Über das Gebäudemanagement Licht, Beschattung, Heizung, Klimatisierung und Datentechnik sinnvoll und zentral gesteuert miteinander verbinden? Ein neu entworfenes Konzept bringt LED-Konstantstromquelle, zentralen Anschluss und Steuerung von Leuchten und weiteren Systemen der TGA erstmals zusammen. Die Grundidee dahinter: Beim Central Smart Lighting Controller sind neben der LED-Konstantstromquelle auch die Steuerung und die Schnittstellen für die komplette Raumautomatisierung bereits an Bord.
Microsens
Die Motivation von Microsens, den Raumregler Central Smart Lighting Controller für den Einsatz bei einem Großkunden zu entwickeln und auf den Markt zu bringen, hatte mehrere Wurzeln.
Raumregler „Central Smart Lighting Controller“: Von der Idee zum Ergebnis
Was war die Hauptanforderung beim Konzeptionieren?
Sehr viele konventionelle LED-Leuchten haben ihre Vorschaltgeräte fest verbaut. Im Wartungsfall sind sie nur mit beträchtlichem Aufwand – beispielsweise unter Einsatz von Fachpersonal auf Leitern oder Hebebühnen – zu erreichen. Die Hauptanforderung bei der Konzeptionierung eines neuen Konzepts war deshalb, keine aktive Elektronik in der Nähe der Leuchte zu haben.
Beleuchtung mit einem Gerät steuern, warten und erweitern
Die aktive Elektronik sollte – so ein weites Muss aus dem Anforderungskatalog für die Entwicklung – zentralisiert in einem einzigen Gerät sitzen, sodass Steuerung, Wartung und Erweiterung der Beleuchtung von einer einzigen Stelle aus ausgeführt werden können. Weitere Bedingungen: Die Installation ist komplett passiv und in Leuchtennähe ist keine 230-VAC-Installation nötig. Im Feld befinden sich ausschließlich die LED-Leuchtmittel.
Über dieses einzige Gerät soll die Kommunikation von allen denkbaren und möglichen Gewerken zur Steuerung der Raumeigenschaften laufen: Licht, Temperatur, Belüftung, Anwesenheit.
Anforderungen konsequent umsetzen
Mit diesen Anforderungen zeichnete sich schnell ein Konzept ab, das über das eines reinen LED-Controllers zur Regelung der Beleuchtung hinausgeht. Um das Ergebnis vorwegzunehmen: Microsens hat mit dem Produkt Central Smart Lighting Controller diese Anforderungen an ein zentrales Steuergerät mit diesen Eigenschaften konsequent umgesetzt und eine neuartige Universal-Lösung für die Gebäudeautomation geschaffen.
Was heißt das konkret?
Der Controller versorgt als Konstantstromquelle die LED-Leuchten mit Strom, wertet Sensordaten aus und übernimmt komplett die Leuchtensteuerung. Mit 24 Kanälen ist es ein geschlossenes System für die intelligente Beleuchtung (Smart Lighting) und Raumautomation (Smart Office). Über ein Gateway können weitere Sensoren, Schalter oder Aktoren über Funk oder Draht zur Steuerung von Lüftung, Beschattung und Heizung eingebunden werden. Das Gerät sorgt für die Einbindung der Lichtsteuerung und Raumautomation an das IP-Netz.
Was bedeutet ein solches Gerät für die Ausstattung des Raums?
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Elektronik und LED-Leuchte komplett getrennt
Die Elektronik zur Erzeugung der im jeweiligen Moment gewünschten Stromstärke ist bei einem zentralen Controller von der LED-Leuchte komplett getrennt. Die Softwaresteuerung über das User Interface und die Konfigurationsdaten liegen direkt auf dem Gerät und benötigen zur Steuerung der Leuchten kein aufwendiges, teures Softwarepaket. Zusätzliche Oberflächen- oder Software-Anwendungen entfallen.
