Beschreibung der Nahtstelle
Bei der Installation eines Smart Home Systems und der dazu gehörenden Komponenten ist es von Vorteil, wenn alle beteiligten Gewerke ein grundlegendes Wissen über die möglichen Systeme besitzen. Dazu gehören die Funktionsweise und die Merkmale der Kommunikation zwischen Smart Home Geräten. Sie bekommen im ersten Video eine kurze Übersicht über die wesentlichen Unterschiede der bekanntesten Standards und der damit verbundenen Visualisierungsmöglichkeiten. Das zweite Video erklärt Ihnen die Zusammensetzung aus Sensoren und Aktoren im Smart Home. Weiterhin wird gezeigt, welche Möglichkeiten beim Einbau der Aktoren bestehen und was dabei beachtet werden sollte.
Verkabelung über Bussysteme
Wie funktioniert ein Smart Home? Verkabelung über BUS-Systeme
Im Zuge der energetischen Sanierung von Wohngebäuden wünschen sich Bauherren immer häufiger die Installation eines Smart Homes.
Um dieses korrekt und sinnvoll zu planen und auszuführen, ist ein Systemintegrator der optimale Partner.
Die Leistungen eines Systemintegrators können von einem eigenen Gewerk als Dienstleister in einem Bau- oder Sanierungsprojekt angeboten werden oder sie können von spezialisierten Elektrobetrieben angeboten werden.
Der Systemintegrator ist für die Beratung, Planung, Ausführung und Programmierung eines Smart Homes zuständig.
Bei einem Smart Home sind Haustechnik und Geräte miteinander vernetzt.
Die vernetzten Geräte im Smart Home kommunizieren über eine Verkabelung oder über Funk.
Bei einem verkabelten Smart Home System sind die Geräte über ein sogenanntes BUS-System miteinander verbunden. Der Begriff BUS steht für Binary Unit System. Dieses System dient zur Datenübertragung zwischen mehreren Einheiten.
Die bekanntesten BUS-Standards im Smart Home Markt sind der Konnex-BUS oder kurz KNX-BUS und der Tree BUS von dem Hersteller Loxone.
In einem KNX Smart Home legt der zuständige Systemintegrator alle Komponenten in der KNX Programmiersoftware ETS an. ETS steht für „Engineering Tool Software“. Der Systemintegrator programmiert anschließend alle Funktionen im Smart Home.
Vernetzt werden die Komponenten in diesem Fall über den KNX-BUS direkt unter den Geräten.
Alle KNX Geräte, auch Teilnehmer genannt, erhalten in dem Smart Home eine eindeutig zugeordnete physikalische Adresse.
Die Geräte verfügen über einen eigenen kleinen Speicher, auf dem die programmierten Funktionen gespeichert werden.
Jede Funktion, zum Beispiel „Licht Anschalten“, wird einer eindeutigen Gruppenadresse zugeordnet, die der Programmierer festlegt.
Beim Senden von Signalen und Befehlen auf dem KNX-BUS hören alle Teilnehmer zu und reagieren nur dann, wenn sie die Gruppenadressen erkennen, welche ihnen zugewiesen sind.
Zum Beispiel sendet Teilnehmer A, ein Taster, ein Signal für die Funktion „Licht Anschalten“ an den KNX-BUS.
Teilnehmer B, ein Schaltaktor, empfängt diesen Befehl und führt die festgelegte Aktion aus.
Bei einem Loxone Smart Home werden die Komponenten über einen zentralen Smart Home Server vernetzt, den Loxone Miniserver.
Der Systemintegrator programmiert die Smart Home Funktionen in der Loxone Konfigurationssoftware.
Alle Signale und Aktionen kommuniziert der Loxone Miniserver an die Smart Home Komponenten.
Der Loxone Miniserver liefert anschließend die Visualisierung für die App auf den mobilen Endgeräten.
Anders als ein Loxone System benötigt ein KNX Smart Home keinen Server für die Kommunikation zwischen den Komponenten.
Es kann allerdings ein zentraler Server eingesetzt werden, um mehr Funktionen zu erhalten sowie eine Visualisierung des Systems in einer Smart Home App auf den mobilen Endgeräten.
Beispiele für KNX Visualisierungsserver sind der GIRA X1, der GIRA Homeserver und der JUNG Smart Visu Server.
