Smart Home Systeme

Noch nie war es so einfach, sein Zuhause mit intelligenten Geräten auszustatten. Die fortschreitende Digitalisierung und modernste Technik ermöglichen es, dass Smart Home Anwendungen immer bequemer zu bedienen sind. Die Steuerung erfolgt über Smartphone oder Tablet, per Sprachbefehl, dezidierte Schalter oder vollautomatisiert über einen individuellen Zeitplan.

Das breite Spektrum der Möglichkeiten erweckt beim Laien den Eindruck, Hausautomation wäre mit komplizierten Anwendungen verbunden. Deshalb ist es an der Zeit, dass Smart Home verständlich erklärt wird.

Was ist ein Smart Home?

Die Grundidee von Smart Home ist die Möglichkeit, über vernetzte und interaktiv kommunizierende Geräte innerhalb des Haushaltes den Alltag einfacher zu gestalten. Intelligente Kaffeemaschinen schalten sich dann ein, wenn der Wecker klingelt. Gleichzeitig ziehen sich die Rollläden selbstständig nach oben und die Fußbodenheizung im Bad erwärmt sich auf angenehme 22 °C.

Inzwischen kommen die Technologien ausgefeilter daher und das Spektrum der Möglichkeiten hat sich maßgeblich erweitert. Der Komfort wächst und über spezielle Apps kann der Gesundheitsstatus besser kontrolliert werden. Im Notfall wird automatisch um Hilfe gerufen und die Sanitäter oder Pflegekräfte kommen entscheidende Sekunden früher zum Unfallort. Im Entertainmentbereich sind nie gekannte Verknüpfungen möglich. Über einfache Sprachbefehle werden Routinen in Gang gesetzt, die sowohl die Musikanlage als auch Smart-TV und die Beleuchtung automatisch aufeinander abstimmen.

Im Bereich der Sicherheit hat Smart Home in den letzten Jahren einen Quantensprung vollzogen. Überwachungskameras und Rauchmelder arbeiten Hand in Hand mit der Alarmanlage und können von dem Urlaubsort oder vom Restaurant aus überwacht werden. Türschlösser und Fenster verriegeln sich automatisch und bilden unüberwindliche Barrieren für eventuelle Langfinger. Letztlich leistet ein intelligent eingestelltes Smart Home seinen Beitrag zur Minimierung der Strom- und Energierechnung, wenn der Heizungsthermostat automatisch die Heizung drosselt. Doch auf welche Art interagieren die verschiedenen Komponenten miteinander? 

Systemübersicht

Die Basis von Smart Home ist die Optimierung des Zusammenspiels zwischen nutzungsorientierten Strategien zur Automatisierung sowie der sich immer weiter entwickelnden Technik. Der Ablauf und die Funktion betriebstechnischer Anlagen eines Gebäudes kann zuverlässiger, energieeffizienter und sicherer gestaltet werden. Die Visualisierung und Protokollierung des jeweiligen Zustands eines Gebäudes erlaubt es, Komfort, Sicherheit und Effizienz über den gesamten Lebenszyklus eines Gebäudes fortlaufend zu optimieren. Als Basis dient der Aufbau einer Wissensdatenbank, damit ständig Verbesserungspotenziale erkannt und umgesetzt werden können.

Der Vielfalt sind keine Grenzen gesetzt. Es gilt nur zu beachten, dass die Geräte verschiedener Anbieter miteinander kompatibel sind. Für Einsteiger ist die Auswahl aus der Vielzahl der Angebote oft unüberschaubar. Unterschieden werden können die Smart Home Systeme anhand ihrer jeweiligen Vernetzungseigenschaften. Grundsätzliche Fragen drehen sich darum, ob das System geschlossen bleiben oder für andere Anbieter offen sein soll. Bei der Installation von Smart Home Systemen gibt es zur Erfüllung der mannigfaltigen Aufgaben zwei grundsätzliche Herangehensweisen. 

Grundlage beider Mechanismen ist das sogenannte Bus-System (Binary Unit System). Es besteht aus Sensoren, Aktoren und Leitungen. Die Sensoren messen Bewegungen, Beleuchtungsstärke, Temperatur oder die Luftqualität. Die Aktoren sind verantwortlich für die Informationsverarbeitung. Sie reagieren mit einer Aktion und setzen daraufhin z. B. die Jalousien in Gang. 

Das zentrale System

Bei dieser Lösung steht eine zentrale Einheit im Mittelpunkt der Anlage. Alle Geräte sind über eine Leitung an die Zentrale angeschlossen. Innerhalb der Zentrale werden Sensoren und Aktoren miteinander verbunden und gesteuert. Die Verbindung erfolgt entweder über Funk oder über Kabel.

Das dezentrale System

Bei diesem Ansatz wird auf eine zentrale Steuereinheit verzichtet. Die einzelnen Komponenten sind untereinander über Funk oder Kabel miteinander verbunden. Dabei erfolgt der Ablauf der Kommunikation über festgelegte Parameter, welche von einer entsprechenden Software definiert werden. 

Kommunikation zwischen den Komponenten

Damit eine reibungslose Kommunikation gewährleistet werden kann, müssen die Geräte eine gemeinsame “Sprache” sprechen. Diese Sprache wird als Protokoll bezeichnet. Im Smart Home Bereich hat sich der internationale Standard KNX (Konnex Bus) etabliert. KNX baut auf seinem Vorläufer EIB (Europäischer Installationsbus) auf. Geräte, welche sich an KNX orientieren, können untereinander Informationen austauschen. Zur Übertragung kommen verschiedene Medien infrage.

