder Tinte auf Färbung. Durch Abgleich der Farbe mit einer beiliegenden Skala ermitteln Sie die Werte. Testkits bieten neben der Überprüfung auf den pH-Wert auch die Angabe des Chlor- oder Bromgehalts. Der Abgleich der Farbe mit einer Skala führt häufig zu ungenauen Messergebnissen.
- Elektronische Pooltester: Die Messtechnik für Schwimmbäder und Pools basiert auf Sensoren. Sie ermöglichen eine einfache und schnelle Prüfung aller relevanten Parameter im Poolwasser. Aufgrund der deutlich höheren Genauigkeit ist eine exakte Nachdosierung der Poolchemikalien möglich. Dieser Vorteil kann die höheren Anschaffungskosten rechtfertigen.
Neben der Wasserchemie können moderne Systeme auch die Parameter der Pooltechnik kontrollieren. Beispiele hierfür ist die Steuerungstechnik der Sandfilteranlage oder Pumpe abhängig von der Nutzung. Auch die Leistung der Wärmequelle zur Regulierung der Temperatur können Sie automatisieren. Durch den Einsatz komplexer Systeme kombinieren Sie die automatisierte Steuerung von Wasserchemie und Pooltechnik.
Sensoren und ihre Rolle in der Automatisierung
Sensoren erfassen physikalische oder chemische Eigenschaften oder die stoffliche Zusammensetzung ihrer Umgebung. Sie messen einen qualitativen oder quantitativen Wert, welcher in ein elektrisches Signal umgewandelt wird.
Parameter sind physikalische Größen wie Temperatur, Druck, Wärmemenge und Feuchtigkeit sowie chemische Effekte wie pH-Wert und elektrochemisches Potential. Häufig genutzte Sensoren sind:
Sensorart | Sensorart | Anwendung |
Temperatursensoren | Sie messen die Wärmeenergie, die von einem Objekt oder einer Umgebung abgegeben wird. | Klimaanlagen, Heizsysteme, Wetterstationen |
Drucksensoren | Sie messen den Druck, der auf eine Oberfläche ausgeübt wird. Wetterstationen, | Blutdruckmessgeräte, Luft- und Raumfahrt |
Lichtsensoren | Intensität des Lichts Automatisierung von Lichtsystemen bis hin zur Fotografie | Fotografie, Lichtsysteme |
Elektrochemische Sensoren | Bestimmung von Zusammensetzungen | Medizintechnik, Umweltüberwachung |
Sensoren für Ihren Pool
Die folgenden Sensoren sind geeignet, um verschiedene Überwachungsaufgaben in Ihrem Schwimmbad zu übernehmen:
- PH-Sonden: Die Messung des pH-Werts basiert auf einem potentiometrischen Verfahren.
Redox-Sonden (OPR-Sensoren): Diese Sensorarten messen das Redox-Potential, auch Oxidations-Reduktions-Potentialgenannt, um den Gehalt an Chlor oder Brom im Wasser zu überwachen. Die Messung basiert auf der Reduktion von Chlor und zeigt so die Desinfektionsleistung an. - Leitfähigkeitssonden: Die Leitfähigkeit des Wassers wird mit Hilfe von zwei Elektroden konduktiv gemessen, um den Salzgehalt beziehungsweise die Kalziumhärte zu überwachen. Diese Messtechnik wird für Schwimmbäder und Pools mit Salzelektrolysesystemen verwenden.
- Trübungssensoren: Durch die Messung mit Streulicht kann die Anzahl der unerwünschten Schwebstoffe im Wasser bestimmt werden.
Temperatursensoren: Diese Sonden überwachen die Wassertemperatur des Pools udn bielden die Basis für Heizungen wie Solaranlagen. - Wasserstandssensoren: Sie überwachen den Wasserstand im Pool, um bei Bedarf automatisch Wasser nachzufüllen.
Der pH-Wert und die Temperatur des Wassers können die Messung der weiteren Parameter beeinflussen. Deshalb gehören diese beiden Sensoren zur Standardausrüstung für die Messtechnik von Schwimmbad und Pool. In der Praxis lohnen sich heute Kombi-Anlagen, die mehrere Parameter in einem Messsystem überwachen können.
Regelungstechnik und ihre Anwendung
Die Regelungstechnik ermöglicht eine gezielte Beeinflussung von verschiedenen Größen in einem System. Das Prinzip basiert auf einem Regelkreis mit Rückkopplung.
Im Regelkreis erfolgt ein kontinuierlicher Abgleich eines gemessenen Ist-Werts, der sogenannten Regelgröße, mit dem Soll-Wert, der Führungsgröße. Regelgrößen sind physikalische oder chemische Parameter, wie Temperatur, Druck oder pH-Wert.
Bei Abweichungen zwischen den Werten, wird die Regelgröße durch entsprechende Maßnahmen, Stellgrößen, beeinflusst. Das Zusammenspiel von Sensoren und Übertragungskomponenten wird Regelstrecke bezeichnet.
