Gebäudesystemtechnik/Hausautomation/Bussystem/bekannt als Smarthome

Dieses Thema im Forum "Hausautomation / Smarthome / Hausnetzwerk" wurde erstellt von Mycraft, 1. 09. 2016.

Gebäudesystemtechnik/Hausautomation/Bussystem/bekannt als Smarthome 5 5 4votes
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  1. Mycraft

    Mycraft Moderator

    24. 10. 2013
    2.604
    449
    Diese Thread soll etwas Licht in Dunkel bringen...denn das Thema wird immer aktueller und der gemeine Bauherr erschlagen von den ganzen Angeboten, Kosten, Möglichkeiten, Fallen und Problemen beim Bau ist in der Regel überfordert, wenn es denn irgendwann auch noch um das Thema:

    Moderne Elektrik im Haus
    beim Verkaufsgespräch geht. Da ich allerdings selbst in einem Haus mit KNX-Elektrik wohne, werde ich hier auch anhand von Beispielen das Thema KNX näher beleuchten.

    Der Begriff Smarthome ist leider nicht geschützt. Dieses führt dazu, dass jedes Haus mit Bewegungsmeldern oder schaltbaren Funksteckdosen vom Discounter laut Definition zu einem Smarthome wird.

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    So passiert es oft, dass entweder nur die Minimalausstattung verbaut wird, oder der Verkäufer von irgendeinem System derart begeistert ist, dass man im Eifer des Gefechts sich Dinge einbauen lässt, welche absolut out of date sind.

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    Allerdings ist hier nichts smart...es sind weiterhin "dumme" Zusatzkomponenten, welche einfach den Komfort kurzzeitig erhöhen. Warum kurzzeitig? Weil der Mensch faul ist und es irgendwann lästig ist die FB für die Steckdosen zu suchen, denn diese liegt ja ständig woanders und weil die Bewegungsmelder sich nicht 100% an die Bedürfnisse der Bewohner anpassen lassen.

    Jeder Bauherr sollte sich mit seiner Elektroanlage genausogut vertraut machen und auseinandersetzten wie mit dem Auswahl der:

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    oder anderer Elemente des zukünftigen Heims. Viel zu oft wird darauf vertraut, dass der GÜ es schon richten wird.

    Wenn Max Mustermann heute ein Kraftfahrzeug kauft, dann wird hier tagelang verglichen, Ausstattungen angeschaut und dies und das kommt auf die Wunschliste. Niemand möchte ein Auto ohne Zentralverriegelung, oder elektrische Fensterheber. Dennoch war es vor 20 Jahren absolut normal und auch diese Autos fanden reißenden Absatz. So ähnlich ist es mit der Hauselektrik heutzutage...man lässt sich ein Haus bauen...es stehen alle

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    offen und man könnte Extras dazukaufen. Aber man verzichtet. Oft aus Geldmangel, aber auch oft aus Unwissenheit und eingefahrenen Denkweisen, a la "Der Schalter macht was er soll, er schaltet das Licht an und aus"

    Das jedoch viel mehr drin sein kann, ist vielen nicht bewusst. Sie haben nur mal irgendwo gehört, dass es was gibt, aber sind sich absolut nicht sicher was und wie und warum?

    Wahrscheinlich wird es aber in den nächsten 20 Jahren mit der Hauselektrik so sein wie mit den Autos oder Telefonen oder Fernsehern. Die breite Masse will heutzutage weder Autos ohne Komfortfunktionen wie ZV, noch Telefone mit Schnur oder Röhrenfernseher.

    Eine moderne Hauselektrik sieht in der Regel so aus:


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    Die Systeme sind miteinander vernetzt per Funk oder Kabel. Kommunizieren über Protokolle und arbeiten somit im Hintergrund ohne die Notwendigkeit einzugreifen.

    Das heißt: die Jalousie fährt somit von ganz allein runter bei starker Sonneneinstrahlung um das Haus vor übermäßiger Solar-wärme zu schützen. Oder das Dachfenster schließt sich, wenn es zu regnen anfängt.

