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Smart Home Überblick: Intelligente Haustechnik
Mehr Komfort, höhere Sicherheit und Effizienz – Smart Home verspricht, die Zukunft des Wohnens zu sein. Die Ursprünge der Vision vom intelligenten Wohnen, also von einer Umgebung, die Bewohner*innen aktiv und automatisiert unterstützt, liegen weit zurück. So erschien bereits im Jahr 1939 im "Popular Mechanics Magazine" ein Artikel über "Das elektrische Haus der Zukunft". In diesem wird ein vernetztes Haus beschrieben, in dem sich Türen automatisch öffnen, Gäste vom Haus selbst begrüßt werden und die Beleuchtung den Anforderungen der Bewohner*innen entsprechend angepasst wird. Mittlerweile steht die Bezeichnung Smart Home als Oberbegriff für technische Verfahren und Systeme in Wohnräumen und -häusern, deren Fokus auf der Erhöhung von Wohn- und Lebensqualität, Sicherheit und effizienter Energienutzung auf Basis vernetzter und fernsteuerbarer Geräte und Installationen sowie automatisierbarer Abläufe liegt.
Smarte Lösungen für die Haustechnik bringen sowohl Betreiber*innen als auch Bewohner*innen von Gebäuden Komfort, Energieeffizienz und Sicherheit. So ist es heute, nicht nur aufgrund der vorgegebenen Klimaziele, sondern auch angesichts der aktuellen Energiepreise und der unsicheren Situation am Energiemarkt beispielsweise immer wichtiger, die Energieeffizienz im Gebäudebereich genau unter die Lupe zu nehmen. Der österreichische Gebäudesektor ist einer der energieintensivsten Sektoren und birgt nach wie vor erhebliche CO₂-Einsparungspotenziale. Im Jahr 2020 hat der Gebäudesektor zum Beispiel rund acht Millionen Tonnen CO₂-Äquivalente verursacht. Über drei Viertel der Bestandsgebäude in Österreich wurden vor 1990 gebaut und gelten laut Statistik Austria zu 60 Prozent aus energetischer Sicht als sanierungsbedürftig.
Dementsprechend zeigt die Studie "CO₂ Einsparungspotenziale im Gebäudebereich" des Österreichischen Verbands für Elektrotechnik (OVE) große Einsparungsmöglichkeiten auf, wenn bei den Sanierungen auf intelligente Gebäudetechnik gesetzt wird. Den Studienautor*innen zufolge sollten dabei sowohl intelligente Regeltechnik, intelligente Beleuchtung als auch ein verbessertes Haus- und Gebäudemanagement zum Einsatz kommen. Am größten seien die Einsparungsmöglichkeiten im Bereich Heizung.
Transparente Einblicke in den Energieverbrauch
"Gerade jetzt, wo alle Welt über Energieeinsparungen spricht, kann die Gebäudeautomation glänzen", erläutert Jürgen Eckert, seines Zeichens Offer Manager Connected Homes Europe Operations bei Schneider Electric. "Smart-Home-Lösungen geben Anwender*innen – oft zum ersten Mal – transparente Einblicke in die heimischen Energieverbräuche. Ein aktives Energiemonitoring spielt beim Energiesparen eine wichtige Rolle, denn nur so lassen sich Einsparmöglichkeiten ausfindig machen." Eine automatisierte Steuerung von Licht, Jalousien oder der Heizung – "sei es über intelligente Sensoren, smarte Steckdosen, Funktaster oder eine digitale Heizungssteuerung" – mache hier bereits einiges möglich. "Beispielsweise lassen sich schon durch eine smarte Steuerung der Raumtemperatur die Heizkosten um bis zu 24 Prozent reduzieren."
Oft seien es schon kleine Maßnahmen und Nachrüstungen, die großes Potenzial für Einsparungen bringen. "Skalierbare Systeme wie unser Wiser ermöglichen es, dass man sein Zuhause Schritt für Schritt und anhand individueller Bedürfnisse ausstattet." Ideal sei es dann natürlich, "wenn alle Daten aus der Wohnung auf einer einheitlichen Oberfläche zur Verfügung" stünden. In der Wiser-Home-App seien beispielsweise über individuell anpassbare Dashboards nicht nur alle Informationen für das Energiemonitoring zugänglich, auch die Steuerung des Systems von unterwegs sei problemlos möglich.
