IKZ-HAUSTECHNIK, Ausgabe 12/2004, Seite 62 ff.
ELEKTROTECHNIK
Alles vernetzt?
BUS-Systeme in der Haustechnik
Im Industrie- und Gewerbebau sind die Begriffe Gebäudemanagement und -automatisierung bereits seit langem keine Fremdworte mehr. Eine rentable, energieoptimierte und komfortable Bewirtschaftung von Großimmobilien ist ohne die Hilfe umfassender, hochintegrierter Gebäudeleittechniken kaum mehr vorstellbar. Auch im privaten Bereich sind die Begrifflichkeiten "intelligentes Haus" oder "smart house" längst nicht mehr unbekannt. Wieweit konnten sich jedoch die dahinterstehenden Techniken und Philosophien ihren Weg zum Kunden bereits bahnen?
Ebenso wie im gewerblichen spielen auch im privaten Bereich die Faktoren Sicherheit, Komfort und -Energieeffizienz die Hauptrolle, wenn es darum geht, bestimmte Funktionen nicht dem manuellen Eingriff oder sogar dem Zufall zu überlassen. Eine vergessene Markise bei aufkommendem Sturm oder einfach nur die wochenlang brennende Beleuchtung auf dem Dachboden können erhebliche Kosten verursachen. Abhilfe schaffen hier Systeme, die sowohl eine Zustandsüberwachung vornehmen, bei Zustandsänderungen Alarmsignale generieren oder im Bedarfsfall auch direkt eingreifen.
| Stand der Technik: Heizungsanlagen mit Kommunikationsschnittstelle für Inbetriebnahme, Service oder Abfrage von Statusmeldungen per PC, Internet oder GSM. |
Allen auf dem Markt befindlichen Systemen ist gemein, dass die zu steuernden Endgeräte oder Armaturen kommunikationsfähig sein müssen. Die Kommunikation mit der Leitebene erfolgt - je nach Anwendung - entweder über uni- oder bidirektionale BUS-Verbindungen, die sowohl kabelgebunden als auch funkgesteuert aufgebaut sein können.
Für diese Aufgabenstellung stehen neben einer Vielzahl von herstellerspezifischen Lösungen auch eine Reihe standardisierter Systeme zur Verfügung.
BUS-Systeme im Überblick
LON-Works - Local Operating Network, im Industrie- und Gewerbebereich bereits markteingeführtes System für die Aufgaben Messen, Steuern, Regeln mit breitem Anwendungsbereich und hoher Integrationsfähigkeit der eingebundenen Systeme und Geräte.
M-BUS - wie der Name (Metering-BUS) schon zum Ausdruck bringt, ist dieses System spezialisiert auf die Übernahme von Energieverbrauchsdaten von z.B. Wasserzählern, Wärmezählern oder Heizkostenverteilern. Er wird vorwiegend von Energieversorgern oder Messdiensten eingesetzt, findet also auf diesem Wege in den privaten Haushalt (siehe auch Beitrag: "Funk- und M-Bus-System", Ausgabe 18/2003, Seite 44 ff.).
EIB - der Europäische Installations BUS ist das europaweit meistverbreitete System in privaten Immobilien. Seine einfache Struktur, die Vielzahl der Hersteller und die damit verfügbare große Zahl von EIB-fähigen Systemen und Geräten zeichnen ihn als universelles Instrument des privaten Gebäudemanagements aus.
So unterschiedlich die BUS-Systeme in ihrer konstruktiven oder datentechnischen Basis auch sein mögen, gibt es doch eine Reihe von Koppelmodulen und Konvertern, die die Einbindung systemfremder Elemente in das jeweils eigene System ermöglichen.
| Berührungslose Waschtischarmatur mit EIB-Schnittstelle - Komfort mit hohem Wasser- und Energiesparpotenzial. |
Kommunikationsfähige Elemente in der Sanitär- und Heizungstechnik
War die Vernetzung der Haus- und Gebäudetechnik bisher überwiegend auf die Elektrik sowie Lüftungs- und Klimatechnik beschränkt, hat diese Technik mittlerweile auch Einzug in den Sanitär- und Heizungsbereich gehalten.
Elektronische Armaturen erweisen sich hier als Wegbereiter. So können per PC, per Modem oder mit einer anderen Leitstelle, wie z.B. einem Handheld-Terminal, diverse Parameter voreingestellt werden, die Komfort-, Sicherheits- und Energiesparaspekte gleichermaßen berücksichtigen. Neben der Standardfunktion, dass sich die Armaturen z.B. über den EIB ein- und ausschalten lassen, kann auch eine Mengenbegrenzung eingegeben werden. Eine Badewannenbatterie, einmal durch den Nutzer aktiviert, unterbricht automatisch die Wasserzufuhr, wenn die Füllmenge der Wanne die Armatur passiert hat. Unbeabsichtigte Überschwemmungen werden somit ausgeschlossen.