    Heutzutage können wir auf eine breite Palette von Gebäudesystemtechnik schauen, welche allen zugänglich ist, als noch vor wenigen Jahrzehnten.

    Wir haben einfache Systeme mit wenig oder kaum Intelligenz wie:

    - konventionelle Elektrik mit Tastdimmern, Stromstossschaltern etc.

    Hier ist kaum zusätzlicher Komfort möglich, Erweiterbarkeit gleich Null und praktisch alles muss manuell bedient werden.


    Mittlerer Bereich, wo sich viele proprietäre Hausautomationssysteme tummeln wie:

    - Loxone
    - Somfy Tahoma
    - RWE Smarthome
    - HomeMatic
    - Philips Hue

    Durch den begrenzten Funktionsumfang und die in der Regel weniger aufwendige Technik – insbesondere bei Installation und Programmierung – sind diese Systeme im Durchschnitt billiger zu erwerben als die vergleichbaren Systeme aus der Gebäudeautomationsbranche. Funktions- und Geräteumfang des entsprechenden Paketes ist dabei genau zu prüfen. proprietäre Hausautomationssysteme sind weniger flexibel im Hinblick auf Funktionalitäten und spätere Erweiterungen als Gebäudeautomationssysteme.

    Und dann gibt es die Oberklasse der Gebäudesystemtechnik (Bussysteme):

    - LCN
    - LON
    - WAGO I/O
    - Z-Wave
    - KNX / EIB

    Bei diesen Systemen bleibt fast kein wünsche unerfüllt und man hat Möglichkeiten von denen viele Bauherren nur träumen. Allerdings setzen diese Systeme eine gründliche Planung voraus und sind auch mit die teuersten auf den ersten Blick.

    Jedoch verglichen mit der konventioneller Installation und zufügen von Komfortfunktionen auf konventionelle Weise, werden die Bussysteme zunehmend attraktiver und preisewerter.

    Hierzu eine Grafik aus eines grossen deutschen Herstellers, welcher in allen Sparten Vertreten ist.

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    Die Idee hinter der Gebäudesystemtechnik ist diese:

    - Verknüpfung(Integration) von möglichst vielen Systemen und Komponenten (Licht, Steckdosen, Heizung, Lüftung, Garten, Fernsehen, Musikanlage usw. )
    - Monitoring und Bedienung der Systeme von zentralen Punkten
    - Erweiterbarkeit und Flexibilität
    - Steigerung vom Komfort und Bedienbarkeit

    KNX bietet unter allen Systemen die größtmöglich Integration, weil es ein offenes System ist. Das heisst das Protokoll ist frei zugängig und alle Hersteller, welche Produkte für KNX herstellen und vertreiben wollen müssen sicherstellen, dass ihr Produkt der KNX-Spizifikation entspricht. In anderen Worten man darf das bestehende Know-how nutzen muss aber das Produkt so gestalten, dass es von jedem anderen KNX-Gerät eines oder mehrere beliebiger Hersteller bedient werden kann.

    Im Gegensatz zu proprietären Systemen(LOXONE, RWE, Somfy etc.) wo man an eine Hersteller gebunden ist und somit von diesem abhängig wird. Gemäß dem Fall die Produktion wird eingestellt und es gehen Geräte im Haus kaputt, sitzt man dann auf einem Haufen teuren Schrott und muss womöglich alles wieder neu machen.

    Ganz anders bei KNX. Hier gibt es über 350 Hersteller und Millionen Produkte welche alle miteinander "reden" können. So wird bei einem Defekt der Baustein einfach nur ausgebaut und durch einen anderen ersetzt. Dabei ist es absolut egal von welchem Hersteller der neue Baustein ist. Er muss lediglich das KNX-logo tragen.

