Auf einer Wellenlänge

Die digitale Vernetzung von Dingen und Geräten (auch „Internet of Things“ oder kurz: „IoT“ genannt) dringt in immer mehr Lebensbereiche vor. So entstehen neue, digital vernetzte Systeme wie das Smart Home oder das Smart Building. Diese sind längst keine Nischenlösungen mehr. Angefangen bei privaten Wohnungen und Häusern über größere Gebäudekomplexe bis hin zum Gewerbebau und Industrieanlagen steigen damit auch die Herausforderungen an den SHK-Handwerker. Neue Fähigkeiten und Kenntnisse kommen zu den traditionellen handwerklichen hinzu. Gleichzeitig lassen sich neue Geschäftsfelder erschließen. Vor allem im Bereich der funkbasierten Techniken steigt die Nachfrage besonders stark. Darum verdient dieses Segment eine besondere Betrachtung.

Eine Systemfrage
Wer versucht, sich auf dem Markt der vernetzten Gebäudeautomatisierungssysteme zu orientieren, wird schnell merken, wie schwierig es ist, einen Überblick zu bekommen. Verschiedenste Technologien wetteifern miteinander. Die Durchsetzung eines einheitlichen Standards zeichnet sich bislang noch nicht ab. Insbesondere für größere Gebäudeprojekte, die auf einen langfristigen Betrieb ausgelegt sind, kann dies durchaus ein Problem darstellen. Neben der hardwareseitigen Entscheidung spielt prinzipiell auch die Software eine wichtige Rolle. Insbesondere Software, in der Installateure selbst Veränderungen vornehmen können, nehmen in dieser Kategorie einen wichtigen Status ein, da so Individuallösungen möglich werden.

Übersicht der Funkstandards
Es gibt derzeit zahlreiche Funksysteme, sodass sich bislang kaum von einheitlichen Funkstandards sprechen lässt. Zum Problem wird diese Vielfalt dann, wenn die verschiedenen Systeme untereinander nicht kompatibel sind. Lösungen werden dann – gerade wenn es um größere Projekte geht – ein unübersichtliches Stückwerk.
Prinzipiell lassen sich herstellereigene Funklösungen und herstellerübergreifende Standards wie ZigBee Pro, Z-Wave oder EnOcean unterscheiden. Übertragbare Datenmenge, Energieverbrauch und Reichweite sind ansonsten die drei Hauptfaktoren, anhand derer die Eignung eines bestimmten Funkstandards bewertet wird. Der konkrete Einsatzzweck ist also maßgeblich dafür verantwortlich, welches verfügbare System sich jeweils am besten eignet.

WLAN/WiFi & Bluetooth
Im Consumerbereich dominieren WiFi- und Bluetooth-Lösungen – insbesondere, weil WLAN-Router mittlerweile in nahezu jedem Haushalt zu finden sind. Zudem sind alle Smartphones mit Bluetooth ausgestattet und eignen sich als Steuergeräte. Allerdings sind beide Funknetze für den professionellen Einsatz problematisch. Metall und dicke Mauern schwächen das Signal deutlich oder schirmen es vollständig ab.
Die Funksignale und hergestellten Verbindungen sind zudem störanfällig, und die Signalstärke nimmt mit zunehmendem Abstand von der Funkquelle stark ab. Insbesondere beim WLAN-Netz schlägt noch der hohe Energieverbrauch zu Buche. Inzwischen gibt es zahlreiche Varianten von WLAN und Bluetooth, wie Bluetooth 5.0, BLE/Bluetooth LE (= Low Energy) oder WLAN HaLow, die versuchen einzelne Probleme zu lösen.