Auf der anderen Seite übermittelt die Armatur statistische Daten über die entnommene Wassermenge und Nutzungsfrequenz und liefert so die Datenbasis für eine vorbeugende Wartung, die über eine entsprechende Meldung signalisiert wird.
| Duschpaneel mit EIB-Anbindung - Sicherheitsaspekte wie Verbrühschutz und Durchflussmengenbegrenzung ergänzen den Bedienungskomfort. |
Auch die in Büro- und Industriebauten praktizierte Einzelraumregelung kann durch die Kopplung von Sensoren für die Innen- und Außentemperatur und Sonneneinstrahlung sowie eine vernetzte Heizungs- und Jalousiensteuerung auf das private Haus übertragen werden. Jeder Raum unterliegt in Abhängigkeit von der Lage innerhalb des Hauses und seiner Nutzung unterschiedlichen Anforderungen an die Klimatisierung. Als Applikationsbeispiel soll ein zu Wohnzwecken dienender Wintergarten in Südausrichtung dienen.
Um ein behagliches Raumklima zu erreichen, muss die Heizungssteuerung bei bedecktem Himmel aufgrund der großen Glasflächen längere Heizphasen, also mehr Energie zur Verfügung stellen als für die anderen Räume des Hauses. Bei Sonnenschein jedoch ist ein völlig anderes Klimatisierungsprofil notwendig, welches durch das Signal des Sensors für die Sonneneinstrahlung aktiviert wird. Ist in den Morgenstunden noch eine Erwärmung durch die Heizungsanlage notwendig, kann die Beheizung des Raumes ab einem bestimmten, hinterlegten Zeitraum, der die südliche Lage des Raumes berücksichtigt, sukzessive immer weiter zurückgefahren werden, um die natürliche Wärme der Sonne zu nutzen. Da auch die Innentemperatur ständig überwacht wird, kann bei zu starker Sonneneinstrahlung automatisch die Abschattung des Wintergartens heruntergefahren werden. Sollte ein integrierter Windsensor melden, dass die Windgeschwindigkeit für das Herablassen der Abschattung zu hoch ist, muss die Heizung noch weiter zurückgenommen werden. Im Idealfall würde nun eine separate Lüftung der Raumluft kältere Außenluft beimischen. Je weiter die Sonne ihren Lauf nimmt, kehren sich die Steuervorgänge um.
So entsteht ein in sich geschlossener, komplexer Regelkreis, der bei optimaler Energieeffizienz in jedem einzelnen Raum des Hauses das gewünschte Klimaprofil gewährleistet. In umgekehrter Richtung übermittelt die Heizung auch Fehlermeldungen und Daten, die für eine nutzungsspezifische Wartung genutzt werden können.
| Komfortabler geht es nicht - alle vernetzten Geräte des Hauses können mit einem drahtlosen Handheld-Terminal von jedem beliebigen Ort innerhalb des Hauses parametriert und abgefragt werden. |
Kommunikationsebenen
Die klassische Art und Weise, mit der Haustechnik zu kommunizieren, ist nach wie vor der PC, der auch noch andere Aufgaben übernehmen kann. Mehr und mehr schieben sich aber auch andere offene Systeme in den Vordergrund, die eine Steuerung und Parametrierung ermöglichen. So z.B. ein zentrales Bedienfeld im Haus, mit dem sich sämtliche Informationen abrufen lassen, manuelle Steuervorgänge ausgelöst und Neueinstellungen oder Änderungen ausgeführt werden können. Fehlermeldungen oder Alarmsignale können wahlweise über das Telefonfestnetz oder per GSM an den Eigentümer oder das mit der Wartung beauftragte Unternehmen übermittelt werden.
Besonders komfortabel stellen sich natürlich Handheld-Terminals dar, die auf Funkbasis von jedem Platz innerhalb des Hauses den Kommunikationsaufbau möglich machen. Ist der Eigentümer nicht zu Hause, kann er auch per Modem oder Internet nach dem Rechten sehen oder notwendige Änderungen vornehmen. Die Zahl der Kommunikationsmöglichkeiten ist groß und zumeist unabhängig vom verwendeten BUS-System.
| Die klassische Variante - Steuerung und Abfrage von zentraler Stelle aus (Monitor als Wandeinbau). |
Übertragungsmedien
Auch die Ankopplung oder Vernetzung der Sensoren und Aktoren ist mittlerweile auf vielfältigste Art möglich. Die Standarddatenübertragung erfolgt im Allgemeinen noch immer über 2-Draht-Kabelverbindungen. Jedoch haben sich Funkverbindungen aufgrund der drahtlosen, einfachen Installation fest etabliert. Sie empfehlen sich besonders an Stellen, wo eine Kabelzuführung nur schwer möglich oder optisch nicht akzeptabel ist, z.B. bei Glasbruchsensoren einer Alarmanlage, bei elektronischen Heizkostenverteilern oder Wärmezählern.