Bei der Installation eines Smart Homes gibt es in Bezug auf die Verkabelung über BUS-Systeme einige Grundlagen zu beachten:
- Ein Systemintegrator ist der optimale Partner für die Beratung, Planung, Ausführung und Progammierung eines Smart Homes.
- Smart Home Geräte kommunizieren entweder über eine BUS-Verkabelung oder per Funk untereinander.
- Der KNX-BUS und der Loxone Tree BUS sind die bekanntesten BUS-Standards.
- Bei einem KNX-System sind die Geräte direkt untereinander vernetzt.
- Bei einem Loxone System sind die Geräte über den Loxone Miniserver miteinander vernetzt.
- Der Loxone Miniserver liefert von Haus aus eine Visualisierung des Smart Homes in Form einer Smart Home App.
- Bei KNX-Systemen muss zusätzlich für die Visualisierung ein zentraler Server eingeplant werden.
Zentrale vs. dezentrale Verkabelung
Wie funktioniert ein Smart Home? Zentrale versus dezentrale Verkabelung
Im Zuge der energetischen Sanierung von Wohngebäuden wünschen sich Bauherren immer häufiger die Installation eines Smart Homes.
Ein Smart Home setzt sich aus Sensoren und Aktoren zusammen.
Die Sensoren nehmen rund um das Haus Impulse auf, kommunizieren diese über das System an die Aktoren, die daraufhin festgelegte Aktionen im Haus auslösen.
Beispielsweise registrieren Sensoren im Smart Home folgende Ereignisse:
- Veränderungen der Raumtemperatur über die Temperaturmessung des intelligenten Tasters,
- Änderungen der Wind- und Lichtverhältnisse über die Wetterstation,
- Messung der Innen- und Außentemperatur,
- Erkennen von Bewegung und Präsenz über Präsenzmelder
Als Folge schicken die Sensoren über die Verkabelung oder per Funk ein Signal an das Smart Home System. Das Smart Home System schickt daraufhin ein Signal an die Aktoren.
Daraufhin führen die Aktoren festgelegte Aktionen aus. Dazu gehören unter anderem:
- Das Hoch- oder Runterfahren von Beschattungselementen.
- Das An- oder Ausschalten sowie das Dimmen der Beleuchtung.
- Das Schalten von Steckdosen.
- Das Hoch- oder Runterfahren der Heizung.
Ein gutes Beispiel für die Kommunikation zwischen Sensoren und Aktoren ist die zentrale Steuerung der Beleuchtung, Beschattung und Heizung in einem Raum.
- Die Bedienung der Beleuchtung und der Beschattung in einem Raum erfolgt über den Smart Home Taster. Einige Smart Home Taster verfügen über einen Temperatur- und Feuchtigkeitsfühler, um Werte über das Raumklima an das System zu senden, wie zum Beispiel die Raumtemperatur.
- Zudem kann ein Raum in einem Smart Home mit Bewegungs- oder Präsenzmeldern ausgestattet werden.
- Der Bewohner betritt das Wohnzimmer und der Präsenzmelder erkennt die Bewegung.
- Der Präsenzmelder sendet ein Signal an das Smart Home System, welches den Befehl „Grundlicht im Wohnzimmer anschalten“ an den zuständigen Aktor sendet.
- Zusätzlich möchte der Bewohner die Beschattung im Wohnzimmer hochfahren und betätigt den Smart Home Taster an der zuständigen Stelle für die Beschattungssteuerung.
- Der Taster erkennt diese Bedienung und sendet ein Signal, der den Befehl „Beschattung Wohnzimmer Auf“ auslöst und an den zuständigen Aktor sendet.
- Der Bewohner verlässt den Raum nach einer Weile und schaltet den Raum über die Funktion „Raum-Aus“ am Taster aus. Das bedeutet, alle Verbraucher, die in diesem Raum im Smart Home vorhanden sind, wie die Beleuchtung, werden ausgeschaltet.
- Durch die Sonneneinstrahlung wird der Raum über den Tag erwärmt. Über den Temperaturfühler im Smart Home Taster wird diese Temperaturanpassung im Raum gemessen und diese Daten werden an das System kommuniziert.
- Die Temperaturanpassung wird vom Smart Home System ausgewertet und sendet als erstes den Befehl „Beschattung Zu“ an den Aktor für die Beschattung.
