Smarte Gebäude mit batterieloser
Funktechnologie
Rückblick auf 10 Jahre Haus- und Gebäudetechnik
In der Gebäudeautomation werden Funktechnologien immer beliebter. Sie bieten mehr Flexibilität bei der Planung und sparen in der Installationsphase eine aufwendige und teure Verkabelung. Die Anfänge der Gebäudeautomation liegen jedoch in geschlossenen Insellösungen. Heute geht der Trend eindeutig in Richtung von offenen und flexibel erweiterbaren Systemen.
Begonnen hat alles mit dem Einsatz von Wandtastern, Temperatursensoren und einer automatisierten Steuerung für Licht, Beschattung und Lüftung. Mittlerweile ist ein umfassendes Ökosystem von Sensoren und Aktoren daraus geworden. Die Sensoren als ‚Sinnesorgane‘ des Internets erfassen zuverlässig Raum- und Klimadaten wie Zustände von Fenstern und Türen, Feuchte, Helligkeit, Anwesenheit oder Luftgüte, um eine Vielzahl von Aktoren intelligent zu steuern und die Informationen im Internet mit einer wachsenden Anzahl intelligenter Geräte und Gewerke zu vernetzen, um Daten in die Cloud zu schicken und somit immer neue, spannende Anwendungsmöglichkeiten zu eröffnen. Mit den Anfängen der Gebäudeautomation hat dies allerdings nicht mehr viel zu tun.
Proprietäre Systeme – die Anfänge der Haus- und Gebäudetechnik
Bereits in den 1980er Jahren wurden die ersten überlegungen zur Anwendung von Bustechnologien für die elektrische Installations- und Gebäudetechnik von verschiedenen Unternehmen angestellt. Zu Beginn entstanden hauptsächlich proprietäre Systeme einzelner Hersteller, einige dieser Systeme sind noch heute auf dem Markt verfügbar (beispielsweise LON, PHC usw.) Das für die damalige Zeit erste ‚offenere System‘ war der EIB (European Installation Bus), heute bekannt als KNX. Der EIB/KNX sowie einige andere Systeme sind immer noch erhältlich, die Anforderungen haben sich jedoch erheblich geändert und gehen eindeutig in Richtung offener Systeme. Aufgrund dessen haben immer mehr Hersteller Gateways entwickelt, die den Zugang in diese proprietären Systeme oder die Kombination unterschiedlicher Systeme ermöglichen. Auch dem allgemeinen Trend der Vernetzung auf der IP-Ebene werden sich diese Systeme langfristig nicht entziehen können, zu vielseitig sind die Optionen der konkurrierenden, im Laufe der Jahre hinzugekommenen Technologie-Anbieter.
Flexible und offene Systeme auf Funkbasis
Die Zeiten der in sich geschlossenen Systeme sind eindeutig vorbei, heute werden vor allem übergreifende Lösungsansätze bevorzugt, in denen Produkte unterschiedlicher Hersteller miteinander kommunizieren können und sich flexibel erweitern lassen. Hier hat sich der international standardisierte Enocean-Funkstandard (ISO/IEC14543-3-1X) mit dem umfangreichen Ökosystem interoperabler Produkte erfolgreich etabliert. Wenn möglichst viele Sensoren und Schalter verfügbar sein sollen, eignen sich kabelgebundene Systeme kaum. Es wäre zu aufwendig und unflexibel, jeden Sensor mit einer eigenen Leitung zu bestücken. Funksysteme sind hier kabelgebundenen Lösungen weit überlegen. Rauchmelder, Sensoren für Anwesenheit, Temperatur, Luftqualität und Licht oder Schalter: Ohne Kabelzwang lassen sich diese Systeme genau dort anbringen, wo sie wirklich gebraucht werden. Zeitgleich behält man die Flexibilität, das System nachträglich um neue Produkte und zusätzliche Sensoren zu erweiterten, ohne dass Wände aufgebrochen werden müssen. Im Unterschied zu anderen Funktechnologien arbeiten Enocean-Funksensoren ohne Kabel und ohne Batterien. Sie gewinnen stattdessen mithilfe miniaturisierter Energiewandler ihre Energie aus der Umgebung (Bewegung, Licht, Temperaturunterschiede). Die Geräte lassen sich dadurch flexibel platzieren und erfordern zudem keinen Batteriewechsel.
Steigende Anforderungen
Im Zweckbau sind Anforderungen wie Flexibilität und Wartungsfreiheit sicherlich früher zu spüren gewesen als im allgemeinen Wohnungsbau oder im Eigenheim. Inzwischen steht diese übergreifende Funktionalität im Bereich Smart Home jedoch absolut im Fokus – vor allem hinsichtlich frei wählbarer Produkte sowie der Nutzung von frei verfügbaren Bedienoberflächen (Apps) und Anwendungen wie Apple Homekit oder Amazon Alexa. Hier sind Aspekte wie Komfort und Sicherheit – ohne die Bindung an einen bestimmten Hersteller – entscheidend. Im Zweckbau gehen die Anforderungen eher in die Richtung der Datengewinnung, um sowohl zielgerichtete Dienstleistungen anbieten zu können, als auch die Flexibilität der Gebäude so hoch wie möglich zu halten. Nichtsdestotrotz spielen hier auch Argumente wie die Minimierung der Schnittstellen zwischen den einzelnen Gewerken, schnellere Bauzeiten oder eine klare Abgrenzung der Gewährleistungsbereiche eine große Rolle.