Im Ausland bereits sehr erfolgreich, in Deutschland aufgrund der strengen gesetzlichen Regelungen und des damit verbundenen technischen Aufwandes eher selten genutzt, wird die Powerline-Übertragung, d.h., hier wird das vorhandene Stromnetz genutzt, um Daten und Informationen zu übertragen. Lichtwellenleiter oder Infrarotübertragung spielen noch eine Nebenrolle, können aber z.B. in LON-Netzwerke eingebunden werden.
Wo die Verwendung kabelgebundener BUS-Elemente ohne größeren Installationsaufwand möglich ist, sind die 2-Draht-Komponenten sicherlich auch aus Kostengründen die beste Wahl. Der erhöhte technische Aufwand für Funk- oder Powerline-Varianten schlägt sich natürlich auch in den Systemkosten nieder. Abgesehen davon sind beim Einsatz dieser Ausführungen die Umfeldbedingungen gründlich zu prüfen. Bestimmte bauliche Besonderheiten oder starke Sendequellen können die Funkübertragung, unsaubere Niederspannungsnetze die Powerlineübertragung beeinträchtigen oder ganz unterbinden.
| Übersichtlich grafisch aufbereitet lässt sich die gesamte Haustechnik mit dem TouchScreen kontrollieren und programmieren. |
Vorteile des Gebäudemanagements
Die Vorteile einer Integration der Haustechnik in ein Managementsystem liegen auf der Hand: neben dem großen Komfortgewinn sind es vor allem die Punkte Sicherheit und Energieeffizienz, die dem Nutzer echte, auch geldwerte Vorteile bringen. Störungen werden rechtzeitig erkannt, Wartungsintervalle werden den tatsächlichen Betriebsbedingungen angepasst, mittels Fernwartung kann vom Fachunternehmen sofort die richtige Diagnose gestellt werden, unnötige Monteurbesuche können vermieden werden, im Reparaturfall ist beim ersten Besuch bereits das richtige Ersatzteil zur Stelle - all diese Gesichtspunkte müssen in eine Wirtschaftlichkeitsberechnung einbezogen werden, mit dem Ergebnis, dass sich ein Gebäudemanagementsystem durchaus rechnet.
Dennoch bleibt festzustellen, dass sich diese Systeme in privaten Haushalten bisher nicht durchsetzen konnten. Ein Grund sind zweifellos die gegenüber der technischen Standardausstattung höheren Initialkosten bei gleichzeitig schmaler werdenden Budgets für den Bau des Eigenheims. Ein weiterer Grund liegt aber sicherlich auch in der fehlenden Aufklärung des Bauherrn, welchen Nutzen ihm eine hohe technische Integration tatsächlich bietet. Nur das schöne Beispiel, vom Sofa aus das Licht in der Garage schalten zu können, reicht als Argument und Investitionsanreiz nicht aus.
Genau hier liegt die Chance des Fachhandels und des Handwerks - dem Bauherrn muss von kompetenter Seite beispielhaft veranschaulicht werden, dass es eben nicht nur Komfortaspekte sind, die das Wesen einer integrierten Haustechnik ausmachen. Wenn er erkennt, dass die Erstinvestition sich durch die entstehenden Vorteile amortisiert, werden ihn wirtschaftliche Überlegungen dazu bewegen können, entsprechende Komponenten zumindest in Teilbereichen einzusetzen.
| Ideal für die eigenen vier Wände - Funkfernsteuerung z.B. für die Jalousien- und Lichtsteuerung. |
Mit dem Dienstleistungsangebot an den Kunden, per Modemaufschaltung die Überwachung der Haustechnik zu übernehmen und bei Störmeldungen eine automatische Diagnose und eventuelle Reparatur auszuführen, lassen ein solches System darüber hinaus zu einem idealen Werkzeug der Kundenbindung werden.
Gerade im Bereich des Gebäudemanagements ergeben sich große Überschneidungen in den Gewerken Sanitär- und Elektroinstallation. Mit fortschreitender Einbindung von Heizung und Klimatisierung, die naturgemäß einen großen Anteil an der Haustechnik haben, bieten sich speziell für das Sanitärhandwerk gute Zukunftschancen.
Nach wie vor wird die Entscheidung für ein Managementsystem aber häufig noch auf der Elektroseite getroffen. Eine Kooperation mit einem auf diesem Gebiet erfahrenen Unternehmen kann also durchaus sinnvoll sein. Synergieeffekte einer solchen Zusammenarbeit können sich für beide Seiten auch aus wirtschaftlicher Sicht positiv niederschlagen.
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