Der effiziente Betrieb von Immobilien steht daher heute mehr denn je auf der Agenda der Immobilienbranche. Wurde in der Vergangenheit der Begriff Smart Home oder Smart Building lediglich im Sinne des Komforts verwendet, steht heute, neben der Energie- und Ressourceneffizienz, vor allem der sinnvolle Einsatz von Technik im Vordergrund. Themen wie Energieunabhängigkeit und die Integration von Mobilitätskonzepten fordern dabei auch neue Ansätze in der Herangehensweise, wie Immobilien gebaut werden. Denn neue Technologien warten auf ihren intelligenten Einsatz und stoßen dabei auf oft teilweise antiquarische Gegebenheiten. Der Planungsphase etwa wird bislang noch nicht die Aufmerksamkeit und Wichtigkeit zuteil, die sie im Entstehungsprozess einer Immobilie genießen sollte. Mit der Folge, dass die Umsetzung oftmals darunter leidet.
Intelligente Gebäudeautomatisierung
Der intelligente Einsatz moderner Technologien ist aber ein wichtiger Schlüssel für effiziente Gebäude. Um deren Einsatz richtig planen zu können, sei der frühe Einstieg in die Planungsphase der richtige Zeitpunkt für Überlegungen der Nutzer*innen-orientierten Funktionalität der Immobilie. Nicht so viel Gebäudetechnik wie möglich, sondern so viel wie nötig, betont dementsprechend Christian Pillwein, Branchenmanager Building Automation bei Beckhoff.
Für Beckhoff sei "Technik kein Selbstzweck", sondern stehe "im Zusammenhang mit dem Wohl der gesellschaftlichen Entwicklung – Technologie für das Wohl der Menschheit und ihrer Umwelt". PC-basierte Steuerungstechnik von Beckhoff, die in allen Bereichen industrieller Automatisierung erfolgreich eingesetzt werde, sei heute zum festen Bestandteil intelligenter Gebäudeautomatisierung geworden. "Die Anforderungen an die Intelligenz eines Gebäudes sind in den letzten Jahren stetig gestiegen, wobei die Energieeffizienz sowie ein guter Return on Investment im Vordergrund stehen."
Dies sieht Mario Pascal Necker, Geschäftsführer E-Necker GmbH und zertifizierter Sachverständiger für Gebäudeautomatisierung und Gebäudetechnik EIB\KNX, ähnlich: "Smart Home spielt eine große Rolle bei unseren Kunden und ist mittlerweile zum Standard geworden." Dies sei vor einigen Jahren noch deutlich anders gewesen, in den Köpfen der Kund*innen sei damals das Bild, "Smart Home ist nur für Luxushäuser beziehungsweise im Zweckbau interessant", verankert gewesen. Mittlerweile habe sich dieses Denken aber verändert, Endverbraucher*innen wüssten inzwischen, dass ein Haus, das beim Energiesparen helfe, reale Vorteile biete.
Diese smarten Systeme sind uns aufgefallen:
Gewerkeübergreifende Steuerung
Beckhoff bietet mit einer offenen, PC-basierten Steuerungstechnik die Grundlage einer integralen Gebäudeautomation, die alle Anforderungen an eine nachhaltige und effiziente Lösung erfüllen soll. Eine einheitliche Hard- und Softwareplattform steuert alle Gewerke, von der nutzungsgerechten Beleuchtung über die komfortable Raumautomation bis zur effizienten HLK-Regelung. Beckhoff sieht sich eigenen Angaben zufolge in der Immobilienwirtschaft als Technologielieferant und als Basis für innovative Lösungen, die von geschulten Partnern umgesetzt werden.
Erst vor kurzem hat Beckhoff das TwinCAT-IoT-Produktportfolio auf Grundlage des für den IoT-Treiber eingeführten WebSocket-Protokolls um OCPP erweitert. Dieses standardisiere laut dem Hersteller die Kommunikation zwischen Ladestationen und den Managementsystemen. In Verbindung mit der neuen EtherCAT-Klemme EL6761 als Kommunikations-Interface ergebe dies eine durchgängige Lösung für die Ladeinfrastrukturkommunikation. Mit der Funktion TwinCAT 3 IoT OCPP wurde OCPP als Wrapper umgesetzt. Implementiert seien dabei aufgrund der hohen Marktrelevanz zunächst die OCPP-Versionen 1.6 und 2.0.1.