Wartungsfreie und smarte Technik auf Funkbasis
Auf Basis der batterielosen Funktechnologie haben Hersteller bereits verschiedenste Produkte für Smart Homes entwickelt – von Raumthermostaten über Funkfensterkontakte bis hin zu solarbetriebenen Präsenzmeldern. So steigern sie beispielsweise die Energieeffizienz eines Hauses und bieten dabei besondere Flexibilität, da zur Installation keine Verkabelung notwendig ist. Das reduziert die Installationskosten und erhöht den Wohnkomfort, denn die Funkschalter können überall dort angebracht werden, wo sie gerade benötigt werden. Sämtliche Enocean-basierte Produkte sind zudem interoperabel. So können in einem System problemlos Lösungen verschiedener Hersteller miteinander kommunizieren. Wie simpel der Einstieg ins Smart Home ist, zeigt der Hersteller Jäger Direkt mit seiner intelligenten Gebäudetechnik Opus greenNet, die zahlreiche Möglichkeiten für zusätzlichen Wohnkomfort, Sicherheit und Energieeffizienz schafft. Vom Ein- und Ausschalten bis hin zur Zeitsteuerung für Beleuchtung, Heizung und Verschattung ermöglicht Opus Greennet flexible Lösungen, die sich dank des Baukastenprinzips individuell erweitern lassen. Die Produktserie Opus Bridge ermöglicht in der täglichen Installationsarbeit eine unkomplizierte Platzierung smarter Technik. Der Opus Bridge-Schalter für Beleuchtung lässt sich beispielsweise problemlos nachrüsten und ermöglicht dank des implementierten Funkmoduls die Ergänzung weiterer Enocean-Schalter und-Sensoren. Die aufwendige Verkabelung einer Kreuzschaltung oder eines Bewegungsmelders entfällt. Auch die Platzierung der Möbel durch den Nutzer ist flexibel und bei der Nachrüstung sind keine zusätzlichen Leitungen erforderlich.
Automatisierung senkt Betriebsaufwand
Auch der Zweckbau profitiert von den Entwicklungen in der Gebäudetechnik der letzten Jahre. 2016 bezogen 1.900 Mitarbeiter von Microsoft die neue, von der Argenta Unternehmensgruppe entwickelte und realisierte Deutschlandzentrale des IT-Unternehmens in München. Neben der energieeffizienten Betreibung des Gebäudes galt es, auch ein optimales und komfortables Raumklima für die Mitarbeiter des Unternehmens zu schaffen. Bei der Auswahl der überwachungs- und Steuerungslösung war unter anderem die einfache und direkte Handhabung des Gebäudemanagementsystems entscheidend. In den Räumlichkeiten kommt deshalb die modulare, skalierbare Automationslösung von Sauter zum Einsatz. Bürobenutzer können mithilfe der Visualisierungs- und Steuerungslösung Sauter Vision Center Raumbedingungen wie die Temperatur, Beleuchtung und Beschattung unkompliziert und individuell steuern. Auf der Ebene des Gesamtsystems nutzt das Facility Management die Lösung für eine orts- und zeitunabhängige Kontrolle aller HLK-Anlagen. Um den individuellen Anforderungen der Mitarbeitenden Rechnung zu tragen, werden unter anderem kabellose Raumbediengeräte des Typs Sauter ecoUnit110 mit EnOcean-Funktechnologie eingesetzt. Für das optimale Raumklima in den rund 800 Räumen auf zwei unter- und sieben oberirdischen Stockwerken sorgen 350 Raumautomationsstationen Sauter Ecos504 und Ecos500 über Bacnet/IP. Die Gebäudeverwaltung kann sich dank dieser Lösung unter anderem auf eine bedarfs- und präsenzgesteuerte Beleuchtung verlassen: Rund 1600 in das System integrierte DALI-Lichtsensoren regeln das Ein- und Ausschalten der energiesparenden Leuchten. So ist – bei niedrigem Energieverbrauch – stets für ausreichend Licht gesorgt. Die integrierte Raumautomationslösung regelt auch den Betrieb der Heiz- und Kühldecken und sorgt für eine sonnenstandgeführte Verschattung. Die durchgängig automatisierte Steuerung aller Gewerke unterstützt den Gebäudebetreiber somit bei der Reduktion der Betriebskosten.
Ausblick – die Vernetzung mit dem Internet der Dinge
Innovationen wie der Rasenmäher, der fortlaufend den Rasen auf Ideallänge hält und der Staubsauger, der selbstständig die Wohnung saugt, wurden noch vor einigen Jahren belächelt und erfreuen sich heute dennoch zunehmender Beliebtheit. Einige dieser Geräte lassen sich sogar mittels Sprache steuern. Ob man dies wirklich braucht, erinnert an die Diskussion des automatischen Autofensterhebers vor vielen Jahren: Eine geeignete Fenster-Handkurbel erledigte denselben Dienst in kürzerer Zeit. Warum also ersetzen mit einem elektrischen Fensterheber, der zudem noch teurer ist? Ganz einfach: dieser bietet erheblich mehr Komfort, daher gibt es in neuen Autos überhaupt keine Handkurbeln mehr. ähnlich wird es sich mit der Gebäudeautomatisierung verhalten. Noch sind die in der Minderheit, die beim Hauskauf an die Vorteile der Vernetzung denken, dennoch wird in einigen Jahren das Smart Home zur Grundausstattung im Wohnungsbau gehören und auch Bestandsbesitzer werden diese Funktion nachrüsten wollen. Die Vernetzung der Geräte und Sensoren wird zunehmend über das Internet in Form webbasierter Dienste, sogenannter Cloud-Services, erfolgen. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, sind offene und flexibel erweiterbare Systeme unerlässlich. Die batterielose Funktechnologie von Enocean erfällt eben diese Anforderungen und ermöglicht die umfassende Vernetzung im Internet der Dinge.
Autor | Armin Anders,
Vice President Business Development,
Enocean GmbH
www.enocean.com