Reglungsvorgänge für Schwimmbad und Pool
Die Regelungstechnik spielt in Schwimmbädern und Pools eine entscheidende Rolle bei der Aufrechterhaltung optimaler Wasserbedingungen. Die Systeme beruhen auf dem Prinzip der Festwertregelung.
Die Regelgrößen wie pH-Wert, Trübung, Gehalt an Chlor und Wasserhärte werden auf einen Festwert eingestellt. Der Regelkreis steuert die Dosierung so, dass die Regelgröße auch bei Störeinflüssen konstant auf die fest eingestellten Werte für die Wasserparameter eingestellt wird.
Regelalgorithmen für Schwimmbad und Pool
Für den Vergleich der Regelgröße mit dem Sollwert und die Anzeige von Abweichungen werden verschiedene Regelalgorithmen genutzt. Als mathematische Verfahren kommen hierbei unter anderem die folgenden Algorithmen zum Einsatz:
Proportionale-Integral-Derivative (PID)-Regelung: Der PID-Regler ist einer der häufigsten Regler in der Regelungstechnik und besteht aus drei Komponenten: dem proportionalen Anteil (P), dem integralen Anteil (I) und dem derivativen Anteil (D). Diese Komponenten wirken zusammen, um die Regelabweichung zu minimieren. PID-Regler finden breite Anwendung in verschiedenen Systemen, von Temperaturregelung bis zur Positionskontrolle in Robotern. PID-Regler werden häufig in Poolsteuerungssystemen eingesetzt, um den pH-Wert des Wassers zu regeln.
Adaptive Regelung: Adaptive Regelung passt die Regelparameter automatisch an, um mit sich ändernden Bedingungen oder Unsicherheiten im System umzugehen. Adaptive Regelung ist gut geeignet, sich an Veränderungen in der Belastung des Pools anzupassen. Zum Beispiel kann die Dosierung von Desinfektionsmitteln basierend auf der Anzahl der Badegäste variieren.
Multivariable Regelung: Die multivariable Regelung wird eingesetzt, um mehrere Größen gleichzeitig zu regeln. Sie wird bevorzugt eingesetzt, wenn sich mehrere Parameter gegenseitig beeinflussen. Ein Beispiel hierfür ist die kombinierte Regelung von pH-Wert und Redoxpotential, die sich gegenseitig beeinflussen.
Im Best Practice wird für den jeweiligen Parameter der optimale Regelalgorithmus eingesetzt. Mit dem richtigen Basis-Setup aus Sensor, Regelgröße, Stellgröße und Regelung wird der Pool optimal gesteuert. Temperatur und Wasserqualität passen sich Ihren Bedürfnissen an.
Automatische Dosiersysteme
Automatische Dosiersysteme dienen dazu, eine genaue Menge einer Substanz in einem Prozess oder einer Anwendung abzugeben. Die Anlagen bestehen aus einer Dosiereinheit, einer Impfstelle und einer Steuereinheit.
Bei Inbetriebnahme muss zunächst der Sollwert für den jeweiligen Parameter eingegeben werden. Werden vom Reglungssystem Abweichungen zum Soll-Wert festgestellt, reagiert die Steuerung. Über ein Impfventil im Steuerkreis speist die Anlage automatisch die Korrektursubstanz in den Pool ein.
Steuerungstechnik für Dosiersysteme
Für Dosiersysteme von Pools und Schwimmbäder sollten Sie bevorzugt eine Ablaufsteuerung wählen. Diese Methode wird für die gezielte Zuführung von Flüssigkeiten und Feststoffen genutzt.
In der Steuereinheit werden die Signale von den Sensoren verarbeitet und an das Dosiersystem weitergegeben. Bei einer Ablaufsteuerung erfolgen die Befehle schrittweise. Erst wenn Schritt 1 erfolgreich abgeschlossen ist, erfolgt das Signal für den folgenden Ablauf.
Anwendung der Ablaufsteuerung in der Pooltechnik
Die Integration von Ablaufsteuerungen in Dosiersysteme zur Wasserchemie in der Pooltechnik kann in Kombisystemen vielfältige Aufgaben übernehmen. Die hochentwickelten Systeme sind darauf ausgerichtet, präzise Mengen an Chemikalien wie Chlor und pH-Regulatoren zuzuführen.
Dadurch wird eine konstante Wasserqualität sichergestellt. Die Ablaufsteuerung steuert den exakten Zeitpunkt und die Menge der Chemikaliendosierung. Die Steuerung kann zusätzlich die Überwachung für den Durchfluss der Pumpe und den Temperaturwert der Heizung übernehmen.
Vorteile der automatisierten Dosiertechnik
Diese Vorteile bietet eine automatisierte Dosiertechnik für Ihren Pool:
- Gleichbleibende, optimale Wasserqualität: Durch die präzise Dosierung von Desinfektionsmitteln wie Chlor oder Brom wird eine optimale Wasserqualität aufrechterhalten. Damit verhindern Sie ,das Wachstum von Bakterien, Algen und anderen Mikroorganismen.