    KNX kostet Geld, leider ist dies so. Aber wie schon weiter oben gezeigt sinkt der Preis mit der Zunahme der gewünscheten Funktionen im Haus.

    Die Glaubensdiskussion, ob man es nötig hat oder nicht ist hier fehl am Platz. Die Technik ist verfügbar und man hat die Wahl. Man kann es einsetzten oder auch nicht. Ganz nach dem Motto: "Mit der Pferdekutsche kommt man auch voran"

    Ein Beispiel:

    Hat man z.B. 15 Rollläden im Haus und möchte, dass diese nicht nur vor Ort am Fenster bedienbar sind(ohne Funk), sondern auch an zentralen Stellen (z.B. an der Haustür oder im Schlafzimmer) und wenn man darüberhinaus eine Bedienmöglichkeit je Etage möchte, dann relativiert sich der Anschaffungspreis. Denn zusätzliche Komponenten, welche bei einer konventionellen Rollladeninstallation nötig sind(zusätzliche Schalter, Trennrelais, Klemmdosen) um diese Funktionalität zu gewährleisten gibt es vom Elektriker des Vertrauens auch nicht umsonst und auch die Arbeit, welche nötig ist um die Rollläden so zu verkabeln will bezahlt werden.
     
    Zuletzt bearbeitet: 2. 03. 2018
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  3. Mycraft

    Mycraft Moderator

    24. 10. 2013
    2.604
    449
    Ein weiterer Pluspunkt einer BUS-Installation liegt darin die großen Schalterbatterien (welche heutzutage absolut üblich sind) auf ein Minimum reduzieren zu können, ohne dabei Komfort und Funktion zu verlieren. Im Gegenteil, die BUS-Taster sind oft wahre Funktionszentralen mit eigenen Zeitschaltuhren/Logiken und Anzeigen.

    sprich das:

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    wird dann z.B. durch das ersetzt:

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    oder das:

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    oder auch das:

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    Den Möglichkeiten sind dabei keine Grenzen gesetzt. Diese bestehen meist nur im Kopf oder im Geldbeutel.

    Mit Bussystemen kann man alle Funktionen eines typischen Schalters nachbilden und dabei auf dem gleichem Raum noch 2,3...n andere Geräte steuern, die Temperatur anzeigen lassen, oder auch eine Alarmmeldung ausgeben. Dabei kann man in der Regel die Tasten frei belegen und wenn sich die Gewohnheiten ändern sollten sind mit wenigen Mausklicks andere Funktionen verfügbar ohne Extrakosten. Oder man wünscht sich ein neues Design, dann muss man nur den Taster von der Wand nehmen, durch einen Neuen ersetzten diesen dann neu parametrieren und schon funktioniert wieder alles. Ohne Stromkabel neulegen zu müssen.

    Viele moderne BUS-Taster bieten auch die Funktion, welche man von einem konventionellen Schalter kennt. Sprich einmal "draufklatschen" und das Licht geht an. Die BUS-Taster haben oft die Möglichkeit bei Betätigung mehrerer Tasten eine beliebige Funktion auszulösen z.B. Licht an.

    Im Gegensatz zu konventionellen Elektroverkabelung wird bei Bussystemen die Aktorik und Sensorik getrennt betrachtet. Daraus folgt die große Flexibilität und Funktionalität. Man kann also mit jedem Sensor beliebig viele Aktionen an beliebigen Stellen auslösen. Oder wenn man über die manuellen Funktionen hinaus geht und etwas Logik und Automation in die Installation einbaut, so geschehen die Aktionen ganz ohne Eingriff vom Bewohner.

    Das Licht geht automatisch aus, wenn man den Raum verlassen hat, oder der Rasen wird nur solange bewässert bis dieser feucht genug ist. Und das Alles mit Rückmeldung an die gewünschten Geräte oder Stellen im Haus oder auch unterwegs.

