Vorausschauende Planung vermeidet hohe Folgekosten

Wann ist ein Haus »Smart Home Ready«?

12. März 2019

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Beim Neubau von Wohn­gebäuden entscheiden sich viele Kunden zunächst oft gegen Gebäudeautomation. In Konkurrenz mit ­Gartengestaltung, Kücheneinrichtung & Co. zieht das Smart Home oft den Kürzeren. Was ist aber, wenn später genau so etwas nachgerüstet werden soll? Was hätte man beim Bau bzw. einer ­Renovierung (mit wenig Zusatzaufwand) beachten sollen?

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Smart Home

Quelle: Jäger direkt

Einbrecher verschrecken, Stand-by-Verbrau­cher automatisch abschalten, Beleuchtung und Raumtemperatur über Wunsch­szenen einstellen – vieles davon erfährt zunehmende Akzeptanz durch Nutzer. Früher oder später wird das Smart Home auch dort Einzug halten, wo man sich das im Moment womöglich noch gar nicht vorstellen kann.

Insbesondere funkbasierte Smart-Home-Systeme versprechen eine jederzeitige und problemlose Nachrüstmöglichkeit. Doch das ist so nicht ganz richtig. Auch bei funkbasierten Systemen benötigen Gebäude oft eine »Backbone-Verkabelung« – konkret die Platzierung von Empfangs-/Sendeantennen in z. B. unterschiedlichen Stockwerken und deren Anbindung an einen zentralen Controller. Dies ist oft die beste Variante zur Gewährleistung einer zuverlässigen Übertragung von Funksignalen zwischen den Stockwerken.

Auch benötigt man zusätzlichen Platz in Unterputzdosen, um in den Räumen die Sensoren und Aktoren positionieren zu können. Deckenleuchten oder Rollladenantriebe lassen sich nicht über Zwischenstecker ansteuern. Wenn dieser Platz für Unterputz-Aktoren erst später geschaffen werden muss, erfordert dies zum Setzen von zusätzlichen oder tiefen Unterputzdosen mehr Zeit und Aufwand als für den elektrischen Anschluss und die Programmierung der Komponenten.

Sofern später ein kabelbasiertes Smart-Home-System nachgerüstet werden soll (sei es ein Bus-basiertes System oder ein zentraler Controller mit sternförmiger direkter Verkabelung in die Räume), scheitert das oft an fehlenden Leerrohren oder präventiv verlegter Verkabelung. Denn das nachträgliche Einziehen einer solchen Verkabelung ist in einer bewohnten Immobilie meist nicht möglich.

Bild 1: Fragebogen des IGT zur Eingrenzung der späteren Anforderungen

Bild 1: Fragebogen des IGT zur Eingrenzung der späteren Anforderungen

Als weitere Variante kann man die Kommunikation zwischen Sensoren, Aktoren und einem Controller über Powerline-Technologie durchführen (d.h. der Aufmodulierung der Signale auf das im Gebäude existente 230-V-Netz). Als Beispiel seien hier die Produkte von Digitalstrom, aber auch Power­line-Komponenten von Eltako genannt. Deren Besonderheit ist, dass die (Unterputz-)Sensoren und Aktoren relativ klein sind und sich daher gut nachträglich in entsprechenden UP-Dosen integrieren lassen. Dabei ist man auch hier dankbar, wenn die existenten UP-Dosen nicht schon vor Kabeln überquellen bzw. der verfügbare Platz direkt zugänglich ist und sich nicht hinter montierten Schaltern/Tastern verbirgt. Und ganz wesentlich: Alle Sensoren/Aktoren müssen an das 230-V-Netz angeschlossen werden. Wenn an die Stelle eines späteren Tasters keine 230-V-Verkabelung gelegt wurde, gibt es später Probleme.

Zudem gilt für alle Systeme, dass dort, wo später 230-V-Geräte angesteuert werden sollen, ein entsprechender Anschluss vorbereitet werden sollte. Auch wenn sich ein Kunde ­zunächst noch für einen gurtbetriebenen Rollladen entscheidet, sollte man schon heute ein Leerrohr oder eine 230-V-Leitung in den Rollladenkasten legen – unabhängig davon, ob später ein Funk-, Bus- oder Powerline-basiertes System zum Einsatz kommt.

Anforderungen und betroffene Räume ermitteln / eingrenzen

Was sollte der ELektrohandwerker in Konsequenz schon beim Bau einer Immobilie oder bei einer größeren Renovierung beachten, um später für möglichst viele Systeme vorbereitet zu sein? Idealerweise grenzt man zumindest frühzeitig ein, welche Anforderungen später womöglich umzusetzen sind. Wie wahrscheinlich ist es, dass später Fenster auf Einbruchsversuche überwacht werden sollen? Ist es möglich, dass später Lichtszenen über Taster oder ein Smartphone aufgerufen werden sollen? Könnte es sein, dass die Rollläden später ­automatisch fahren statt über einen Gurt ­bedient werden sollen? Je mehr sich das mögliche Spektrum an Smart-Home-Anforderungen schon heute eingrenzen lässt, desto genauer kann die Vorbereitung ausfallen.

