Mehr Raumkomfort, weniger Energie

Hausautomationssysteme fanden bisher im privaten Bereich nicht die erhoffte Resonanz: Zu teuer, zu kompliziert, zu wenig flexibel, zu sehr auf die Heizungstechnik oder auf das Elektrogewerk abgestimmt. Ein durchgängiges Hausautomationssystem, in dem alle Gewerke integriert sind, war die Ausnahme oder mit relativ hohen Kosten verbunden. Insbesondere die notwendigen Programmierungen der Systeme durch spezialisierte Elektrofachbetriebe oder Systemhäuser führte beim Verbraucher zu einer eher ­abwartenden Haltung, da er sich fremdbestimmt und in seinen Entscheidungsmöglichkeiten ein­geschränkt fühlte.

Auch war der vom Nutzer oftmals gewünschte Start mit einer „kleinen Lösung“ und der Option auf Ausbau zu einem „intelligenten Haus“ meist nur mit einem zusätzlichen Programmier- und ­Installationsaufwand möglich und damit für viele potenzielle Anwender zu teuer und damit nicht ­attraktiv. Besonders im Gebäudebestand als wichtigstes und größtes Zielsegment für Haus­automationssysteme sind Starterlösungen mit Erweiterungsmöglichkeiten gefragt.

Bedarfsorientierter Heizbetrieb

Als ein sinnvoller und auch wirtschaftlicher Einstieg in eine Hausautomation bietet sich der Ersatz von relativ ungenau arbeitenden Standard-Heizkörperthermostatventilen durch elektronische Einzelraumregler mit PI-Regelcharakteristik an. Mit ihnen kann die Raumtemperatur weitaus genauer und damit energiesparender geregelt werden. So liegt die Regelabweichung eines Thermostatventils standardbedingt bei bis zu 2 K, die eines PI-Reglers bei nur 0,1 K. Allein durch die höhere Regelungsgenauigkeit von PI-Reglern lassen sich gegenüber dem klassischen Thermostatventil bereits etwa 10 % Energie einsparen.

Spielte früher der Wunsch nach individueller Temperaturabsenkung für einzelne Räume eine maßgebliche Rolle bei der Entscheidung für ein Hausautomationssystem, so steht heute meist die generelle Senkung der Energiekosten im Vordergrund. Je nach Dämmstandard eines Wohnhauses, den Lebensgewohnheiten, der Berufstätigkeit bzw. periodischen Abwesenheit der Familienmitglieder, lassen sich durch elektronische Einzelraumregler mit nutzerorientierter Raumtemperaturregelung gegenüber einem uneingeschränkten, nicht bedarfsorientierten Heizbetrieb bis zu 30 % Energie einsparen. Allgemein gilt: Je schlechter ein Gebäude gedämmt ist, desto höher sind die absoluten Einsparungen an Energie. Heute übliche Standard-Bauausführungen lassen etwa 9 bis 12 % Heizwärmebedarf-Reduzierung je Kelvin Raumtemperaturabsenkung zu. [1]

Führungsgröße Raumtemperatur

Synco living bietet auch die Option, den Wärmeerzeuger direkt über einen Heizkreisregler anzusteuern. Damit könnte man auf die in hochwärmegedämmten Gebäuden eher ungenau arbeitende witterungsgeführte Regelung verzichten. Der Vorteil: Innere Wärmegewinne durch Beleuchtung, elektrische Geräte und Bewohner werden unmittelbar erfasst; der Wärmeerzeuger regelt zurück oder schaltet ganz ab. Auch könnten die Räume durch die raumtemperaturgeführte Regelung nach dem Absenkbetrieb schneller aufgeheizt werden. Im Ecobetrieb würden die Raumregler den Wärmeerzeuger zunächst ganz abschalten, und zwar so lange, bis ein Raum erneut Wärmebedarf anmeldet. Tatsächlich ist es mit einem generellen Wechsel von der witterungs- zur raumtemperaturgeführten Regelung aber noch verfrüht, da sich nicht jedes Haus für eine raumgeführte Vorlauftemperaturregelung eignet. Ideal wäre, die Führungsgrößen Raumtemperatur und Außentemperatur mit jeweils 50 % in einem Raummodell zu gewichten.