Haussteuerung via Smartphone
Gira sieht sich als Vorausdenker und Impulsgeber in Sachen Smart-Home-Technologien. Dementsprechend ist es fester Bestandteil der Firmentradition, innovative Techniken einfach umzusetzen und sinnvoll zu nutzen. Seit über zwanzig Jahren ist beispielsweise der Gira-HomeServer quasi der Bordcomputer für intelligente Gebäude auf Basis einer KNX-Installation. Über den Server läuft dabei nicht nur die zentrale Steuerung der smarten Gebäudetechnik, sondern auch die perfekte Einbindung von KNX-Komponenten anderer Anbieter in die Gebäudesteuerung. Regelmäßige Updates würden, verspricht das Unternehmen, den HomeServer stets auf dem aktuellen Stand der Technik halten und den fehlerfreien Betrieb sicherstellen. Das aktuelle HomeServer-Release umfasse etwa die Erweiterung der Abbildung des Logik-Startverhaltens und erlaube jetzt direkt und online durchgeführte Tests, um sicheres, fehlerfreies Neustarten und Abschalten zu gewährleisten. Hinzu würden die Ergänzung eines Logikbausteins zur Anbindung von G1-Funktionen, etwa des Näherungssensors, sowie ein Modbus-Baustein, etwa zur Integration von PV-Anlagen kommen.
Flexibles Smart Home
Mit dem xComfort-System bietet Eaton bereits seit 20 Jahren ein System zur Hausautomatisierung, das Komfort, Sicherheit und Energiemanagement im Wohn- und Zweckbau ermöglichen soll. Das flexible System sei dem Anbieter zufolge die perfekte Lösung für Licht-, Beschattungs- und Heizungssteuerungen in Wohngebäuden und kleinen Büros. Der xComfort-Smart-Home-Controller sei dabei das innovativste Produkt der Serie und biete alle Funktionen einer modernen Elektroinstallation wie etwa zentrale Bedienung, Beleuchtung, Beschattung, Energieüberwachung, IP-Kameras, Szenarien, Temperaturregelung und vieles mehr. Nutzer*innen können auf den Smart-Home-Controller und das xComfort-System je nach Netzwerk über Laptop, PC, Smartphone, Smart TV oder auch Tablets entweder lokal über WLAN oder aus der Ferne über das Internet zugreifen. Anlässlich des 20-jährigen Jubiläums des xComfort-Systems veranstaltet der Hersteller unter anderem ein Gewinnspiel, bei dem es viele smarte Preise zu gewinnen gibt. Zudem besteht die Möglichkeit, an einem kostenlosen Webinar zum Thema Smart Home teilzunehmen.
Stromverbrauch im Blick behalten
Mit der Connected-Schuko-Steckdose 16 A von Schneider Electric können Endanwender*innen den Stromverbrauch des angeschlossenen Geräts via App jederzeit im Blick behalten. Bei Bedarf lässt sich die vernetzte Steckdose auch bequem per Fernzugriff ausschalten. Dank des Schalterdesigns System M passe sich die Steckdose flexibel in vorhandenen Bestand ein und könne einfach in bestehende Wanddosen eingebaut werden. Ausgestattet mit Überhitzungs- und Überlastschutz bringe sie zusätzlich zur Flexibilität auch mehr Sicherheit in ein Smart Home.
