TGA MSR-Technik

TGA Ausgabe 12-2014
Bustechnik für mehr Komfort, Sicherheit und Energieeffizienz

Die neue Welt der Gebäudeautomation


1 Schnittbild Hausinstallation, das Bussystem bildet die Nerven des mitdenkenden Heims.

1  Schnittbild Hausinstallation, das Bussystem bildet die Nerven des mitdenkenden Heims.

Wie in der Industrie bringt die moderne Automatisierungstechnik auch im intelligenten Gebäudemanagement deutliche Vorteile. Die für eine moderne Automatisierung nötige Bustechnik in Gebäuden wird zwar in der Fachwelt viel diskutiert und anhand von Einzelbeispielen dargestellt, führt in der Masse der privaten Neubauten und Gebäuderenovierungen aber doch eher ein Nischendasein. Besonders „Häuslebauer“ haben deutliche Berührungsängste mit der für sie neuen Technik, ein Umstand der oft nur auf mangelnder Information beruht.

Kompakt informieren

Die Bustechnik bietet zahllose Möglichkeiten für die intelligente Vernetzung der gesamten Haustechnik, um Komfort, Sicherheit und Energieeffizienz zu erhöhen.

Dabei kann jeder einzelne Anschluss auch nachträglich umdefiniert und so an neue oder geänderte Anforderungen angepasst werden. Dafür lassen sich mehrere Übertragungswege kombinieren.

Um die Möglichkeiten der Automatisierung auch wirklich effizient zu nutzen, ist eine zukunftsfähige Steuerzentrale ausschlaggebend.

Der Werdegang und die Anforderungen an die Automatisierungstechnik in der Industrie und im Gebäude sind sich sehr ähnlich. So waren in beiden Fällen anfangs viele unterschiedliche Bussysteme auf dem Markt, die sich dann konsolidierten. Heute hat sich für die intelligente Vernetzung von Gebäudesystemen der KNX-Bus als internationaler Standard durchgesetzt bzw. das KNXnet als Verschmelzung von KNX-Bus und LAN.

Der weltweite, offene Standard bietet schon heute mit über 300 beteiligten Firmen aus Europa, USA und Asien eine riesige, ständig wachsende Modulvielfalt ohne Kompatibilitätsprobleme und eine zukunftssichere Versorgung mit Komponenten. Gerade Letzteres ist für langlebige Investitionen in Immobilien besonders wichtig.

Vorteile für jeden Lebensabschnitt

Mit der Entscheidung, welche Technik in einem Neubau installiert werden soll, legte sich der Erbauer früher auf Jahrzehnte fest. Moderne Bauten dagegen lassen sich immer individueller gestalten, auch nachträglich. Und die Technik schreitet immer schneller voran. Strom braucht man heute an nahezu jeder Stelle, Steckdosen kann man fast nie genug haben. Küchen, Ladegeräte, Sicherheitstechnik, Temperaturwächter etc., alles verlangt nach Netzanschluss.

Waren bisher Schalter und versorgter Anschluss fest verdrahtet, so bietet ein Bussystem wie der KNX-Bus heute die Möglichkeit, über 61 000 unterschiedliche Busteilnehmer gezielt anzusprechen und miteinander „reden“ zu lassen Abb. 1 . Dabei kann jeder einzelne Anschluss auch nachträglich umdefiniert werden, beispielsweise um neueste Sensortechnik zu verwenden.

Das erleichtert eine Nachrüstung der jeweils aktuellen Technik. So lässt die Heimautomatisierung das Kinderzimmer quasi mitwachsen, erlaubt neue Energie- und Umwelt-Technik einzubinden oder erleichtert später die Umrüstung des Heims zu einem altersgerechten Wohnsitz, eben Technik für jede Lebenslage Abb. 2 .

Bedeutung für die Hausinfrastruktur

Die Bustechnik bietet völlig neue Möglichkeiten, deren Aufzählung den Umfang des Beitrags weit übersteigen würde. Einige kleine Beispiele sollen deshalb hier nur das Prinzip erklären: Im Haus können beispielsweise mehrere Gewerke miteinander kommunizieren, so kann sich die Heizung mit autarken Klimageräten in den einzelnen Räumen abstimmen“, offene Fenster können dem Heizkörperregler „bitte nicht weiterheizen, es wird gerade gelüftet“ melden. Wasch- und Geschirrspülmaschine arbeiten vorrangig mit günstigem Strom der eigenen Photovoltaik-Anlage.