In Konsequenz sollte man sich zumindest grob mit den unterschiedlichen Möglich­keiten befassen und die eventuellen späteren Anforderungen eingrenzen. Hilfreich ­dazu ist der Fragebogen (Bild 1) des Instituts für Gebäudetechnologie (IGT) – kostenlos verfügbar unter www.igt-institut.de/smart-home-fragebogen. In diesem Fragebogen lassen sich nicht nur die grundsätzlichen Möglichkeiten beurteilen, sondern auch die betroffenen Räume angeben. Je mehr man hier eingrenzen oder ausschließen kann, desto besser kann man heutige Vorbereitungen auf die konkreten Räume bzw. Positionen in den Räumen konzentrieren. Lässt sich eine Eingrenzung auf Anforderungen zum heutigen Zeitpunkt noch nicht vornehmen, ist eine Vorbereitung ebenso möglich, aber entsprechend umfangreicher.

Mögliche Systemarchitekturen

Die andere große Variante ist die System­architektur. Auch hier gilt: Sollte dies­bezüglich schon heute eine Eingrenzung möglich sein, kann man sich besser vorbereiten. Dabei ist man dann mehr oder weniger auf diese Systemarchitektur fest­gelegt. Wenn eine Systemarchitektur noch nicht definiert werden kann oder soll, ist der Vorbereitungsaufwand etwas höher, aber ­resultiert in größeren späteren Freiheits­graden.

Tabelle 1: So wird ein Haus Smart Home ready 
(# = hohe Anforderung, 1  = mittlere Anforderung, $ = geringe Anforderung)

Tabelle 1: So wird ein Haus Smart Home ready

Die Tabelle 1  fasst die wesentlichen Anforderungen für die nachfolgend betrachteten drei Systemarchitekturen zusammen. Sofern heute noch keine Vorentscheidung für die spätere Variante fallen kann, ist es sinnvoll, möglichst alle Anforderungen zu ­berücksichtigen. Nur so ist man für jede ­Variante bestens vorbereitet.

Zur Auswahl stehen die folgenden drei Systemvarianten:

Dezentrale leitungsgebundene Variante

Bild 2: Dezentrale leitungsgebundene Variante

Bild 2: Dezentrale leitungsgebundene Variante

In dieser Variante (Bild 2) kommen durchgehend dezentrale Komponenten zum Einsatz: Es werden ausschließlich kommunikations­fähige Sensoren und Aktoren verwendet und diese werden dort in den Räumen positioniert, wo sie wirken sollen. Als Beispiel seien hier KNX-Taster oder raumseitig verbaute KNX-Unterputz-Aktoren genannt. Alle diese Komponenten werden über eine Bus-Leitung miteinander verbunden.

Bild 3: Eine Elektronik-Dose stellt den notwendigen Platz für Smart-Home-Komponenten bereit

Bild 3: Eine Elektronik-Dose stellt den notwendigen Platz für Smart-Home-Komponenten bereit

Der Vorteil dieser Variante liegt darin, dass man zunächst keinen Platz in Verteilerkästen benötigt. Dafür muss die Verlegung eines Buskabels an alle Stellen möglich sein, an denen später Sensoren oder Aktoren angeschlossen werden sollen. Für die spätere Nachrüstung eines solchen Bus-Kabels sollte man von zentralen Stellen eines Stockwerks sternförmig Leerrohre in die jeweiligen Räume legen. Um später mehrere Stockwerke zu koppeln, empfiehlt sich ein ausreichend dimensionierter Technik-Steigschacht.

Ganz wichtig ist, in den Räumen »tiefe« Unterputzdosen einzusetzen. Besser sind sogenannte Elektronik-Dosen, die nicht nur nach hinten, sondern auch seitlich weiteren Stauraum anbieten (Bild 3). Trotz maximaler Verlagerung der Smart-Home-Komponenten in die Räume muss man oft einige zentrale Komponenten im Verteilerkasten einbauen (z. B. Bus-Spannungsversorgung, USB-/IP-Schnittstellen, Koppler etc.). Somit sollte auch im zentralen Verteilerkasten weiterer Reserveplatz vorhanden sein (mindestens eine Reihe – d. h. 12 Teilungseinheiten).

Gemischte leitungsgebundene Variante

Bild 4: Gemischte leitungsgebundene Variante

Bild 4: Gemischte leitungsgebundene Variante

In vielen Fällen werden zumindest die Aktoren in (Unter-)Verteilerkästen konzentriert (Bild 4). Dies hat zwei Vorteile. Zum einen sind die Aktoren zugänglich – bei Positionierung im Raum erfolgt dies in abgedeckten Hohlräumen, im schwer zugänglichen Rollladenkasten oder in Unterputzdosen hinter Tastern/Schaltern. Zum anderen bringt das einen Kostenvorteil: Ein Schaltaktor 8-fach für die Montage im Verteilerkasten ist güns­tiger als 8 einzelne Schaltaktoren für die ­Unterputz-Montage.