Bus-Kabel

Eines der für niedrige Datenraten am häufigsten verwendete Übertragungskabel ist das verdrillte Bus-Kabel J-Y(ST)Y 2x2x0,8 mm². Am besten eignet es sich bei Neubauten, kann es doch dann direkt mit der üblichen Elektroinstallation verlegt werden. Bei Bestandsbauten ist die Verlegung mit erheblichen Kosten verbunden, da in die bestehende Bausubstanz eingegriffen werden muss.  

Powerline

Eine Alternative dazu ist die Nutzung des 230 V Stromnetzes. Über dieses kann die Datenübertragung abgewickelt werden. Eine zusätzliche Datenleitung ist nicht notwendig. Allerdings werden Steckdosenadapter und Vorschaltklemmen benötigt. 

Flachkabel

Mit 0,3 mm ist das Flachkabel extrem dünn und kann problemlos Aufputz installiert werden. Im Gegensatz zum Bus-Kabel bleibt die Bausubstanz intakt. Die Flachkabel stammen aus dem Automobilbau und sind vergleichsweise günstig zu erwerben.

Ethernet

Ethernet-Verbindungen werden bei der Datenübertragung zwischen PCs und Druckern verwendet und kommen vorzugsweise in lokalen Netzwerken zum Einsatz. Im Vergleich zum Flachkabel sind sie etwas dicker, wodurch die Verlegung an Komplexität gewinnt.

Funkbasierte Systeme

In Bestandsbauten ist die Funkübertragung eine praktische Alternative. Für die Übertragung zwischen den zahlreichen Aktoren und Sensoren einer Smart Home Anlage bedarf es keiner Kabel mehr. Der Transfer der Protokolle wird mittels elektromagnetischer Funkwellen vorgenommen. 

Das Funk-Bus-System setzt sich aus Funksendern, Funkempfängern und einer Steuerzentrale zusammen. WLAN, EnOcean, eNet oder Z-Wave sind die am häufigsten infrage kommenden Funksysteme. Diese Art der Übertragung ist sehr praktisch.

Vor- und Nachteile der verschiedenen Systeme

Sowohl funkbasierte als auch kabelbasierte Systeme weisen verschiedene Vor- und Nachteile auf. Zudem gilt es zu beachten, ob die Installation in einem Neubau oder einem Bestandsbau geleistet werden soll. Kabelnetzwerke eignen sich hervorragend für einen Neubau. Sie werden gemeinsam mit der Elektrogrundinstallation verlegt, abgeschirmte Datenkabel leisten eine sichere Datenübertragung. Die bessere Qualität des Datentransfers macht sich jedoch im Preis bemerkbar. Kabellösungen sind nicht ganz billig. Bei nachträglicher Installation ist von einem erhöhten Aufwand auszugehen. Bei komplexen Systemen ist eine detaillierte Planung notwendig.

Die Vorteile eines Funksystems sind in der günstigen Anschaffung und der einfachen Installation verortet. Sie eignen sich für den Altbau zur Nachrüstung einer Smart Home Anlage. Dafür kann die Datenübertragung anfälliger für Störungen sein. Durch die begrenzte Reichweite ist mit dem Einsatz von Repeatern (Verstärkern) zu rechnen. Batteriebetriebene Systeme bedürfen eines regelmäßigen Austauschs der Akkus.

Warum gibt es so viele unterschiedliche Plattformen?

Smart Home ist noch eine junge Technologie. Viele Unternehmen sehen sie mit einem enormen Wachstumspotenzial verbunden. Zahlreiche Firmen bilden Allianzen aus unterschiedlichen Geschäftsfeldern. Eine durchgreifende Marktbereinigung fand noch nicht statt.

Steuerung des Smart Home Systems

Am besten lassen sich kabelgebundene Systeme steuern, deren Geräte von einem einzigen Anbieter stammen. Bei den funkgesteuerten Systemen kann sich der Aufwand der Steuerung schnell vervielfachen, besonders wenn das Heizungssystem einen Anbieter bevorzugt, die Lichtlösung auf einem zweiten Hersteller beruht und die Ausstattung für Sicherheit von einem dritten Unternehmen vorgenommen wurde.

Dann muss der Anwender zwischen verschiedenen Apps hin- und herspringen. Deshalb wird in Kürze eine Universal App erwartet, die in einem offenen Funksystem alle Geräte steuern kann.

Smart Home in der Kritik

Neben den Errungenschaften, welche ein Smart Home System in Hinsicht auf Komfort, Sicherheit und Energieeffizienz bietet, bleibt ein Kritikpunkt erhalten. Dabei geht es um den Datenschutz und die Sicherheit der Systeme an sich. Oft werden die Barrieren von Hackern umgangen, der Faktor Sicherheit ausgehebelt.

Ein weiterer Kritikpunkt ist das Sammeln von Daten durch die Hersteller. Diese werten das Material zur Verbesserung der Technologien aus. Dabei ist die weitere Verwendung der Daten nicht geklärt, die Auswirkungen auf den Verbraucher bleiben im Dunkeln. Weiterhin ungeklärt bleibt die Belastung des menschlichen Organismus durch elektromagnetische Strahlung.

Fazit

Smart Home wird als Teilbereich des Internet of Things (IoT) eine wachsende Bedeutung auf dem Gebiet der Haustechnik einnehmen. Das hohe Wachstumspotenzial wird eine Vielzahl von verschiedenen Geräten und Systemlösungen mit sich bringen. Der Verbraucher wird sich mit den Eigenschaften der Systeme beschäftigen müssen, wobei das wichtigste Kriterium die Kompatibilität der Technologien der verschiedenen Hersteller sein wird.

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