Synco living eignet sich für Fußboden- und Radiatorenheizungen gleichermaßen. Der Heizkreisregler RRV918 ist mit acht 2-Punkt-Regelkreisen, einem Multifunktionsrelais sowie einem Ni 1000-Analogeingang ausgestattet. Der kleinere Heizkreisregler RRV912 ist mit zwei 2/3-Punkt­regelkreisen, zwei Multifunktionsrelais, einem 0…10 V-Ausgang (Heizlast) sowie einem Ni 1000-Analogeingang ausgestattet.

Flüsterleiser Stellantrieb

Ein wesentlicher Schritt zu mehr Akzeptanz von elektromotorisch angetriebenen Heizkörperventil-Stellantrieben ist die wesentlich geringere Geräuschentwicklung moderner Stellmotoren. Für das Synco living-Programm wurde deshalb ein besonders leiser Ventilantrieb entwickelt, dessen Stellgeräusch im Normalbetrieb weniger als 30 dB(A), im sogenannten Flüsterbetrieb sogar weniger als 25 dB(A) entspricht, also in etwa dem Atemgeräusch eines schlafenden Menschen oder dem Ruhegeräusch in einem TV-Studio. Zum Vergleich: Normale Standard-Stellantriebe erzeugen ein Stellgeräusch zwischen 32 und 40 dB(A), das ungefähr dem Summen eines Badezimmerventilators gleichkommt. Marktkenner führen die zögerliche Haltung des Endverbrauchers gegenüber der ersten Generation elektromotorisch angetriebener Heizkörperventile u.a. auf störende Stellgeräusche zurück, insbesondere während der Ruhezeiten.

Da der neue durch Funksignale geregelte Stellmotor (SSA995) des Synco living-Systems mit Batterien arbeitet, wurde eine sehr Strom sparende Regelstrategie gewählt, die eine Batterielebensdauer von mindestens drei Jahren garantiert. Alle Synco living-Komponenten kommunizieren über Funk, wobei das Zeitintervall der Funkkommunikation auf ein äußerst niedriges Maß reduziert werden konnte.

So melden sich die Funkkomponenten nur wenn es notwendig ist, z.B. bei Sollwertabweichungen oder zur Meldung des Betriebsstatus. Dadurch brauchen die Batterien für den Stellmotor bzw. Funksender/-Empfänger nur etwa alle drei Jahre ausgetauscht werden. Hochgerechnet auf eine Wohnung mit zehn Radiatoren kostet dies nur etwa 7,00 Euro für neue Batterien (Standard Alkaline AA) pro Jahr. Der Batteriestatus „Low Bat“ wird sowohl am betroffenen Gerät wie auch an der Zentraleinheit angezeigt. Wohnungszentrale, Heizkreisregler und Funkverstärker werden direkt aus dem 230-V-Netz mit Strom versorgt.

Minimale Sendeleistung

Funksysteme sind heute aus dem täglichen Leben kaum mehr wegzudenken. Ob Mobil- oder Schnurlos-Telefon, Wetterstation, Babyfon, Audio-Video-Bedienkonsole, Headset oder Wireless LAN zur Vernetzung von Computern: Sie alle funken mit mehr oder weniger hoher Sendeleistung. Trotz weitgehender Akzeptanz der funkbasierenden Kommunikations- und Bedieneinrichtungen ist das Thema Elektrosmog durch Funkverkehr in den Medien ständig präsent und deshalb bei der Entscheidung des Verbrauchers für ein Hausautomationssystem von Relevanz.

Für Synco living wurde deshalb das Frequenzband 868 MHz gewählt. Die maximale Sendeleistung liegt hier bei 25 mW, die mittlere Sendeleistung bei nur 0,003 mW. Nach heutigem Stand der Erkenntnisse gehen von diesem Frequenzband mit seiner niedrigen Sendeleistung keinerlei Gefahren für den menschlichen Organismus aus. Zum Vergleich: Die maximale Sendestärke eines Babyfons liegt bei 250 mW und die eines Mobiltelefons bei 1000 mW.

Während die meisten Funkeinrichtungen im Haushalt permanent senden und empfangen, ist im Frequenzband 868 MHz nur eine Sendedauer von 1 % oder 36 s/h für alle Komponenten erlaubt. Synco living-Bauteile kommen sogar mit einer durchschnittlichen Sendedauer von nur etwa 0,5 s/h für 64 maximal anschließbare Funkkomponenten aus. Sind weniger Komponenten aufgeschaltet, vermindert sich auch die Sendedauer.