ZigBee, Z-Wave, EnOcean & KNX RF
Andere Funkstandards wie ZigBee (Pro), Z-Wave oder EnOcean eigenen sich aufgrund ihres geringen Energieverbrauchs prinzipiell besser für Smart-Building-Lösungen, bei denen es darum geht, Geräte unabhängig vom Stromnetz miteinander zu vernetzen. Alle drei Standards werden von Firmen-Allianzen, die aus mehreren Hundert Unternehmen bestehen, genutzt und entwickelt.
Wie WLAN verwendet ZigBee ein 2,4-Ghz-Frequenzband. Es kennzeichnet sich durch einen niedrigen Energieverbrauch, ein geringes Datenvolumen und eine Reichweite von bis zu 100 m. Der große Vorteil gegenüber WLAN ist jedoch, dass nicht jedes Gerät in der Nähe des Routers sein muss, sondern lediglich in der Nähe eines anderen ZigBee-Gerätes, das die Daten übermitteln kann.
Der Funkstandard Z-Wave ähnelt ZigBee in vielerlei Hinsicht. Der größte Unterschied ist die genutzte Bandbreite der Funkfrequenz, die mit Frequenzen zwischen 850 und 950 MHz sehr viel niedriger ist. Das bringt den Vorteil, dass auch dicke Mauern ohne größeren Signalverlust durchdrungen werden können.
EnOcean weist gegenüber allen bisher genannten eine Besonderheit auf: Er eignet sich für batterielose Funksysteme. Durch das Prinzip des „Energy Harvesting“ (dt.: Energie-Ernten) ist es möglich, kleine Mengen Energie aus der Umwelt zu gewinnen. Diese Energie kann beispielsweise durch Licht, Temperaturunterschiede, Luftströmungen oder Druck und Vibrationen gewonnen werden.
Insbesondere in Deutschland relativ weit verbreitet ist das Funksystem KNX RF, das die Mittelwellenfrequenz von 868,3 MHz nutzt. Es basiert auf dem in den 1990er-Jahren entwickelten Bussys­tem KNX, mit dem es auch verknüpft werden kann. Dadurch lassen sich auch bestehende Anlagen problemlos erweitern.  

DECT-ULE & BidCoS bzw. HomeMatic
Der Vollständigkeit halber seien auch DECT-ULE und BidCoS genannt. Bei BidCoS handelt es sich ein System der Firma e-Q3. Diese Funklösung dient allein der Vernetzung von HomeMatic-Smart-Home-Geräten. Damit sind alle Geräte anderer Hersteller ausgeschlossen. Abgesehen davon weist diese Funklösung Vorteile auf, die zur Heimautomatisierung notwendig sind: Sie ist sicher, kostengünstig und braucht wenig Energie.
Der Standard DECT-ULE (für: „Digital Enhanced Cordless Telecommunications – Ultra Low Energy“) ist schon seit vielen Jahren aufgrund seines Einsatzes in kabellosen Telefonen fest etabliert. DECT-ULE ist nicht auf einen einzelnen Hersteller beschränkt. Aber die Anzahl der vernetzbaren Geräte ist auf 34 und die Reichweite auf 30 m beschränkt.

Anwendungsfelder bei der Hausautomatisierung
Inzwischen gibt es zahlreiche Varianten zur Gebäudeautomatisierung bzw. -steuerung. Dabei lassen sich drei Kategorien finden, die für das SHK-Handwerk besonders relevant sind:

• Heizungs-, Lüftungs- und Klimatechnik,
• Gebäudesicherheit mit Brandschutz,
• Messsysteme.

In bestimmten Fällen überschneiden sich diese Kategorien, wenn beispielsweise Gasmesssysteme als Teil des Sicherheitssystems integriert werden.

HLK-Technik
Insbesondere die Steuerung von der Raumtemperatur ist einer der frühesten Einsatzbereiche von Smart Home. Zahlreiche Hersteller bieten funkbasierte Lösungen an, z. B. Afriso die Einzelraumtemperaturregelung „Consi-Therm“, Kermi das „x-center base“ oder Buderus das für große Heizungsanlagen ausgelegte System „Logamatic 5000“ bzw. „Control Center Connect“.
Dabei stellen diese Lösungen meist Teile eines komplexen Systems dar, sodass es nicht nur möglich ist, einzelne Thermostate anzusteuern, sondern viele Komponenten miteinander zu verbinden. So vielfältig wie die HLK-Technik selbst, so vielfältig sind die angebotenen Lösungen. Sie umfassen neben der Energie- und Raumtemperaturregelung auch Motor-, Ventil- oder Rollladensteuerungen. Raumautomationssysteme wie „technoLink“ Kieback & Peter sind sehr flexibel und bieten zahlreiche Integrationsmöglichkeiten.
Durch die Funksteuerung bieten sich insbesondere für Betriebe, die viele Anlagen überwachen, immense Vorteile. Durch Fernüberwachungssysteme wie das „MEC Remote“ von Bosch ist es möglich, alle Anlagen in Echtzeit von einem Ort aus im Blick zu haben und zu steuern.

