Smart(er) wohnen für alle - Hausautomationssysteme - Ein Einblick in die Möglichkeiten
Immer stärker in den Mittelpunkt moderner Wohngebäude tritt eine autarke und nachhaltige Nutzung von Energie. Gleichzeitig steigen auch die Ansprüche der Bewohner in Sachen Komfort. Diese beiden Kriterien lassen sich in besonderer Weise mit einem Hausautomationssystem in Einklang bringen. Vor allem Lösungen, welche die Hürden wie Komplexität und hohe Kosten überwinden, haben Chancen, sich auf dem Markt zu etablieren. Im Gegensatz zu Insellösungen, mit denen nur ein Bereich gesteuert werden kann, sind ganzheitliche Lösungen von Interesse, die eine simple intuitive Bedienung „aus einer Hand“ ermöglichen.
Bild: Junkers
Leichtes Spiel. Mit dem Funkregler „calorMATIC 470f“ von Vaillant kann die Einstellung der Heizungsanlage von beliebigen Punkten im Haus durchgeführt werden. Dazu setzt das Unternehmen auf eine einheitliche Bedien- und Regelstruktur. Bild: Vaillant
Über die zentrale Kontroll- und Überwachungseinheit „MyControl“ können verschiedenste Module im Haus gesteuert werden. Auch lässt sich über einen „Webserver“ eine Verbindung zum B.E.G. SMARTHOME realisieren. Somit besteht ein mobiler Zugriff beispielsweise über ein Smartphone. Bild: B.E.G.
Einsatzgebiete des Wolf-Regelungs-Systems (WRS). Bild: Wolf
Über das farbige Touch-Display der Fernbedienung „Vitotrol 300 RF“ von Viessmann können z.B. die Raumsolltemperatur oder Betriebszeiten geändert und Party-, Spar- oder Ferienprogramme ausgewählt werden. Bild: Viessmann
Mit der Buderus-App „EasyControl“ können sich Hauseigentümer via Internet von überall z.B. über den Solarertrag ihrer Sonnenkollektoren informieren und Einstellungen der Heizungsanlage ändern. Bild: Buderus
Die Heizungsanlage von unterwegs aus regeln, dies ermöglicht auch die „Junkers Home“-App. Bild: Junkers
Der Anteil am Energieverbrauch für Raumwärme liegt in Privathaushalten bei über 70%. Um hier Einsparungen erzielen zu können, gewinnt u.a. die Hausautomation zunehmend an Bedeutung. Insbesondere kann durch die Vernetzung von Gebäudefunktionen wie Licht, Jalousien, Heizung, Klima und Lüftung der Energieverbrauch optimiert werden. Beispielhaft gelingt dies etwa durch ein intelligentes Zusammenspiel von Temperatursensoren mit der Heizungs-, Lüftungs- und Beschattungsanlage: Dabei meldet z.B. eine Wetterstation die aktuellen Werte an eine zentrale Steuerung. Von dort aus erfolgt nach den Nutzerwünschen die entsprechende Weiterverarbeitung. So kann beispielsweise die Vorlauftemperatur der Heizung in Abhängigkeit von der Wettervorhersage geregelt und die Jalousien entsprechend den Vorgaben gesteuert werden.
Technische Systeme zur Hausautomation
Soll ein Hausautomationssystem erfolgreich realisiert werden, dann müssen sich die Projektbeteiligten oftmals mit einer Vielzahl von Kommunikationsprotokollen auseinandersetzen. Meistens steigt mit dem Umfang der Anlage auch die Zahl der Hersteller von Automationskomponenten. Das Problem ist, dass diese oftmals nicht immer dem gleichen Standard gerecht werden. Über eine drahtlose Funktechnologie, wie z. B. WLAN, Bluetooth, DECT, Konnex-RF, RFID oder ZigBee, kann ein Heimnetzwerk verhältnismäßig unkompliziert eingerichtet werden. Bei leitungsgebundenen Übertragungstechnologien zur Heimvernetzung werden in der Regel Kupferkabel oder das Stromnetz benutzt, wie z.B. Ethernet-Technologien oder die Powerline Communication. Letzteres wird u.a. mit dem „LUXOMAT SMARTHOME“-System von Brück Electronic (B.E.G.) genutzt. Diese Rundumlösung eignet sich zur Nachinstallation in der Gebäudeautomation. Sie basiert auf einer bidirektionalen Funkübertragung mit dem internationalen z-Wave Protokoll im 868-MHz-Band. Die im „B.E.G. LUXOMAT SMARTHOME“ eingebundenen Elemente lassen sich sowohl über Powerline als auch via Funk steuern. Somit ist sowohl bei der drahtlosen wie auch bei der kabelgebundenen Lösung zur Hausautomation eine einfache Nachrüstung ohne großen Aufwand möglich. Für die Kommunikation mit der Leitebene stehen verschiedene Systeme zur Verfügung, die je nach Anwendung entweder uni- oder bidirektional über BUS-Verbindungen erfolgen. Unter den Systemen haben sich insbesondere folgende etabliert:
LonWoks–Bussystem. LON (Local Operation Network) ist ein standardisierter Bus. Er ermöglicht eine vom Hersteller und der Anwendung unabhängige Kommunikation zwischen unterschiedlichen Komponenten (Sensoren, Aktoren, Controller).