Matter-kompatibles Smart Home
Smart, sicher und bereit für Matter – der Smart-Home-Controller II von Bosch wurde laut dem Hersteller für die Zukunft des Smart Homes entwickelt. Er bündelt als Steuerungseinheit des Bosch-Smart-Home-Systems alle zentralen Informationen, vernetzt alle Geräte, steuert Funktionen, Szenarien und Automationen und ist zudem bereits auf den internationalen Standard Matter vorbereitet. Damit ermöglicht der Controller die Einbindung von aktuellen Bosch-Smart-Home-Geräten in Matter-kompatible Systeme. Durch die vereinfachte Interoperabilität von Smart-Home-Geräten unterschiedlicher Hersteller soll eine zukunftssichere und kundenfreundliche Lösung für alle Smart-Home-Nutzer*innen geschaffen werden, wie das Unternehmen betont. Der Controller bilde im Rahmen dessen auch die Schnittstelle zur Bosch-eigenen Smart-Home-App. Alle verbundenen smarten Geräte könnten damit über die App, Sprachdienste, Automationen oder Szenarien gesteuert werden – auch von unterwegs. Besonderer Vorteil: Selbst bei einem Internet-Ausfall sei die Funktionalität vor Ort möglich, da der Smart-Home-Controller II alle Bosch-Smart-Home-Geräte über ein eigenes lokales Funknetz steuert. Lediglich der Fernzugriff und Partnerverbindungen seien in diesem Fall temporär nicht verfügbar.
Smarte Haustechnik
Smarte Lösungen für die Haustechnik bringen den Betreiber*innen und Bewohner*innen von Gebäuden Komfort, Energieeffizienz und Sicherheit. Der Haustechnik-Spezialist Resideo bietet in diesem Segment zahlreiche intelligente und komfortable Lösungen – beispielsweise im Bereich Heizungsregelung oder mit smarten Warnmeldern.
Im Hinblick auf den Klimaschutz und auf unsichere Entwicklungen bei den Heizkosten spiele beispielsweise eine bedarfsgerechte, effiziente Regelung der Heizung sowohl bei der Neuinstallation als auch bei der Modernisierung eine wichtige Rolle. Denn die Heizung genau nach Bedarf zu regeln und in nichtgenutzten Räumen herunterzufahren berge ein hohes Einsparpotenzial. Hier setzt die intelligente Einzelraumregelung evohome an, die Einstellungen für die bedarfsgerechte Regelung müssen nicht aufwendig an einzelnen Heizkörpern vorgenommen werden. Stattdessen könnten im System mehrere elektronische Heizkörperregler gemeinsam mithilfe eines zentralen Bediengeräts gesteuert werden.
Das R200-Warnmelder-Sortiment wiederum enthalte sowohl CO- als auch Rauch-, Wärme- sowie kombinierte Rauch- und Wärmewarnmelder. Die unterschiedlichen Warnmelder würden, wenn sie smart zusammenarbeiten, optimalen Schutz ermöglichen. Dafür könnten die Produkte drahtlos, ohne zusätzliches Funkmodul, miteinander verbunden werden. Löse dann ein Gerät den Alarm aus, würden vernetzte Warnmelder ebenfalls aktiviert, um alle Bewohner*innen rechtzeitig zu alarmieren.
Effizient und komfortabel heizen
Im vergangenen Jahr sind die Gas- und Energiepreise dramatisch gestiegen, dementsprechend wichtig ist es für Endanwender*innen, richtig zu heizen, um Kosten sparen. Rund 70 Prozent des Energieverbrauchs im Bereich Wohnen verbraucht das Heizen. Smartes und bewusstes Heizen, Lüften und geringe Investitionen können bereits helfen, den Energieverbrauch zu senken. Hier setzt AVM mit seinen Smart-Home-Lösungen an. Für die zentralen Bereiche Strom, Wärme und Licht gibt es Produkte, die jeweils mit der Fritz!Box als Zentrale verknüpft sind. Fritz!DECT 200 und Fritz!DECT 210 sind intelligente Steckdosen, mit denen Nutzer*innen die Stromzufuhr nach Belieben steuern und messen können. Für Heizkörper gibt es den smarten Thermostat Fritz!DECT 302. Dieser misst die Raumtemperatur und regelt die Heizung entsprechend. Nutzer*innen können ebenso Vorlagen erstellen, sodass die Thermostate die gewünschte Temperatur zur vorgegebenen Uhrzeit einstellen. Die intelligente LED-Lampe Fritz!DECT 500 bietet wiederum neben weißem Licht ein breites Farbspektrum und ist stufenlos regelbar.