Gebäudesicherheit und Brandschutz
Funkbasierte Automatisierungssysteme finden sich auch in der Gebäudesicherheit und im Brandschutz. Sicherheit vor Einbruch bieten beispielsweise Systeme zur Anwesenheitssimulation, wie sie das System „Busch-Wächter“ von Busch Jaeger bietet. Auch hier entstehen durch die Verknüpfung verschiedener Einzelkomponenten automatisierbare Sicherheitslösungen. Im Bereich Gebäudesicherheit gibt es Sensoren zur Fenster- und Türüberwachung, Alarmanlagen und Videoüberwachungssysteme sowie vernetzte Schlösser. Der Brandschutz stellt einen besonderen Bereich innerhalb der Gebäudesicherheit dar. Funkbasierte Komponenten sind hier: digitale Alarmmelder, Rauch- und Hitzemelder, Lautsprechersys­teme sowie Brandmeldezentralen.

Funkbasierte MesssystemeDamit Gebäude bzw. die darin befindlichen Geräte und Anlagen sich selbst und ihre Umgebung „wahrnehmen“ können, greifen sie meist auf funkbasierte Messsysteme zurück. So liefern Wetterstationen Daten zu Wind, Licht/Sonne, Temperatur oder Niederschlag. Auch Gasmessgeräte oder Luftqualitätsmesssysteme übernehmen spezialisierte Aufgaben. Dabei geht es meist nicht nur um das Messen allein, sondern um die Verknüpfung von Messwerten und automatisierten Aktionen. Das lässt sich beispielsweise am Wassersensor „WaterSensor BWS“ von Afriso verdeutlichen: Dieser ist nicht nur in der Lage, Wasserschäden durch Undichtigkeiten oder durch Regen verursachte Überflutungen zu erkennen. Ist er zusätzlich über das „AFRISOhome“-Gateway verbunden, kann bei einer Leckage automatisch die Wasserleitung geschlossen werden.

Chance für das SHK-Handwerk  
Wenn funkbasierte Systeme betrachtet werden, sollten SHK-Betriebe den Bereich des privat genutzten Smart Homes nicht außer Acht lassen. Auch wenn viele vernetzte Geräte und Systeme damit beworben werden, dass die Bewohner sie selbst in Betrieb nehmen können, steigen in gleichem Maße die fehlerhaft installierten oder ungenügend gesicherten Smart Homes. Das Smart Home für Privatanwender stellt darum eine Chance für SHK-Betriebe dar: Sie können nicht nur dafür garantieren, dass eine sachgemäße Beratungsleistung im Vorfeld erbracht wird, sondern auch, dass die technischen Geräte richtig und fachgerecht installiert sind. Darüber hinaus ist eine regelmäßige Wartung Voraussetzungen dafür, dass sie auch langfristig den Bewohnern nützlich sind.

Schlussbemerkung
Die funkbasierte Gebäudeautomatisierung stellt in vielerlei Hinsicht ein zukunftsweisendes Entwicklungsfeld dar. Zum einen, weil durch die zunehmende Vernetzung von Dingen kabelgebundene Lösungen schlicht nicht mehr praktikabel sein werden. Zum anderen aber auch aufgrund der vielen Vorteile, die sich aus den Funklösungen ableiten lassen.
Die Möglichkeit, über eine zentrale Stelle die Heizungsanlagen zu überwachen und zu analysieren, bringt sowohl den Fachhandwerkern wie auch deren Kunden Komfort und Sicherheit. Insbesondere auch bei Nachrüstungen in bestehenden Gebäuden stellen die funkbasierten Systeme eine ideale Lösung dar, weil sie mit überschaubarem Aufwand eine Vielzahl an Funktionen erschließen.

Autor: Christian Schön, freier Journalist