    Dabei ist niemand gezwungen sich Tablets an die Wände zu hängen und durch etliche Menüs zu suchen bis man die richtige Funktion gefunden hat. Es geht alles auch ohne, es setzt nur eine gründliche Planung voraus. Auch wenn das Tablet hübsch anzuschauen ist, so ist dies erst der zweite oder dritte Schritt im thema Hausautomation. Auch die großem Logikmaschinen wie der GIRA Homeserver oder der Enertex EibPC und weitere vergleichbare. Sind nicht zwingend nötig für eine moderne Elektroinstallation.

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    Zuletzt bearbeitet: 2. 03. 2018
  4. Mycraft

    Mycraft Moderator

    24. 10. 2013
    2.604
    449
    Kommen wir nun zum Aufbau eines KNX-Bussystems

    KNX ist ein dezentrales System. Das heißt es gibt hier keine zentrale Steuerung, es sind auch keine Knotenpunkte notwendig und man muss auch beim Verkabeln nicht wirklich irgendwelche komplizierten Regeln beachten.

    Ausser einer: Das Buskabel, welches an jedes Gerät angeschlossen wird über welches die Geräte miteinander reden darf nicht zu einem geschlossenen Ring werden, denn dann kommt es zu Fehlfunktionen.


    Hier sieht man den Unterschied zwischen der üblichen konventionellen Installation und KNX:

    Konventionell:


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    Bei der einfachen Hausinstallation wird oft eine Zuleitung von einer Sicherung zu jedem Raum gezogen. Im diesem Raum zweigt der Elektriker dann die Steckdosen und die Beleuchtung ab. Während die Steckdosen direkt und meist in Reihe versorgt werden. Geht die Zuleitung für das Licht erst zu dem Schalter. Von dort aus geht es dann weiter zur jeweiligen Lampe. So ist sichergestellt das alles versorgt wird und der Arbeitsaufwand minimal ist. Wird der Schalter umgelegt, leitet er die 230V an die Lampe weiter und diese leuchtet.

    KNX-verkabelt:

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    Bei einem KNX System wird die Sensorik und Aktorik voneinander räumlich und Elektrisch getrennt. Das heißt nicht der Taster schließt den Stromkreis (wie bei der konventionellen Installation) sondern der Aktor(Relais) im Schaltschrank. Der Taster sendet lediglich den Befehl. Somit kann man von unterschiedlichsten Stellen den Befehl absetzten und der Aktor(en) führt diesen aus.

    Hierzu ein Beispiel:

    Hier kann man von einer n-Zahl von Tastern die selbe Leuchte an und ausschalten. Dabei reicht es nur einen weiteren Taster an das Buskabel anzuschließen und diesen zu parametrieren. Es werden keine zusätzlichen Wechselschaltungen und Stromkabel benötigt.

    Die kleinste Einheit eines KNX-Netzes ist die Linie. Eine Linie besteht aus einer Spannungsversorgung (SV), einem KNX-Busstrang und den darauf angeschlossenen Teilnehmern (TLN). Dabei muss mindestens ein Teilnehmer ein Sensor und mindestens ein Teilnehmer ein Aktor sein. Die maximale Anzahl der Teilnehmer auf einer Linie wird von der Leistungsfähigkeit (Belastbarkeit) dessen Stromversorgung festgelegt. Wird die stärkste Netzteilvariante mit 640 mA Dauerstrom verwendet, können (bei einer durchschnittlichen Stromaufnahme von 10 mA pro Teilnehmer) maximal 64 Teilnehmer auf eine Linie geschaltet werden.
    Der größte Teil der Kommunikation zwischen Busteilnehmern findet auf Linienebene statt.