Briefkästen, die weitab an der Straße liegen, melden, wenn Post eintrifft, die Katzenklappe öffnet und schließt nach Vorgabe und ist in die Alarmanlage mit eingebunden. Die Haussicherheit wird rundum geprüft, Glasbruch-, Fenster- und Türsensoren geben exakte Auskunft.

Mechanische Schlüssel lassen sich mit RFID-Tags (elektronische Funkchips mit Zugangscode wie bei Pkw-Schlüsseln) ergänzen und erlauben ein elektronisches Schlüsselbrett. Klassiker, wie die Rollladensteuerung für Tag und Nacht, werden durch Sensoren ergänzt, die melden: starker Wind, Hagel, zu viel Sonne. Zum Schutz von Scheiben und Pflanzen werden Rollladen automatisch geschlossen oder Jalousien eingefahren.

Schaltet man IR-Sensoren mit Lampen zusammen, geht das Licht automatisch an, sobald man ein Zimmer betritt. Ganze Szenarien lassen sich per Knopfdruck starten, so fährt der Rasenmähroboter zum Aufladen, bevor die Gartenbewässerung eingeschaltet wird und diese orientiert sich wiederum an der per Sensor gemessenen Bodenfeuchtigkeit. Kein vergessenes Gießen oder verschwendetes Wasser mehr. Wenn die Hauszisterne „leer“ meldet, wird automatisch auf das Trinkwassernetz umgeschaltet etc. Aquarienbeleuchtung, die sich gezielt der Helligkeit im Zimmer anpasst, lässt auch im Urlaub die Pflanzen wachsen. Licht und Rollladen werden wie im Alltag bedient, auch wenn der Besitzer im Urlaub ist. Selbst eine automatische Zimmer-Pflanzenbewässerung ist leicht zu realisieren.

Szenarien wie Elektroauto aufladen, wenn genug Sonnenstrom vorhanden ist, oder Schneefallmelder mit Wecker verschalten, um trotz Räumpflicht rechtzeitig zur Arbeit zu kommen, und vieles mehr ist ebenfalls möglich. Nur die Phantasie des Benutzers setzt Grenzen.

Allerdings zeigen sich hier schon die großen Anforderungen an die Automatisierungstechnik: Hohe Zuverlässigkeit steht an erster Stelle, denn beispielsweise eine ausgefallene Heizung und Frostschäden kann kein Hausherr tolerieren. Im Gegensatz zur Industrietechnik kommen aber im privaten Bereich noch die Forderungen nach komfortabler Bedienung und vor allem nach einem ansprechenden Design im häuslichen Umfeld hinzu.

Flexible Heimtechnik

Je nach baulichen Gegebenheiten und der Einrichtung bietet der KNX-Bus schon von Hause aus einige Möglichkeiten. So können die Daten auf vier Wegen übertragen werden, die klassische Verdrahtung als separates Datennetz mit zwei Drähten und 30-V-Stromversorgung für die angeschlossenen Komponenten, mit gegen Störungen verdrillten Kabeln (twisted pair). Dann die Datenübertragung über die Stromleitung, die die bestehenden 230/400-V-Netzanschlusskabel nutzt. So sind Garagen über die Lichtleitung oder ältere Gebäude auch nachträglich leicht einzubinden oder aufzurüsten. Ein heiminternes Funknetz ist ebenfalls möglich und sehr flexibel; entfernte, batteriebetriebene Sensoren an Fenstern, im Garten, am Briefkasten etc. sind so schnell angeschlossen. Der Funk erfordert aber naturgemäß Mehraufwand bei der Absicherung gegen Unbefugte.