BACnet (Building Automation and Control Networks) ist ein Protokoll für die Automation. Das BACnet-Protokoll wurde so ausgelegt, dass es sich jederzeit erweitern lässt.
KNX. Dieser offene Standard für die Gebäudeautomation baut auf den langjährigen Erfahrungen seiner Vorgänger auf, also dem EIB (European Installation Bus), EHS (European Home Systems) und BCI (BatiBUS Club International).
Reglungssysteme von Heizzentralen
Eine wichtige Komponente unter den umfassenden Hausautomationssystemen ist z.B. die Regelungsmöglichkeit für die Heizungsanlage. So hat z.B. Vaillant auf den diesjährigen Messen sein neues Regler- und Bedienfeldkonzept vorgestellt. Der Vorzug dieser neuen Produkte ist die künftig bei sämtlichen Wärmeerzeugern des Herstellers einheitliche Bedien- und Regelstruktur. So kann die Zeit bei der Ersteinrichtung der Heizungsanlage wie auch bei späteren Änderungen im Rahmen von Wartungsarbeiten verkürzt werden. Dazu ist in die Produkte das Bedienfeld, mit dem die rein gerätespezifischen Parameter eingestellt werden können, fest integriert. Eine Steuerungseinheit, mit der die Gesamtanlage eingestellt werden kann, lässt sich z.B. im Wohnraum installieren und über einen Funkregler oder z.B. über eine 24-Volt-Schnittstelle mit dem Wärmeerzeuger verbinden.
Auch Wolf Heiztechnik bietet die Einbindung von Komponenten des „Wolf-Regelung-Systems“ (WRS) in ein Gebäudeautomationssystem an. Dazu gibt es LON-Schnittstellenmodule für Heizungs- und Lüftungssysteme. Darüber hinaus steht das WRS-Kommunikationssystem in zwei Varianten zur Verfügung: Eine Anbindung an einen lokalen PC ist zum einen mit dem Schnittstellenmodul „ISM“1 über die Schnittstelle RS232 oder via Fernzugriff über das Telefonnetz mit Störmeldeversand als SMS möglich. Zum anderen ist dies über USB mit dem Schnittstellenmodul „ISM2“ realisierbar. In beiden Fällen erfolgt die Bedienung mit der Software „WRS-Soft“. Zudem ist ein neues Fernwartungssystem für Heizungsanlagen geplant. Damit soll künftig ein Zugriff via Internet ermöglicht werden. Eingebunden werden kann das Klima-Regelungssystem „WRS-K“ über LON-, BACnet- oder Modbus-Schnittstellen.
Eine kabellose Einzelraumregelung der Fußbodenheizungen ermöglicht z.B. Danfoss mit der „CF2+“-Regelung. Diese ermöglicht Funktionen wie Nachtabsenkung oder Urlaubsprogrammierung. Daneben erlaubt Danfoss eine drahtlose Temperaturregelung mithilfe von „living connect“. Dazu arbeiten die elektronischen Heizkörperthermostate mit dem Zentralregler „Danfoss Link“ zusammen.
Mobile Hausautomation
Noch mehr Komfort und Unabhängigkeit bieten Lösungen, mit deren Hilfe sich Hauskomponenten auch aus der Ferne steuern lassen. In der Regel ist dies über ein Smartphone oder einen Tablet-PC möglich. Einige Heizungshersteller bieten dazu auch Anwendungsprogramme (Apps) an, wie z.B. Viessmann mit der „Vitrol App“. Für Anwender, denen weder ein Tablet noch ein Smartphone zur Verfügung steht, bietet sich alternativ eine entsprechende Funkfernbedienung („Vitotrol 300 RF“ und „200 RF“) an. Damit die Heizungsanlage mit der „Vitotrol App“ bedient werden kann, muss die Regelung des Wärmeerzeugers um das Kommunikationsmodul „Vitocom 100 LAN1“ erweitert und mit dem hausinternen DSL-Router verbunden werden. Mit der „Vitotrol 300 RF“ können auch die Erträge der Solaranlage überwacht werden.
Mit der App „EasyControl“ ermöglicht Buderus eine Steuerung und Überwachung über „iPhone“, „iPad“ oder „iPod touch“. Vorausgesetzt neben der App ist noch das Buderus Gateway „Logamatic web KM200“ und ein Buderus Wärmeerzeuger mit einer „EMS-Regelung“ vorhanden. Mit dem Gateway „Buderus Logamatic web KM200“ können sowohl EMS-geregelte Wärmeerzeuger mit der Bedieneinheit „RC35“, als auch bestehende, mit der bereits im Jahr 2003 eingeführten Bedieneinheit „RC30“, internetfähig gemacht werden.
