Smart Home leicht gemacht
Orientierung im Technik-Dschungel
Was ist ein Smart Home? Was bedeutet Hausautomation oder Smart Living?
Was ist Gebäudeautomation, Gebäudeleittechnik, und was sind Bussysteme wie KNX, DALI, Modbus, SMI?
Und was ist mit Herstellersystemen wie Loxone, Gira One, Busch-Jaeger Free@Home, Philips Hue und vielen weiteren?
Vielleicht stehen Sie gerade vor der Herausforderung, diese Begriffe und Systeme besser zu verstehen. In diesem Beitrag werden die wichtigsten Begriffe und Systeme erklärt und in einen Zusammenhang gebracht.
Die Begriffe Smart Home, Hausautomation, intelligentes Zuhause und Smart Living beschreiben alle den Einsatz moderner Technologien, um das Leben in den eigenen vier Wänden komfortabler, sicherer und energieeffizienter zu gestalten. Von den genannten Begriffen hat sich "Smart Home" am stärksten etabliert und wird am häufigsten verwendet.
Der Begriff "Smart Home" bezieht sich auf technische Verfahren und Systeme in Wohngebäuden, die in erster Linie die Wohn- und Lebensqualität, Sicherheit, Gesundheit sowie die effiziente Energienutzung verbessern sollen. Im Mittelpunkt stehen dabei die Vernetzung und Fernsteuerung von Geräten und Installationen sowie die Automatisierung von Abläufen.
Kurz gesagt: In einem Smart Home sind Geräte integriert, die miteinander kommunizieren, um
- den Komfort,
- die Sicherheit und
- die Energieeffizienz
zu steigern.
Gebäudeautomation und Gebäudeleittechnik beziehen sich auf die zentrale Steuerung und Überwachung der technischen Gebäudeausrüstung, wie Beleuchtung, Heizung, Klimaanlage oder Sicherheitssysteme. Bussysteme wie KNX, DALI, Modbus und SMI sind Standards, die die Kommunikation zwischen den verschiedenen Geräten und Systemen ermöglichen.
Meistens wird in Fachkreisen von Gebäudeautomation gesprochen. In älteren Anlagen wird auch von Gebäudeleittechnik oder MSR-Technik gesprochen. Diese Begriffe werden vermehrt in großskalierten Projekten, wie beispielsweise bei Zweckbauten, verwendet. Zweckbauten sind speziell für bestimmte funktionale Zwecke entworfene Gebäude. Hierzu gehören unter anderem Bürogebäude, Einkaufszentren, Krankenhäuser, Bahnhöfe und Flughafenterminals. Wie auch im Smart Home hat die Gebäudeautomation die drei Hauptaufgaben
- Den Komfort
- Die Sicherheit
- Und die Energieeffizienz
zu erhöhen.
Disclaimer: Diese Darstellung soll nur einen ersten Eindruck vermitteln und ist bei weitem nicht vollständig. Es handelt sich um unsere Sichtweise auf das komplexe Themengebiet und erhebt keinen Anspruch auf die einzig wahre Darstellung.
Die drei Hauptziele eines Smart Homes – Komforterhöhung, mehr Sicherheit und höhere Energieeffizienz – können durch unterschiedliche Systeme erreicht werden. So werben namhafte Hersteller wie Signify mit ihrem Philips Hue-System für intelligente Beleuchtung, die das Zuhause durch Nachrüstung zum Smart Home macht. Es kann aber auch ein großes Bürogebäude gemeint sein, das mit KNX- und DALI-Bussystemen ausgestattet ist und über ein zentrales Managementsystem für die Wartung verfügt. Das Spektrum der Möglichkeiten ist sehr breit. Wichtig ist es darauf zu achten, wie ein bestimmtes System mit anderen Systemen kommunizieren kann, wenn es eingebaut wird.
Die obere Abbildung zeigt eine Auswahl an Gebäudeautomations- und Smart Home-Systemen.