Die gemischt leitungsgebundene Variante besteht somit aus zentral positionierten Aktoren in der Unterverteilung, und lediglich die Sensoren (Taster, Präsenzmelder, Helligkeitssensoren) befinden sich dezentral im Raum. Im Vergleich zur dezentral leitungsgebun­denen Variante muss man somit Unterverteilungen berücksichtigen – idealerweise eigene Unterverteilungskästen pro Stockwerk – damit die sternförmige Verkabelung oder Leerrohrverlegung in die Räume nicht zu aufwendig wird. Es empfiehlt sich eine durchgängige Verlegung von fünf statt drei Adern für das elektrische Leitungsnetz – so lassen sich die zwei zusätzlichen Adern als geschaltete Adern nutzen.

Dezentrale Variante mit Funk/Powerline

Bild 5: Dezentrale Variante mit Funk/Powerline

Bild 5: Dezentrale Variante mit Funk/Powerline

Wie zuvor erwähnt, versprechen Funk- oder Powerline-basierte Systeme eine besonders einfache Nachrüstung. Grundsätzlich ist das richtig – immerhin besteht keine Notwendigkeit eines Bus-Kabels oder der sternförmigen Verkabelung zwischen Verbraucher und ­Unterverteilungen. Trotzdem sollte man auch hier einige Vorbereitungen treffen.

Die Reichweite von Funk ist begrenzt, und somit kann erforderlich sein, pro Stockwerk eine eigene Empfangs-/Sendeantenne zu installieren, die untereinander über eine Backbone-Verkabelung verbunden sind. Ein Technik-Steigschacht ist hier von Vorteil.

Bei der Nutzung von Powerline-basierten Systemen entfällt diese Anforderung – dafür ist es ratsam, im zentralen Verteilerkasten ­einen Phasenkoppler (zur hochfrequenten Kopplung der drei Phasen) sowie Bandsperren (zur Vermeidung der Signalübertragung nach draußen bzw. Einkopplung von Störsignalen von draußen) zu installieren (Bild 5). Das erfordert einige Teilungseinheiten Reserveplatz im zentralen Verteilerkasten.

Der wichtigste Aspekt bei Funk- oder Powerline-basierten Systemen ist zusätzlicher Platz in den Unterputz-Dosen in den Räumen – immerhin müssen hier einige Komponenten eingebaut werden. Somit gilt das gleiche wie zuvor bei der dezentral leitungsgebundenen Variante: Verwendung von tiefen Dosen oder besser sogenannten Elektronik-Dosen.

Varianten-unabhängige ­Vorbereitung

Unabhängig von der später installierten Variante: Zu jedem Rollladenkasten sollte ein Leerrohr oder mindestens 4-adriges Kabel gelegt werden (gerne auch zunächst ohne elektrischen Anschluss in der Unterverteilung). Ebenso sollte man berücksichtigen, dass viele Geräte schon heute über Ethernet-Schnittstellen verfügen, z. B. Heizungs- oder Lüftungsanlagen, aber auch Haushaltsgeräte wie Waschmaschine, Wäschetrockner oder Backofen. Um diese stabil einzubinden, sollte großzügig CATx-Kabel im Gebäude stern­förmig verlegt werden, um möglichst viele Anschlusspunkte zu ermöglichen.

Viele propagieren WLAN als die einfachere Variante, aber bekanntermaßen ist das Einfachste selten das Beste. Bei der unkontrollierten Zunahme von WLAN-Hotspots ohne koordinierte Kanalauswahl ist eine durchgehend stabile und performante Datenüber­tragung über WLAN schon heute oft nicht möglich.

Fazit

Eine frühzeitige Vorbereitung kann schon heute eine spätere Smart-Home-Installation deutlich vereinfachen bzw. vergünstigen. Zusätzlich bietet dieses Thema kurzfristiges Umsatzpotenzial. Wer hierzu Kunden Tipps und Empfehlungen geben kann, zeichnet sich durch erhöhte Beratungskompetenz aus. Weitere Tipps und insbesondere pragmatische Weiterbildungsmöglichkeiten im Bereich Smart Building sind unter www.igt-institut.de zu finden

Danksagung

Ein wesentlicher Teil der Erkenntnisse dieses Artikels stammt aus einer Abschlussarbeit von Philipp Dumproff an der Hochschule Rosenheim in Zusammenarbeit mit der Firma Dehn + Söhne GmbH & Co. KG, Neumarkt. Diesen Parteien gebührt an dieser Stelle Dank für die interessanten Erkenntnisse.

 

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