Junkers bietet mit der App „Junkers Home“ u.a. auch einen mobilen Heizungsregler für das Betriebssystem Android an. Um mithilfe der App die Heizung steuern zu können, wird ebenfalls ein Gateway benötigt. Das Internet-Kommunikationsmodul „MB 100-LAN“ wird dazu an die Junkers-Heizungsanlage mit „FR-“ oder „FW-Regelung“ angeschlossen und mit dem Internetrouter verbunden. Der Anwender kann damit von unterwegs die Schaltzeiten einstellen oder die Betriebsart wechseln. Bei Heizungen, die mit einer Solaranlage kombiniert sind, kann sich der Nutzer mit der App ebenfalls über den Solarertrag informieren, welcher als Diagramm dargestellt wird. Zudem werden auch Wartungs- oder Störungsmeldungen von der App angezeigt.
Ein weiteres Beispiel für die mobile Hausautomation ist der „HomePilot“ von Rademacher. Diese Lösung eignet sich für Neu- und einige Bestandsanlagen. Voraussetzung dafür ist das Steuersystem „DuoFern“. Von unterwegs aus können mittels Internetbrowser die angeschlossenen Geräte reguliert werden. Zuhause ist dafür ebenfalls ein Gateway mit dem hausinternen Router verbunden.
Steuerungsmöglichkeiten von Thermostatventilen
Neben der Möglichkeit, die Heizungsanlage ortsunabhängig zu steuern, können alternativ auch die an den Heizkörpern montierten Thermostatventile aus der Ferne gesteuert werden. Dies ermög-licht z.B. die eQ-3 AG mit der „SmartHome-Box“. Dabei handelt es sich um ein System, welches sich via Web und Smartphone steuern lässt. In dem erweiterbaren Starter-Kit sind zwei funkbasierende Heizkörperthermostate, ein Eco-Taster, der Cube LAN Gateway und die Steuerungs-App enthalten. Die Heizkörperthermostate lassen sich dazu mit individuellen Heizprofilen programmieren. Beim Verlassen des Hauses können über den ebenfalls funkbasierten Eco-Taster alle eingebundenden Thermostatventile mit einem Tastendruck ausgeschaltet werden. Die Schnittstelle zwischen der „SmartHome-Box“ und dem Internet ist der LAN-Gateway.
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Einsatzmöglichkeiten für Gebäudeautomationssysteme
Mit dem internationalen Funkstandard Z-Wave lassen sich zahlreiche Hauskomponenten wie Licht, Heizung, Ventilation, Klima- und Alarmanlagen über ein Bedienmodul steuern. Dafür stehen einige Fernbedienungen zur Auswahl. Z-Wave-Netze können mit Steuerungen unterschiedlicher Bauform reguliert werden. Neben fest installierten Wandschaltern und Funkzentralen sind dafür auch mobil arbeitende Fernbedienungen einsetzbar.
Die bi-diraktionale Drahtlostechnologie io-homecontrol arbeitet mit den Produkten namhafter Hersteller zusammen, im Bereich der Heizungssteuerung z. B. mit dem Unternehmen Honeywell.
Mit der batterielosen Funksensorik von EnOcean lässt sich ohne großen Aufwand eine Hausautomation installieren. Gewonnen wird die Energie direkt aus der Umgebung – aus Licht, Temperaturdifferenzen oder Bewegung. Ein einfacher Einstieg in die batterielose Funktechnologie ermöglicht EnOcean mit dem neuen Starter-Kit „ESK 300“. Dieses besteht u. a. aus Einzelkomponenten für individuelle Schalteranwendungen, einem Temperatursensormodul, einem USB-Empfänger sowie einer Visualisierungssoftware für den PC.
Auch mit dem „Loxone Home Automation System“ von Loxone Electronics kann die Heizung gesteuert werden. Dafür stehen verschiedene Möglichkeiten zur Einzelraumregelung, Fernsteuerung oder Temperaturmessung zur Verfügung. Die Solltemperaturen können jederzeit umgestellt werden. Mit der Miniserver-basierten Lösung von Loxone lassen sich nahezu alle Haustechnikkomponenten steuern. Diese können mit jedem beliebigen Gerät bedient werden. Dazu können klassische Taster/Schalter ebenso wie KNX-Taster und Sensoren benutzt werden. Möglich ist eine Steuerung aber auch per PC/Touch Screen, per Weboberfläche sowie aus der Ferne via Smartphone oder Tablet-PC.
Mit der funkgesteuerten Hausautomatisierungslösung „HomeMatic“ von eQ-3 lassen sich u. a. Komponenten aus der Heizung, Kühlung und Lüftung bequem regulieren. Die „HomeMatic“-Produktlinie umfasst mehr als 180 drahtgebundene oder funkbasierte Komponenten. Kompatibel ist das System mit der Plattform „Smart Connect“, welche die Telekom in 2012 ihren Kunden in Deutschland anbieten will.
Gateways
Die meisten Automationssysteme werden über einen Gateway angesprochen. Der Vorteil eines Gateways liegt darin, dass der PC nicht rund um die Uhr angeschaltet sein muss, damit die Steuerungslösung genutzt werden kann. Gateways haben nur einen geringen Stromverbrauch und lassen sich selbst über eine Web-Schnittstelle steuern.
Autorin: Christine Schonschek, Bad Ems