Vorteile integraler Gebäudeautomation
Für Investor*innen:
- durchgängige Lösung auf Basis eines transparenten Automatisierungssystems, zentrale Datenhaltung
- Gewährleistung eines gleichbleibend hohen Anlagenfunktionsumfangs
- Wertschöpfung durch Integration aller Gewerke in einem System und Nutzung von Synergieeffekten zur Energieeinsparung
- Amortisation der Kosten einer integralen Automation nach circa fünf Jahren
- einfache Erweiter- und Veränderbarkeit des Systems, entsprechend den technischen Ansprüchen im Laufe des Lebenszyklus
Für Architekt*innen und Planer*innen:
- IP-basierter Netzaufbau erlaubt die einfache Integration des Automatisierungssystems in die Gebäude-Infrastruktur schon während der Planungsphase
- freie Topologie-Wahl, in Abhängigkeit von den Objektansprüchen
- Vereinfachung der integralen Planung durch den flexiblen Einsatz von Ein/Ausgabebaugruppen, unabhängig von der Steuerung und vom Gewerk
Für Systemintegrator*innen:
- Reduktion der Anzahl der tatsächlichen physikalischen Datenpunkte verringert das Fehlerpotenzial bei der Montage und Inbetriebnahme
- übersichtlicher Zugriff auf die Gesamtanlage zur Anzeige/Bearbeitung von Parametern
- erleichterte Wartung und Optimierung der Anlage
- nahtlose Anbindung der Raumautomation an die Primäranlagen
Interview mit Smart-Home-Pionier Mario Pascal Necker
Smart Home galt – besonders in den Köpfen der Endanwender*innen – lange als Nischenthema, höchstens für Luxushäuser und im Zweckbau relevant. Dies habe sich mittlerweile laut Mario Pascal Necker, Geschäftsführer E-Necker GmbH, aber deutlich geändert. Das intelligente Wohnen sei zum Standard geworden, erklärt der heimische Smart-Home-Pionier und zertifizierte Sachverständige für Gebäudeautomatisierung und Gebäudetechnik im Gespräch mit der GEBÄUDEINSTALLATION.
Welche Rolle spielt Smart Home für Ihre Kunden?
Mario Pascal Necker: Smart Home spielt eine große Rolle bei unseren Kunden und ist mittlerweile zum Standard geworden. Dies war vor einigen Jahren noch anders, da war Smart Home in den Köpfen so verankert, dass dies nur für Luxushäuser bzw. im Zweckbau interessant ist. Man kann es mit dem Autokauf vergleichen. Heutzutage wird sich niemand mehr ein Auto ohne Klimaanlage, Servolenkung bzw. Handyfreisprecheinrichtung kaufen. Ähnlich verhält es sich beim Thema Wohnen: Ein jahrzehntealtes Haus bzw. eine Wohnung ohne elektrische Jalousien oder automatische Beschattungsautomatiken wird, wenn es gekauft wird, auch auf den aktuellen Stand der Technik saniert werden. In den Köpfen der Endverbraucher ist es nun auch fest verankert, dass ein Haus, welches hilft, Energie zu sparen, nur Vorteile bietet. Wenn beispielsweise die Photovoltaikanlage dazu genützt werden kann, dass der selbsterzeugte Strom in den Hausbetrieb gespeist wird, kann viel Geld gespart werden, vor allem wenn die Kunden auch auf einen Stromspeicher zurückgreifen. Der so gewonnene Strom kann für das Laden des Autos, die Warmwassererzeugung, die Poolheizung usw. verwendet werden, ohne dass es die Stromrechnung belastet. Auch im Alter bietet das Smart Home einige Vorteile und vermittelt ein zusätzliches Sicherheitsgefühl für die Bewohner*innen und Angehörigen.
Wo liegen aktuell die Stolpersteine bei der Integration der Smart-Home-Technologie?
Einer der Stolpersteine ist, dass sehr viele Hersteller ein prioritäres System haben, was bedeutet, dass das Smart Home nur die Bauteile und Funktionalität eines Herstellers unterstützt. Wenn dieser Hersteller das Produkt bzw. die Technologie einstellt, kommt es langfristig zu Problemen bei der Instandhaltung bzw. Erweiterungen der Anlage bis hin zur Aufrechterhaltung des Betriebes des Smart Homes. Was wir in den letzten Jahren verstärkt beobachten konnten: Durch die vielen unterschiedlichen Technologien und Anbieter kommt es dazu, dass Bewohner*innen des Smart Homes mehrere Apps zum Steuern des Hauses benötigen und keine übergreifende App zur Verfügung haben.