    Eine Linie:


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    Besteht Bedarf nach mehr als 64 Teilnehmern können zwei oder mehr Linien (bis zu 15) zu einem Bereich zusammengeschaltet werden. Die Verbindung der einzelnen Linien mit der gemeinsamen Hauptlinie wird über sog. Linienkoppler vorgenommen. Die Linienkoppler auf der Hauptlinie müssen aus einem eigenen Netzteil an der Hauptlinie versorgt werden.
    Linienkoppler dienen zu Einen zur galvanischen Trennung zwischen Linie und Hauptlinie (sodass z.B. ein Kurzschluss auf einer Linie keine Auswirkung auf die Hauptlinie hat) zum Anderen dienen sie zum Filtern der Telegramme, die über die Hauptlinie für Teilnehmer auf anderen Linien bestimmt wird. Die Filterung reduziert die Datenmenge, die im Netz übertragen wird, da nur Telegramme auf die Hauptlinie und andere Linien gelangen, wenn ihre Zieladresse auf Teilnehmer auf dieser Linie verweisen.
    Linienkoppler zählen als Busteilnehmer. Auf einer Hauptlinie können folglich neben dem Linienkoppler nur noch 63 weitere Teilnehmer angeschlossen sein.

    Mehrere Linien:

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    Wie man sieht ist die Verkabelung denkbar einfach. Jeder Busteilnehmer bekommt einfach ein Buskabel. Jede Linie eine eigene Stromversorgung. Zwischen den Linien werden Linienkoppler eingesetzt, welche dafür sorgen, dass die Linien miteinander kommunizieren können. Mittels Bereichskopplung lassen ich KNX-Installationen mit bis 14.400 Teilnehmern realisieren.

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    Als zulässige Busleitungen werden vom ZVEI/ZVEH unter anderem die Leitungstypen YCYM 2x2x0,8 bzw. J-Y(St) Y 2x2x0,8 empfohlen. Busleitungen, die der Funktionsspezifikation nach DIN V VDE 0829 Teil 522 bzw. EN V 50090-5-2 entsprechen (z.B. YCYM), dürfen uneingeschränkt gemeinsam mit Kabeln, Leitungen und Aderleitungen (z.B. H07V) in Elektro-Installationsrohren verlegt werden.

    Genug Theorie!

    In einem Einfamilienhaus sieht es meistens so aus, dass man eine Hauptlinie für den inneren Bereich hat und eine zweite Linie für Aussen. So halten sich die Kosten in Grenzen und man hat von Aussen keinen direkten Zugriff auf die innere Busleitung.

    Da KNX dezentral ist. Wird keine Zentrale steuerung benötigt. Jedes KNX-Gerät kann für sich autark funktionieren. Die Mindestgröße einer Linie ist wie schon erwähnt worden:

    - Spannungsversorgung mit Drossel
    - Sensor (Taster/Präsenzmelder[PM]/usw.)
    - Aktor

    Durch den dezentralen Aufbau können KNX-Geräte an beliebige stellen im System angeschlossen werden und nach der Parametrierung sind diese sofort einsatzbereit. Ohne zusätzliche Kabel zu ziehen oder neue Stromkreise zu erstellen. Man kann so z.B. ein Taster durch ein PM ersetzen oder zum Taster parallel ein PM einbauen oder stattdessen gar etwas anderes.

    Sollte ein KNX-Gerät ausfallen (was sehr unwahrscheinlich ist), dann wird einfach nur der Bereich welchen dieses Gerät versorgt ausser Betrieb gehen. Der Rest der Installation bleibt davon unberührt und funktioniert weiterhin wie gehabt. Es reicht das Gerät durch ein neues zu ersetzten und zu parametrieren und schon ist alles wieder funktiontüchtig.

    Der Hohe Anschaffungspreis ist zum Teil der niedrigen Ausfallwahrscheinlichkeit geschuldet. Denn KNX wurde ursprünglich nicht für den Privatbereich entwickelt und muss/musste hohe Standards erfüllen, weil es auch in sensiblen Bereichen in der Industrie und Handel eingesetzt wird. Es gibt heute praktisch keine größeren Installationen ohne KNX. Man findet es in (schwedischen) Möbelhäusern, diversen Kaufmärkten, Flughäfen, modernen Bürogebäuden und auch Stadien.