Sind die bisher genannten Übertragungen ans Gebäude und dessen näheres Umfeld gebunden, so eröffnet die vierte Übertragungs-art der Daten per Ethernet bei Bedarf den Weg in die Welt. Zugriff über das Internet, sozusagen Fernwartung der Haustechnik aus dem Urlaub oder Sicherheitscheck bei längerer Abwesenheit, sind so möglich. Andererseits kann das Haus auch selbsttätig Warnmeldungen ausgeben, beispielsweise „Wasserrohrbruch“, „Heizungsausfall“, „Feuermelder-Alarm“ oder „Erdgassensor-Alarm“. Wenn gewünscht, lassen sich sogar mehrere Gebäude – Wohnung, Zweitwohnung oder Ferienhaus – per Cloudlösung managen und überwachen. Dabei sind alle Übertragungsarten auch gezielt kombinierbar.

Hardware muss zukunftssicher sein

Um die Möglichkeiten der Automatisierung auch wirklich effizient zu nutzen, ist eine zukunftsfähige Steuerzentrale ausschlaggebend. Hier setzt PEAKnx mit seiner neuen Heimzentrale an. Neben Fähigkeiten, wie hohe Rechenleistung und Zuverlässigkeit, die eine Heimautomatisierung verlangt, wird dabei auch auf ästhetische und heimspezifische Details geachtet. So ist das eigentliche Frontend-Panel platzsparend in die Wand eingelassen Abb. 3 , das vermeidet auch überflüssige Kabelverbindungen zum Rechner.

Um den Bildschirm passend zur Wohnung und Einrichtung einzufassen, gibt es auswechselbare Blenden in unterschiedlichen, auch individuell erstellbaren Designs Abb. 4 . Damit kann das Erscheinungsbild des flachen, leicht zu reinigenden Bildschirms auch neuen Trends im Laufe der Jahrzehnte angepasst werden. Da Kinder und Haustiere oft nicht sehr rücksichtsvoll gegenüber Einrichtungsgegenständen sind, wird die Wandzentrale durch eine patentierte Glasplatte geschützt, die speziell gehärtet aber trotzdem noch flexibel und biegsam ist und so die Verletzungsgefahr bei Bruch minimiert Abb. 5 .

Der als x2 Dual-Core Prozessor ausgelegte Rechner ist leistungsfähig genug, um die Funktion anderer Steuerungen mit zu übernehmen, beispielsweise die der Heizung. Er läuft unter Windows 8, 64 Bit. Bei Bedarf können nachfolgende Betriebssysteme aufgespielt werden, wie dies von PCs bekannt ist. Die „Denkzentrale“ arbeitet lüfterlos Abb. 6 und mit SSD-Festplatte, damit ist sie absolut geräuschlos und robust.

4 bis 16 GB Arbeitsspeicher, optionales WLAN, RFID-Kartenleser, HD-Webcam und 18,5“-LED-LCD-Panel gepaart mit Breitbandstereo-Lautsprechern und optimierten Mikrofonen bieten ausreichende Möglichkeiten selbst für Einsatzfelder wie Sprachsteuerung etc. Die Weitspannungsstromversorgung von 110 bis 230 V mit nur 5 W Stand-by-Aufnahme, USB 2 und 3 beziehungsweise Gigabit-LAN- und HDMI-Anschlüssen sowie optionale KNX-, CAN- und LIN-Ports stehen als Schnittstellen zur Außenwelt zur Verfügung Abb. 7 .

Inhaltsübersicht

  1. Teil: Die neue Welt der Gebäudeautomation
  2. Teil: Über PEAKnx
  3. Teil: Dipl.-Ing. Axel Dohmann
  4. Teil: Dipl. Chem. Andreas Zeiff
  • 2  Vergleich der Installationsnetze konventionell und starr gegenüber busgestützt und variabel.

  • 3  Das Frontend-Panel wird in die Wand eingelassen.

  • 4  Passend zur Wohnung und Einrichtung gibt es auswechselbare Blenden in unterschiedlichen, auch individuell erstellbaren Designs.

  • 5  Die patentierte Schutz-Glasplatte ist speziell gehärtet, trotzdem noch flexibel und biegsam.

  • 6  Die „Denkzentrale“ arbeitet lüfterlos per Konvektionskühlung …

  • 7  … neben dem Front-USB-Anschluss stehen auf der Rückseite zahlreiche Anschluss-Ports für die Einbindung ins Hausnetz zur Verfügung.

Bild: PEAKnx

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