In der rechten Kategorie „Open Source-Projekte“ im Bereich des Privatbaus sind Server-Anwendungen aufgeführt, die häufig von engagierten Privatpersonen zur Automatisierung ihres Zuhauses verwendet werden. Zu diesen Server-Anwendungen zählen FHEM, Node-RED, openHAB, Home Assistant und ioBroker. In Kombination mit einem Minicomputer wie dem Raspberry Pi kann man sich einen eigenen Server zusammenstellen. Eine Alternative sind Hutschienenserver von Herstellern wie Gira, Jung oder ElabNET. Es gibt auch Geräte, die man selbst zusammenbauen, neu programmieren oder ohne großen Aufwand über WLAN vernetzen kann.
Neben dieser Kategorie befindet sich der Bereich der proprietären Systemlösungen, die eher im Privatbau oder kleineren Geschäften zum Einsatz kommen. Diese Systeme decken entweder spezifische Teilbereiche ab, wie die Lichtsteuerung durch Philips Hue, smarte Kühlschränke von Samsung, Staubsaugerroboter oder Sprachassistenten. Es werden aber auch Komplettlösungen zur Automatisierung von Gebäuden angeboten. Einige dieser Systeme basieren auf dem KNX-Bus, wie zum Beispiel das Gira One-System. Diese Systemlösungen bieten meist gängige Schnittstellen für die Kommunikation an. Diese Schnittstellen können jedoch einen geringeren Funktionsumfang haben als die vom Hersteller empfohlene Parametrier-App. Bei solchen Systemen sollte man genau prüfen, ob alle benötigten Schnittstellen unterstützt werden. Ein eigener Server, wie oben beschrieben, kann oft Abhilfe schaffen. Zu dieser Kategorie gehören auch Schnittstellen-Systeme wie Apple HomeKit, Amazon Alexa oder Google Assistant.
Sowohl die Geräte aus der Open Source-Kategorie als auch aus dem Bereich der proprietären Systemlösungen nutzen unterschiedliche Übertragungs- und Vernetzungstechnologien. Einige Smart Home-Hersteller arbeiten mit SPS-Technik, wobei jeder Taster und Sensor zentral in den Schaltschrank geführt wird. Beispiele dafür sind Comexio und Siemens LOGO! Es gibt aber auch Systeme, die über Funkstandards oder Bustechnologie arbeiten.
In der mittleren Kategorie sind Systeme aufgeführt, die sowohl im privaten Wohnbau als auch in Zweckbauten Anwendung finden. Dazu gehören das KNX-System und das DALI-System, das primär als Subsystem für die Beleuchtung fungiert. Der KNX-Bus ist als Feldbus definiert, übernimmt aber zunehmend Funktionen aus der traditionellen Automatisierungsebene, wie die Regelung von Heizungen, Licht und Lüftung. Damit verschwimmen die Grenzen der klassischen Automatisierungspyramide immer mehr, und der KNX-Bus entwickelt sich zu einem umfassenden Automatisierungssystem. Darüber hinaus existieren weitere Subsysteme, die sich auf Bereiche wie Heizung oder Rollläden spezialisieren. Neben KNX ist auch Loxone als umfassendes Gebäudeautomationssystem zu nennen. Loxone kann zwischen den proprietären Systemen und den umfassenden Automationssystemen eingeordnet werden. Im Gegensatz zu vielen anderen proprietären Systemen bietet Loxone ein breites Schnittstellenspektrum und ist nicht nur auf kleine Anwendungen ausgelegt.
Die nächste Kategorie auf der linken Seite bezieht sich auf die traditionelle Automationsebene in Zweckbauten. In der Vergangenheit wurde in solchen Gebäuden die Automatisierung intensiver betrieben als in privaten Wohnhäusern, was zur Entwicklung von DDC-Steuerungen (Direct Digital Control) führte. Diese können als Entsprechung zu SPS (Speicherprogrammierbare Steuerungen) aus der Automatisierungstechnik gesehen werden. Beispiele hierfür sind Siemens S7 SPS, WAGO DDC oder Berkhof DDCs.
In der ganz linken Kategorie sind Management-Systeme aufgeführt, die zur Überwachung, Visualisierung und Wartung der technischen Gebäudeausrüstung eingesetzt werden. Diese Systeme können große Datenmengen analysieren und Informationen an übergeordnete Managementsoftware weitergeben.