    Hier nochmal ein direkter vergleich wie eine konventionelle und KNX-basierte Automatisation verkabelt ist und wie die Geräte untereinander kommunizieren können:



    Links konventionell: Jedes System ist autark und kann nur innerhalb des Systems mit den Ein-/Ausgabegeräten sprechen.

    Rechts KNX: Alle Systeme sind miteinander mittels Buskabel verbunden und kommunizieren dauerhaft mit der selben Spache untereinander. So "weiß" jedes System in Echtzeit was ein anderes macht und welche Bedingungen gerade herrschen.

    Somit muss z.B. die Heizung nicht erst abwarten bis der Raumtemperaturregler ihr meldet: "Raum zu warm" sondern Sie weiß das viel früher, weil die Wetterstation schon gemeldet hat: "Sonnenschein im Süden".

    Wird fortgesetzt...Kommentare sind erwünscht!

    Ich bitte jedoch auf: "Schnickschnack" "Spielerei" und "brauche ich nicht" zu verzichten. Dies soll ein reiner Informationsthread bleiben.
     
    Zuletzt bearbeitet: 1. 03. 2018
  5. Mycraft

    Mycraft Moderator

    24. 10. 2013
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    449
    Naja ich wollte leicht auf die Systeme eingehen die ich persönlich kenne Loxone, Z-Wave, Enocean, der Schwerpunkt bei mir liegt auf dem KNX da ich hier das meiste Wissen besitze.

    Ich versuche es auch einsteigerfreundlich zu schreiben, ohne zu tief in die Technikdetails etc. einzutauchen und die Interessenten durch zuviel Fachsprache zu vergraulen. Solche Anleitungen gibt es ja schon genügend..
     
    Zuletzt bearbeitet: 3. 09. 2016
    MIA_SAN_MIA__, Tommes78 und Alex85 gefällt das.
  6. Mycraft

    Mycraft Moderator

    24. 10. 2013
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    Präsenz- und Bewegungsmelder

    PIR(Pyroelektrisch Infrarot) oder HF(Hochfrequenz)-Melder sind ein essentieller Bestandteil eines automatisierten Systems, denn es sind die Augen und Ohren derselben.

    Ohne, ist das System blind un taub und kann nicht auf die Umgebung und Veränderungen reagieren.

    Die einfachste Reaktion eines Melders ist: Beim Erfassen einer Person eine vorprogrammierte Reaktion auslösen.

    Meist geht es um die passive Zuschaltung von Lichtquellen, welche je nach vorangegangener Programmierung helligkeitsabhängig aussehen kann.
    Dennoch spielt die Frage der Anbringung hierbei eine entschiedene Rolle, so dass jeder Melder seinem Einsatzgebiet zugewiesen ist.

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  7. Mycraft

    Mycraft Moderator

    24. 10. 2013
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    So kann ein Gebäude ausgestattet sein, bei dem die Lichtsteuerung nahezu ausschließlich über Präsenzmelder funktioniert:

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    Der Präsenzmelder im Detail

    Damit können Sie nicht nur automatisch das Licht regulieren sondern zugleich einen erheblichen Teil an Energie einsparen. Denn durch den sehr empfindlichen Sensor kann das Licht über den ganzen Tag hinweg an- und ausgeschaltet werden. Der Melder reagiert passiv auf Lichtveränderungen und reguliert seine Funktionen im Alleingang. Somit brauchen Sie sich keinerlei Gedanken mehr um den vergessenen Lichtschalter zu machen, sondern sobald keine Bewegung mehr im Raum zu verzeichnen ist, geht das Licht mittels Sensor ganz von allein wieder aus.
    Die Melder können dabei die unterschiedlichsten Formen besitzen, je nach Aufgabenbereich muss man den passenden auswählen. Hier ein Paar Beispiele:


    Üblicher 360° Melder

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    Bündig einbaubarer für Deckendosen:

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    Für schmale und lange Räume oder Teilbereiche:
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    Für Wanddosen:

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