Im Wartungsfall greift eine Service-Fachkraft auf ein gut erreichbares Gerät zu, statt in direkter Leuchtennähe mit hohem Auf-wand eine schwer zugängliche Elektronik unter die Lupe zu nehmen und gegebenenfalls auszutauschen.
Mehr Verkabelungsaufwand, aber keine 230-VAC-Installation
Der Ansatz mit dem zentralen Controller bedeutet durch die Sternverkabelung von diesem Controller zu den angeschlossenen Geräten einen im Vergleich zu Bus-Systemen durchaus größeren Verkabelungsaufwand: Für jede LED-Leuchte bzw. zu jeder LED-Leuchtengruppe ist eine Twisted-Pair-Leitung obligatorisch. Auf eine 230-VAC-Installation zu den Leuchten kann hier allerdings vollständig verzichtet werden.
Weitere Leuchten mit Zusatzkabel einrichten
Weitere Leuchten werden durch Zusatzkabel ohne den Einsatz eines Elektrikers und den damit verbundenen Aufwand eingerichtet. Das ist ideal für Planer und Einrichter, die neue Ideen und deren Umsetzung bei Umbauten in vom Central Smart Lighting Controller gesteuerten Räume verantworten. Sollen zum Beispiel in einem Schulungsraum mobile Wände immer wieder einmal verschoben werden, werden Sensoren sowie dazugehörende Leuchten über den Controller einfach zentral passend neu gruppiert.
Mit einem Klick aufs Smartphone Startsignal für zentrale Software geben
Ganze Ereignisabfolgen lassen sich einfach per Software festlegen, beispielsweise für die Reinigung von Räumen durch Fachkräfte: Hohe Beleuchtungsstärke für den prüfenden Blick der Fachkräfte auf die zu reinigenden Stellen, hochgezogene Fenster-Beschattung für den freien Zugang zu verschmutzten Glasflächen, ausgeschaltete Heizung bzw. Klimatisierung, weil die Fenster für die Dauer der Reinigungsarbeiten geöffnet werden. Über einen zentralen Controller kann ein solches Szenario vollautomatisch ablaufen: Ein Klick auf der Benutzeroberfläche des Smartphones gibt der zentralen Software das Startsignal für die vorbereitete Situation: „Licht voll an + Fenster frei + Heizung / Klima ausgeschaltet“.
Der zentralisierte Ansatz hat den zusätzlichen Vorteil, dass die aktive Komponente – der Controller – in einer kontrollierten Umgebung untergebracht ist. So kann die Technik beispielsweise in der Nähe vom Großraumbüro in einem überwachten Raum oder Schrank installiert werden. Dies steigert die Zuverlässigkeit und vermeidet Störungen im Betriebsablauf.
Wie werden Smart-Lighting-Ansätze bislang und künftig umgesetzt?
Schon seit Langem können Leuchten gedimmt werden, Licht schaltet sich in nicht benutzten Räumen automatisch aus, Lichtquellen werden je nach Tageslichteinfall zusätzlich bereitgestellt. Gerade mit Sensoren verbundene LED-Beleuchtungstechnik lässt sich erfahrungsgemäß sehr gut in Smart-Lighting-Lösungen einbinden. Einfache Anwendungen für die Beleuchtungssteuerung lassen sich auf diese Weise energiesparend realisieren. Nutzer spüren zugleich den Komfort, der sich ihnen bei ihrem Aufenthalt bietet.
Welche vernetzten Beleuchtungssysteme gibt es heute bei der Gebäudeautomation?
Es gibt eine ganze Bandbreite von Lösungen, beispielsweise:
· 230-V-Beleuchtungsanlagen, deren Raum-Schalter mit einer separaten Steuerung vernetzt sind.
· LED-Leuchten, deren einzelne Vorschaltgeräte über Dali- oder KNX-Bus mit einer Steuerung verbunden sind und pro Leuchte die Betriebsspannung steuern.
· LED-Leuchten, bei denen Konstantstromquellen die passende Stromstärke liefern und die Steuerung über IP läuft.
· LED-Leuchten, deren Stromversorgung direkt aus dem Netzwerk über Power-over-Ethernet läuft.