Babyfone, Funkkopfhörer oder Fernsteuerungen von Modell-Autos sind dagegen Dauersender mit vergleichsweise hoher Sendeleistung, die weit mehr zum „Funkverkehr“ im häuslichen Bereich beitragen als alle anderen Systeme. So entspricht beispielsweise die Sendeenergie eines zehnminütigen Mobilfunk-Telefongesprächs der gleichen Sendeenergie eines Synco living-Systems in drei Jahren. Durch die Wahl des 868-MHzFrequenzbands kann bei Synco living eine Be­einflussung durch Fremdgeräte oder mutwillige Störungen ausgeschlossen werden. Die Daten­übertragung mittels Code verhindert u.a. auch die versehentliche Kommunikation mit baugleichen Geräten in benachbarten Wohnungen. Die Funkkommunikation kann innerhalb des Hauses Distanzen von ca. 30 m überbrücken. Mit dem ­optionalen Verstärker (ERF910) erhöht sich die Funkdistanz auf bis zu 100 m.

Offen für KNX-/EIB-Bus-Systeme

Extern vorhandene bzw. zu installierende Elektro- und Sicherheitsanwendungen auf der Basis von KNX bzw. EIB werden direkt über Draht an die zentrale Bedieneinheit angeschlossen und von dort über Universaltasten, sogenannte Hotkeys, auch bedient. Direkt anschließbar sind die Elektrokomponenten aus dem Gamma-Wave-Programm von Siemens, wie Jalousiensteuerung, Schalteinsatz, Dimmer, Lichtschalter, Rauchmelder und Fensterkontakte. Auch abgesetzte Taster können eingebunden werden, wie auch der Handsender S425 zum Schalten von Licht oder Produkte der Firma Hager. Allerdings ist bei letzterem das In­betriebnahme-Tool TX 100 zur Einbindung notwendig. Durch die Draht-Schnittstelle zu KNX via S-Mode lassen sich weitere Funktionen einbinden, beispielsweise die Weiterschaltung von Türsprechanlagen oder die Videoüberwachung über externe Bediengeräte wie PC, PDA oder Mobiltelefon.

Für größere Wohnhäuser bzw. Wohnanlagen mit bis zu 150 Wohnungen besteht die Möglichkeit, die einzelnen Wohnungszentralen auf die PC-Kommunikationszentrale OZW775 aufzuschalten. Die Datenübertragung erfolgt über Ethernet, USB und Modem. Die individuelle Fernüberwachung sowohl eines Hauses als auch einzelner Wohnungen und Liegenschaften kann über Melde­empfänger wie SMS, Pager, E-Mail, Fax oder die Leitstellensoftware ACS erfolgen. Das passwort­geschützte System ermöglicht außerdem den Fernzugriff für den Wohnungs-/ Hausbesitzer, den Hausmeister oder eine vom Wohnungseigentümer beauftragte Person. Damit kann beispielsweise geprüft werden, ob Lüfter ausgeschaltet, Fenster geschlossen oder die Heizung in den Absenkmodus geschaltet ist. Bei vorzeitiger Heimkehr kann die Heizung über das Mobiltelefon von unterwegs aus auf Komfortstufe eingeschaltet werden. Eine WEB-Lösung auf der Basis der ACS-Bediensoftware ist in Vorbereitung. House-keeping wird dadurch bedeutend einfacher und sicherer.

Fazit

Die Kinderkrankheiten von funkbasierenden Hausautomationssystemen, wie laute Stellmotoren und aufwendige Programmierungen, sind beim Synco living-System passé. Durch die Nutzung des 868-MHz-Frequenzbands mit minimalen ­Sendeleistungen und extrem kurzen Funkzeiten ist auch der Elektrosmog äußerst gering. Der Verbraucher kann den Ausbaugrad seines Systems selbst bestimmen und viele Funktionen durch Plug & Play-Technologie auch selbst in Betrieb nehmen oder auch ändern. Die Anbindung von drahtgebundenen KNX-/EIB-Komponenten an das Synco living-System ermöglicht einen individuellen Ausbau zu einem „intelligenten Haus“ mit einem vergleichsweise geringen Aufwand.