- Zeit- und Arbeitsersparnis: Automatische Dosiertechnik reduziert den manuellen Arbeitsaufwand erheblich. Die automatischen Dosiersysteme überwachen kontinuierlich die Wasserparameter und passen die Dosierung entsprechend an.
- Kosteneffizienz: Die Regeltechnik im Schwimmbad ermöglicht eine exakte Dosierung der benötigten Chemikalien. Dadurch senken Sie die Kosten für die Wasseraufbereitung. Eine Überdosierung von Desinfektionsmitteln oder anderen Chemikalien wird vermeiden.
- Fernüberwachung: Moderne automatische Dosiersysteme ermöglichen die Fernüberwachung der Wasserqualität. Dies erlaubt es Ihnen, den Zustand des Wassers auch außerhalb des Schwimmbadgeländes zu überprüfen und bei Bedarf Maßnahmen zu ergreifen.
- Sicherheit: Die automatische Dosierung reduziert das Risiko von menschlichen Fehlern, die zu unerwünschten Wasserbedingungen führen könnten. Dies trägt zu Ihrer Sicherheit bei.
Anlagen für die Automatisierung
Für die Automatisierung Ihrer Pooltechnik können Sie heute zwischen verschiedenen Varianten wählen. Sie können einzelne Komponenten selbst zusammenstellen und die Anlage so Ihren individuellen Bedürfnissen anpassen. Alternativ wählen Sie eine fertige Komplettanlage.
So können Sie vorgehen:
- Entschieden Sie, welche Aufgaben Ihre automatisierte Überwachung übernehmen soll.
- Wählen Sie die Pooltechnik gemäß Ihren Fähigkeiten von Eigenbau bis Komplettanlage.
- Achten Sie bei der Auswahl darauf, dass die Anlage zur Größe Ihres Pools passt
- Legen Sie die Art der Bedienung von Panel über Sprachsteuerung fest.
- Installieren Sie die Anlage und Kalibreiten die Sensoren.
Ob Sie Ihre Komponenten selbst installieren wollen oder eine Komplettanlage wählen, mit einer automatisierten Poolsteuerung sparen Sie Zeit, Geld und schonen Gesundheit und Umwelt.
Ausblick: Zukunft der Automatisierung in Schwimmbad und Pool
Der Automatisierung kommt in vielen Bereichen eine zunehmende Rolle zu. Damit verbunden sind auch schnelle technische Fortschritte. Diese werden sich auch in der Entwicklung der Regeltechnik im Schwimmbad widerspiegeln. Smart-Home-Lösungen bieten bereits eine Sprachsteuerung der Poolanlage.
Aktuelle Trends befassen sich vor allem mit dem Einsatz künstlicher Intelligenz (KI) zur Erhöhung von Sicherheit und Komfort:
Erhöhte Sicherheit: Künstliche Intelligenz wird bereits in ersten Versuchen zur Überwachung von Schwimmbädern eingesetzt. Mit Kameras und Bewegungserkennung sollen Menschen in Not erkannt werden. In diesem Fall erfolgt ein automatischer Notruf des Systems. Diese Technik können sich zukünftig auch für private Schwimmbäder und Pools durchsetzen.
Effizientere Steuerung: Vom Einsatz künstlicher Intelligenz wird erwartet, dass Schwimmbäder noch effizienter gesteuert werden können. So würde die Einbeziehung von Wettervorhersagen und dem Nutzungsverhalten der Besitzer eine optimale Temperatursteuerung ermöglichen. Ziel der Nutzung von KI ist ein umweltfreundlicherer Betrieb.
Häufig gestellte Fragen
Bevor Sie Ihre bestehenden Schwimmbad Messtechnik nachrüsten, sollten Sie eine Bestandsaufnahme durchführen. Sind die bereits vorhandenen Komponenten mit neuen Systemen kompatibel, ist in der Regel eine einfache Nachrüstung mit Steuereinheit und Dosiertechnik einfach möglich.
Die Kosten für die Automatisierung Ihres Pools hängen vom Umfang der geplanten Automatisierung ab. Für eine einfache Desinfektionstechnik mit Steuerung von pH-Wert, Chlorgehalt und TA-Wert müssen Sie mit Preisen ab 1.500 Euro rechnen. Komplexe Systeme mit Fernüberwachung kosten ab 3.500 Euro. Die Überwachung zusätzlicher Parameter der Wassertechnik wie Temperaturregelung der Poolheizung erhöhen die Kosten für die Technik.
Automatisierte Systeme zur Wassertechnik bei Pools sind in der Regel sehr zuverlässig. Eine Voraussetzung ist die korrekte Installation aller Komponenten an einem passenden Ort. Ein weiterer Punkt für die Zuverlässigkeit der Anlage ist die regelmäßige Wartung der Komponenten. Mit diesen Maßnahmen wird Ihre Mess- und Regelungstechnik für das Schwimmbad über Jahre fehlerfrei arbeiten.
