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Gebäudeautomation

Intelligente Gebäudesysteme werden eingesetzt, um die Eigenschaften von Gebäuden in den Bereichen Betriebskosten, Sicherheit und Flexibilität der Nutzung sowie die Energieeffizienz zu verbessern.

Taster 6 fachEinen hohen Marktanteil unter den Systemen für die Gebäudevernetzung hat der KNX Standard. Diese Artikelserie vermittelt das notwendige Knowhow für den Einstieg in die KNX Technik vermitteln. In diesem Artikel werden die grundlegenden KNX Funktionen beschrieben.

Zukunft und Vergangenheit

Unser Alltag hat sich verändert. Wir ziehen Bargeld aus dem Automaten, kaufen und verkaufen über das Internet, telefonieren mobil rund um die Welt, wundern uns sogar, wenn eine MMS oder E-Mail mehr als 5 min zum Freund in die USA braucht. Im Auto nutzen wir ein Navigationssystem, die Autotüren verriegeln und öffnen wir per Funk. Das Innenraumlicht im KFZ schaltet sich an, sobald wir einsteigen und nach einer Weile dimmt es langsam herunter, um Energie zu sparen. Kurzum, bei Kommunikation, Unterhaltung oder im Auto heißt es seit geraumer Zeit: »Willkommen in der Zukunft«. Ein anderes Bild eröffnet sich, wenn wir den Stand der Technik in unseren Gebäuden betrachten. Nicht selten lautet hier das traurige Fazit: »Heimkommen in die Vergangenheit«.
Selbstverständlich öffnen wir unsere Wohnungstür mit einem konventionellen Schlüssel. Sollten wir diesen nicht schnell genug finden, werden wir vom Treppenlichtautomaten mit Dunkelheit bestraft. Auch wenn wir den ganzen Tag arbeiten waren, die Heizung hat die Wohlfühltemperatur gehalten. Sie hat nur nicht bemerkt, dass im Wohnzimmer die ganze Zeit das Fenster offen stand. Das bemerkt nur der Energiezähler – still und leise im Hausanschlusskasten. Sicher wäre es ratsam, vor dem Wochenendausflug die Warmwasser-Vorratshaltung der Heizkessel zu drosseln oder alle Standby-Verbraucher vom Netz zu trennen. Aber wer tut das immer? Der damit verbundene Aufwand ist zu groß.

Heizungsaktor

Heizungsaktor

Dimmaktor

Dimmaktor

Schaltaktor

Schaltaktor

Nachholbedarf in der Elektroinstallation

Diese Szenarien zeigen, dass die Elektroinstallation in den meisten bestehenden Gebäuden Nachholbedarf hat. In Autos sind vernetzte Sensoren und Aktoren längst Standard. In Gebäuden findet dieser Wandel durch ihre lange Lebensdauer verzögert statt. Gerade wegen der langen Nutzungsdauer einer Elektroinstallation ist ein Umdenken notwendig, denn heutige Neubauten werden sich in den kommenden Jahrzehnten an viele Veränderungen anpassen müssen. Flexibilität und Vernetzungsmöglichkeit sind heute notwendiger denn je. Technisch ist das alles machbar und als Regalware beim Großhändler zu beziehen.

Mehr Vernetzung

Der Schlüssel zum »intelligenten« Gebäude liegt in der Installation von Sensoren und Aktoren und deren Vernetzung. Dazu gibt es mehrere Möglichkeiten.

Konventionelle Möglichkeiten

Naheliegend ist es zunächst, die Elektroinstallation als Sternverkabelung auszuführen. Das heißt, alle Steckdosenkreise, alle Decken- und  Wandauslässe, alle Lichtschalter mit separater NYM Leitung (am besten fünfadrig) auf eine zentrale Verteilung zu verdrahten und dort mit Schützen, Schaltrelais und einer SPS die logischen Beziehungen flexibel per Programm herzustellen. In kleineren Wohnungen wird dieser Weg gut funktionieren. Relativ schnell ist das allerdings mit einem enormen Leitungsaufwand und riesigen Stromverteilern verbunden und eine Nachrüstung/Erweiterung würde hohen Installations- und Programmieraufwand bedeuten.

Bustechnik

Die wesentlich bessere Lösung ist es, alle Sensoren und Aktoren im Gebäude über eine »Telefonleitung« zu verbinden und mit der Fähigkeit auszustatten, untereinander Informationen auszutauschen (Bild 2). Jedes Gerät kann so mit jedem anderen kommunizieren: Der Lichtschalter »telefoniert« mit dem Dimmer der Deckenleuchte und teilt ihm mit, auf welche Helligkeit er stellen soll. Der Bewegungsmelder meldet dem Aktor der Durchgangbeleuchtung, dass jemand den Raum betreten hat, und dem Raumthermostatregler, dass niemand mehr im Raum ist und er die Temperatur im Raum etwas drosseln kann. Beispiele für Sensoren, die Informationen auf den Bus geben:

  • Lichtschalter
  • Dimmtaster
  • Bewegungsmelder
  • Präsenzmelder (stellen auch ohne Bewegung fest, ob sich eine Person im Raum aufhält)
  • Fenster- und Türkontakte (Sicherheitsanwendungen, Heizungssteuerung)
  • Klingeltaster an der Haustür
  • Verbrauchszähler für Wasser, Gas, elektrische Energie, Wärmemengen
  • Überspannungssensoren
  • Temperaturfühler für Raum- und Außenluft
  • Temperatursensoren in Heizungs- und Warmwasserkreisen
  • Module zum Vorwählen der Soll-Raumtemperatur