Literatur

[1] Studie „Energieeffizienz regelungstechnische Einrichtungen von Pumpenwarmwasserheizungen (Hirschberg, Richter, Knabe) 2002

Leiter Geschäftsgebiet HVAC Products Deutschland, Siemens Building Technologies, Frankfurt am Main, E-Mail: martin.zaehrl@siemens.com

Heizen

• Einzelraumregelung für bis zu zwölf Räume und maximal 64 Geräte mit einer zentralen Bedien­einheit, jedoch mit beliebiger, unbegrenzter Einbindung von Geräten für Licht und Jalousie

• separater Raumtemperatursollwert für jeden Raum; Temperatur­stufen Komfort, Pre-Komfort, Eco und Schutzbetrieb indivi­duell einstellbar

• separate Schaltuhr für jeden Raum für sieben Tage + Sondertag, drei Sollwertebenen und sechs Schaltpunkte pro Tag

• Fensterkontakt zur automatischen Übersteuerung der Raumheizung und zur Überwachung des Fensterstatus

• Sollwertänderungen per An-/Abwesenheitstaste über die Bedieneinheit mit den Angeboten

• Komfort/Pre-Komfort

• ganzen Wohnbereich absenken oder nur ausgewählte Räume absenken

• Ferienprogramm („Eco“-Absenkmodus).

Abwesenheitsszenarien

• frei definierbare Szenarien für Licht, Jalousien, Heizung, Lüftung und Brauchwassererwärmung

• alle oder ausgewählte Lichter beim Verlassen der Wohnung AUS

• alle oder ausgewählte Jalousien beim Verlassen der Wohnung SCHLIEßEN

• Panikszenario (Schockbeleuchtung AN, akustischer Alarm)

Energiesparende Heizkesselfunktion

• Ermittlung des Energiebedarfs aller Räume über die Wohnungszentrale

• Kommunikation des Wärmebedarfs an Wärmeerzeuger über KNX TP1-Verbindung

• Kommunikation mit Heizkesselregler mit 0…10-V-Signal über Heizkreisregler RRV912. Wird keine Wärme angefordert, geht der Heizkessel auf Stand-by-Betrieb

Universaltasten

Über vier frei konfigurierbare Universaltastenpaare (Hot-Keys) und weitere vier Schaltgruppenpaare (Soft-Keys) hat der Nutzer die Möglichkeit, individuelle Szenarien selbst zu definieren, z.B. Willkommen zu Hause, Fernsehen, Party etc. Die Szenarien umfassen:

• Schalten und Dimmen von Licht

• Öffnen und Schließen von Jalousien und Markisen

• Schalten von elektrischen Geräten (TV, Media-Center, Kaffeemaschine, Gartenbewässerung etc.)

Jedes Szenarium lässt sich auch mit einem Zeitprogramm hinterlegen und mit einem Dämmerungsschwellenwert verknüpfen. Außerdem sind möglich (Auszug):

• Stufenschaltung eines Lüftungsgerätes, ggf. mit Filter- und Frostanzeige

• Anzeige Hausgeräte, z.B. „Tiefkühler Türe offen“

• Infoseite mit Uhrzeit, Innen-/Außentemperatur, Luftdruck, Statusangaben

Sicherheitsfunktionen

• Szenarien für Licht und Jalousien bei Abwesenheit der Bewohner

• Weiterleitung von Alarmmeldungen von Fensterkontakt (Einbruch) und Brandmeldern an die Wohnungszentrale, optional auch an Handy, PC, Fax

• Fernbedienung

• Zugriff auf Kommunikationszentrale über Netzwerk, USB und Modem

• Weiterleitung von Meldungen über SMS, Pager, E-Mail, Fax

Montage, Installation und Inbetriebnahme der Synco living-Komponenten sind sehr einfach gehalten und selbst für Laien leicht nachvollziehbar. Das Plug & Play-Konzept beruht darauf, dass die Zentralbedieneinheit jedes Gerät und dessen Funktionen automatisch erkennt. Durch die Funkverbindungen sind Verdrahtungsfehler ausgeschlossen und Softwaretools überflüssig. Die Inbetriebnahme erfolgt ­raumweise nach folgendem Muster:

• am Display der Zentraleinheit „Inbetriebnahme“ wählen

• Raum definieren, z. B.: „Eltern“

• Verbindungsknopf des ersten Raumgerätes im Raum „Eltern“ drücken

• Verbindungsknöpfe von weiteren Raumgeräten drücken (bei mehreren Heizkörpern im gleichen Raum)

• am Display der Zentraleinheit prüfen, ob alle Geräte angemeldet sind; Inbetriebnahme „Eltern“ bestätigen

• weitere Räume/Geräte nach dem gleichen Muster aufschalten

• Sollwerte, Betriebs- und Absenkzeiten für jeden Raum separat einstellen