In Bezug auf die Vernetzung kann das Smart Home grundsätzlich als zentrales oder als dezentrales System angelegt sein. Diese Unterscheidung bezieht sich auf die Platzierung der Aktoren.
Das heißt, dass die Aktoren zum Ausführen der Aktionen entweder zentral im Elektroverteiler oder dezentral bei den Verbrauchern oder der dazugehörigen Schaltstelle montiert und verkabelt werden.
Unter Verbrauchern versteht man zum Beispiel die Beleuchtung oder ein Beschattungselement.
Bei der zentralen Verkabelung werden die Stromleitungen der Verbraucher zentral zum Elektroverteiler geführt und hier auf die Aktoren verdrahtet.
Dadurch ist der Vorteil der zentralen Verkabelung in einem Smart Home, dass die Planung und die Verkabelung in der Regel einfach durchzuführen sind.
Ein großer Nachteil ist der höhere Verkabelungs- und Materialaufwand, der durch die längeren Kabelstrecken entsteht.
Bei der dezentralen Verkabelung werden einzelne Aktoren im Raum eingebaut und verdrahtet.
Das kann zum Beispiel bei der jeweiligen Schaltstelle in einer tiefen Schalterdose geschehen.
Eine dezentrale Verkabelung orientiert sich an einer konventionellen Elektroinstallation und kann je nach Projekt kostengünstiger sein als die zentrale Verkabelung.
Ein Nachteil der dezentralen Verkabelung ist der benötigte Platz in den Schalterdosen, da die Aktoren mehr Platz in diesen Dosen aufbrauchen.
Ob eine zentrale oder dezentrale Verkabelung gewählt werden sollte, muss abhängig von den Bedingungen vor Ort wie zum Beispiel der Bausubstanz individuell entschieden werden.
Es kommt auch auf das jeweilige Bau- oder Sanierungsvorhaben und auf das vorhandene Budget an.
Die Entscheidung wird in der Regel gemeinsam vom Systemintegrator und dem Elektriker in der Planungsphase getroffen und mit dem Bauherrn abgesprochen.
Bei der Installation eines Smart Homes wird zwischen einer zentralen und einer dezentralen Verkabelung unterschieden:
- Ein Smart Home setzt sich aus Sensoren und Aktoren zusammen.
- Ein Sensor nimmt Impulse im Smart Home auf, wie zum Beispiel Veränderungen der Raumtemperatur und die Präsenz von Personen. Die Sensoren senden Signale über das System an die Aktoren weiter.
- Aktoren führen Aktionen im Smart Home aus, wie zum Beispiel das Hoch- oder Runterfahren der Heizung und das Schalten der Beleuchtung.
- Die Aktoren können zentral im Elektroverteiler oder dezentral bei den Verbrauchern und Schaltstellen eingebaut werden.
- Bei der zentralen Verkabelung werden alle Stromleitungen der Verbraucher zum Elektroverteiler verlegt und auf die Aktoren gelegt.
- Bei der dezentralen Verkabelung werden die Aktoren an den jeweiligen Verbrauchern und Schaltstellen eingebaut.
- Die Entscheidung bezüglich der Art der Verkabelung hängt von den Bedingungen vor Ort und von dem geplanten Budget ab.
Quiz
Überprüfen Sie in einem Quiz, ob Sie die relevanten Abstimmungen an dieser Nahtstelle kennen. Da diese in dem Video genauer erklärt werden, ist es empfehlenswert, zuerst das Video anzuschauen und das Quiz anschließend zur Selbstkontrolle zu lösen.
Externe Fundstellen
An dieser Stelle finden Sie weiterführende Inhalte zum Thema der Nahtstelle, auf die Sie außerhalb der Lernplattform zugreifen können.
- Wikipedia
KNX-Standard - haustechnikverstehen.de
Wie kommuniziert ein Smart Home? elektro.net
Wann ist ein Haus »Smart Home Ready«?- Baunetz Wissen
Funk-Bussysteme, Installation ohne Leitungsverlegung RKW Rationalisierungs- und Innovationszentrum der Deutschen Wirtschaft e. V.
Fit für die Zukunft – Fit für Smart Home, Kapitel: Aktoren, Sensoren, Bussysteme und IntelligenzInitiative ELEKTRO+
Gebäudeautomation mit Hilfe der BUS-Technik- Baunetz Wissen
BUS-Technik