Smart Home ist ein weites Feld, welche Technologien bringen aktuell für Endanwender*innen die größten Vorteile?
Für viele Personen ist ein Smart Home eine neue moderne Technologie, nur die wenigsten wissen, dass die Smart-Home-Technologie seit über 30 Jahren am Markt etabliert ist und sich stetig weiterentwickelt. Den KNX-Standard, vormals EIB, gibt es wie erwähnt seit über 30 Jahre – seit 2002 gibt es dafür auch eine eigene Norm, die EN50090, welche genau diese Technologie beschreibt. Der wohl größte Vorteil ist, dass man auch Anlagen, welche vor 25 Jahren errichtet worden sind, dank der Abwärtskompatibilität auch heute noch erweitern und modernisieren kann. Ein weiterer Vorteil ist, dass im Bereich Gebäudeautomatisierung KNX der Standard ist, wodurch es zahlreiche Gateways zu allen anderen Systemen gibt.
In den letzten Jahren ist das Thema Smart Home eher gemächlich gewachsen, ein großes Hindernis dafür war bisher das Thema Interoperabilität und herstellerübergreifende Nutzung. Wird der neue Smart-Home-Standard Matter dem Smart-Home-Segment hier weiteren Anschub verleihen?
Wie schon erwähnt gab es immer ein genormtes System, welches als die Norm in der Gebäudeautomatisierung gehandelt wird. Dieses gilt auch als Grundlage für viele weitere Normen wie beispielsweise die Smart-Meter-Norm, wo die Datenpunkttypen aus der KNX-Norm genommen worden sind. Durch einen Standard verhindert man die Interoperabilität. Beim KNX-Standard ist es so, dass dieser von über 500 Herstellern unterstützt wird. Dank des definierten Standards ist es möglich, dass die unterschiedlichen Hersteller miteinander kompatibel sind. So kann der Kunde beispielsweise sagen, er möchte den Lichtschalterhersteller X mit dem Hersteller Y, welcher im Verteiler eingebaut ist, verbinden, um dann die Klimaanlage über den vorhandenen Lichtschalter zu steuern. Noch vor einigen Jahren musste man, um Lichtschalter oder Lichtgruppen im Raum zu verändern, Kabeln ziehen, Relais einbauen usw. Bei KNX kann man ohne physische Tätigkeiten, nur durch eine Programmierung, diese Änderungen vornehmen.
Beim Matter-Standard, welchen es nun schon seit circa drei Jahren gib, versucht man mittels übergeordneter Plattform alle herstellerspezifischen Produkte miteinander zu verbinden – was dies im Bereich Nutzer*innendaten und Cyber-Security bedeutet, wird sich in der Zukunft noch zeigen.
Welche Gewerke sollten beim Thema Smart Home zusammenarbeiten?
Die unterschiedlichen Gewerke wie Heizung, Klima, Lüftung, Beschattung arbeiten bereits zusammen und werden unter dem Blickwinkel der Green Buildings noch enger zusammenrücken und verstärkt auf die Bereiche Energieeffizienz und Lastmanagement eingehen. Aber auch die Nutzung von Regenwasser und Abwasserbehandlung wird zum Thema werden: beispielsweise für die Toilettenspülung, die Begrünung von Wänden oder Dächern usw. Es gibt zum Beispiel ein Haus in Hamburg, auf dem Algen gezüchtet werden, um diese für die Wärmeerzeugung zu nutzen.
Wo sind aktuell die größten technischen Hürden?
Derzeit gibt es teilweise Engpässe an Bauteilen aus dem asiatischen Raum, was dazu führt, dass Lieferketten einbrechen – dieses Thema muss langfristig gelöst werden. Ein erster Schritt wäre, dass die Produktion der Bauteile wieder nach Europa verlagert wird. Wir fertigen sehr viele hochwertige Produkte in Europa, warum nicht auch die Bauteile?
Herr Necker, herzlichen Dank für das Gespräch.
Autor: Thomas Mach