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Stärken und Schwächen dieser Systeme
Jedes dieser Systeme wartet mit eigenen Stärken und Schwächen auf: Busstrukturen im Bereich der Beleuchtung (wie Dali oder KNX) sind einfach einzurichten und können die Ansteuerung der Leuchten übernehmen. Trotz der dadurch möglichen Dimmbarkeit: Die LED-Leuchten werden hier mit 230-VAC-gespeisten Vorschaltgeräten betrieben. Diese sind mit den Leuchten fest verkabelt, meist schlecht zugänglich und verursachen im Servicefall unnötigen Arbeitsaufwand in direkter Leuchtennähe. Wartung oder gar Ausfall der verbauten Elektronik kann beim Zugang zum elektronischen Bauteil schnell großen Aufwand verursachen. Man denke nur an eine große, stilvoll eingerichtete Ausstellungshalle, in der ein Gerüst oder ein Montagewagen für Ausbau, Prüfung und Wiedereinbau der Beleuchtungsanlage bei einer Störung erforderlich wäre.
Bei bisherigen Smart-Lighting-Ansätzen, bei denen Leuchten und Steuerungselektronik eng miteinander verbunden sind, sind Lichtinstallation und -steuerung in sich vernetzt. Eine zentral gesteuerte Verbindung zur Klimatisierung, Beschattung und Datenmanagement gibt es hier nicht.
So können Situationen eintreten, bei der das Smart Lighting – ohne es selbst zu merken – an die eigenen Grenzen stößt. Beispiel: Im Schulungsraum will ein Vertriebsmitarbeiter mit einem Projektor eine Präsentation vorführen. Über die Beschattungsanlage lässt er den Raum verdunkeln. Lange bleibt der Raum hier nicht dunkel, weil die separate Smart-Lighting-Lösung die Abdunkelung des Raumes registriert und das Licht nach eigenem Algorithmus konsequent so lange nachsteuert, bis der Raum wieder taghell ist … und der Vertriebsmitarbeiter den Raum endlich händisch verdunkelt hat.
Er könnte es einfacher haben:
Mit einer übergeordneten zentralen Steuerung könnten für Beschattung und Beleuchtung Szenarien definiert und angewendet werden, die über das Thema Licht hinausgehen: Der Präsentationsmodus einer solchen Steuerung signalisiert dem Raumbuchungssystem „Raum belegt“, schaltet die Beschattungsanlage ein, dimmt das Licht runter und führt in gewünschter Temperatur bedarfsgerecht Frischluft zu.
Wie lässt sich – um bei dem genannten Beispiel zu bleiben – eine Beschattungsanlage in eine Smart-Lighting-Lösung sinnvoll gleichberechtigt einbinden? Ist es überhaupt noch zeitgemäß, Beleuchtung und weitere technische Systeme, wie Beschattung und Klimatisierung, jeweils weiterhin separat und nicht untereinander vernetzt zu denken? Ohne technische Hürden und zusätzliche Schnittstellen ermöglicht dies der Central Smart Lighting Controller.
Akzeptanz für zentrale Controller ist noch gering
Bislang ist bei manchen Entscheidungsträgern die Akzeptanz für zentrale Controller, die neben der Stromversorgung weitere Funktionen der Gebäudeautomation übernehmen, gering – noch.
Smart-Lighting-Lösungen neu bewerten
Smart-Lighting-Lösungen, bei denen Licht und auch weitere Systeme zentral gesteuert und auf diese Weise Bausteine des Smart Office oder Smart Building werden, erfordern eine Neubewertung. Der Central Smart Lighting Controller gibt hier eine klare Antwort: Er ist die einleuchtende professionelle Lösung für solche Anforderungen.
Dieser Artikel ist eine Überarbeitung des Artikels „LED-Stromquelle im Raumregler“ von Nikolaos Zacharias, erschienen in TGA 02-2019.
Siehe auch: Sensoren / Aktoren ins IP-Netzwerk
