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KNX Grundlagenwissen | Teil 1: Bussysteme im Allgemeinen

Veröffentlicht: 9. Mai 2016 Kategorie: Andere

Diese Artikelserie vermittelt das notwendige Know-how und KNX Grundlagen für den Einstieg in die KNX Technik vermitteln. In diesem Artikel werden die grundlegenden KNX Funktionen beschrieben.

Intelligente Gebäudesysteme werden eingesetzt, um  die Eigenschaften von Gebäuden in den Bereichen   Betriebskosten, Sicherheit und Flexibilität der Nutzung sowie die Energieeffizienz  zu  verbessern. Einen hohen Marktanteil unter den Systemen  für die Gebäudevernetzung hat der KNX Standard. Diese Artikelserie vermittelt das notwendige Know-how und KNX Grundlagen für den Einstieg in die KNX Technik vermitteln. In diesem Artikel werden  die  grundlegenden KNX Funktionen beschrieben.

 

Zukunft und Vergangenheit

Unser Alltag hat sich verändert. Wir ziehen Bargeld aus dem Automaten, kaufen und verkaufen über das Internet, telefonieren mobil rund um die Welt, wundern uns sogar, wenn eine MMS oder E-Mail mehr als 5 min zum Freund in die USA braucht. Im Auto nutzen wir ein Navigationssystem, die Autotüren verriegeln und öffnen wir per Funk. Das Innenraumlicht im KFZ schaltet sich an, sobald wir einsteigen und nach einer Weile dimmt es langsam herunter, um Energie zu sparen. Kurzum, bei Kommunikation, Unterhaltung oder im Auto heißt es seit geraumer Zeit: »Willkommen in der Zukunft«. Ein anderes Bild eröffnet sich, wenn wir den Stand der Technik in unseren Gebäuden betrachten. Nicht selten lautet hier das traurige Fazit: »Heimkommen in die Vergangenheit«. Selbstverständlich öffnen wir unsere Wohnungstür mit einem konventionellen Schlüssel. Sollten wir diesen nicht schnell genug finden, werden wir vom Treppenlichtautomaten mit Dunkelheit bestraft. Auch wenn wir den ganzen Tag arbeiten waren, die Heizung hat die Wohlfühltemperatur gehalten. Sie hat nur nicht bemerkt, dass im Wohnzimmer die ganze Zeit das Fenster offen stand. Das bemerkt nur der Energiezähler – still und leise im Hausanschlusskasten. Sicher wäre es ratsam, vor dem Wochenendausflug die Warmwasser-Vorratshaltung der Heizkessel zu drosseln oder alle Standby-Verbraucher vom Netz zu trennen. Aber wer tut das immer? Der damit verbundene Aufwand ist zu groß.

 

Nachholbedarf in der Elektroinstallation

Diese Szenarien zeigen, dass die Elektroinstallation in den meisten bestehenden Gebäu- den Nachholbedarf hat. In Autos sind vernetzte Sensoren und Aktoren längst Standard. In Gebäuden findet dieser Wandel durch ihre lange Lebensdauer verzögert statt. Gerade wegen der langen Nutzungsdauer einer Elektroinstallation ist ein Umdenken notwendig, denn heutige Neubauten werden sich in den kommenden Jahrzehnten an viele Veränderungen anpassen müssen. Flexibilität und Vernetzungsmöglichkeit sind heute notwendiger denje. Technisch ist das alles machbar und als Regalware beim Großhändler zu beziehen (Bild 1).

 

Mehr Vernetzung

Der Schlüssel zum »intelligenten« Gebäude liegt in der Installation von Sensoren und Aktoren und deren Vernetzung. Dazu gibt es mehrere Möglichkeiten.

 

Konventionelle Möglichkeiten

Naheliegend ist es zunächst, die Elektroinstallation als Sternverkabelung auszuführen. Das heißt, alle Steckdo- senkreise, alle Decken- und Wandauslässe, alle Lichtschalter mit separater NYM-Leitung (am besten fünfadrig) auf eine zentrale Verteilung zu verdrahten und dort mit Schützen, Schaltrelais und einer SPS die logischen Beziehungen flexibel per Programm herzustellen. In kleineren Wohnungen wird dieser Weg gut funktionieren. Relativ schnell ist das allerdings mit einem enormen Leitungsaufwand und riesigen Stromverteilern verbunden und eine Nachrüstung/Erweiterung würde hohen Installations- und Programmieraufwand bedeuten.

 

KNX Grundlagen: Bustechnik

Die wesentlich bessere Lösung ist es, alle Sensoren und Aktoren im Gebäude über eine »Telefonleitung« zu verbinden und mit der Fähigkeit auszustatten, untereinander Informationen auszutauschen (Bild 2). Jedes Gerät kann somit jedem anderen kommunizieren: Der Lichtschalter
»telefoniert« mit dem Dimmer der Deckenleuchte und teilt ihm mit, auf welche Helligkeit er stellen soll. Der Bewegungsmelder meldet dem Aktor der Durchgang- beleuchtung, dass jemand den Raum betreten hat, und dem Raumthermostatregler, dass niemand mehr im Raum ist und er die Temperatur im Raum etwas drosseln kann.
 
Beispiele für Sensoren, die Informationen auf den Bus geben:
• Lichtschalter
• Dimmtaster
• Bewegungsmelder
• Präsenzmelder (stellen auch ohne Bewegung fest, ob sich eine Person im Raum aufhält)
• Fenster- und Türkontakte (Sicherheitsanwendungen, Heizungssteuerung)
• Klingeltaster an der Haustür
• Verbrauchszähler für Wasser, Gas, elektrische Energie, Wärmemengen
• Überspannungssensoren
• Temperaturfühler für Raum- und Außenluft
• Temperatursensoren in Heizungs- und Warmwasserkreisen
• Module zum Vorwählen der Soll-Raumtemperatur
• Helligkeitssensoren für innen und außen, z.B. zur Konstantlichtregelung
• Windsensoren bei Jalousiesteuerungen
• Stör- und Betriebsmeldungen von weißer Ware (Waschmaschine, Trockner, Spülmaschine, Herd usw.)
• Leckagesensoren, z.B. im Waschkeller
• Füllstandsmessungen, z.B. für Regenwassernutzung, Öltank, Pelletlager
• Funkempfänger am Türschloss
• Empfänger für Infrarot-Fernbedienungen
• Fingerprintmodule oder Chipkartenleser zur Zugangskontrolle
 
Beispiele für Aktoren, die sich über den Bus steuern lassen:
• Relais zum Schalten der Raumbeleuchtung
• Dimmer, Dali-Gateways
• elektrische Heizkörperventile
• Temperaturanzeigen
• Antriebe für Markisen, Jalousien, Vorhänge, Garagentore
• Fensterantriebe
• Umwälzpumpe der Heizung
• Ventilsteuerungen, z.B. für Solaranlagen
• Alarmmelder (Leuchte, Hupe)
• Informationsdisplays, Anzeige-LED
• Relais zum Schalten von Steckdosenkreisen (Stand-by-Abschaltung)
• Brunnenpumpen
• Klimaanlagen
• Lüftungsanlagen, (WC-Lüfter, kontrollierte Wohnraumlüftung)
• Steuerung von Waschmaschine, Trockner, Geschirrspüler
• Unterhaltungselektronik
• Freigaben für Alarmanlagen
• Telefonanlage
• elektrischer Türöffner, Türverriegelung Beispiele für Funktionsmodule (als separate Module oder in Geräten integriert):
• Raumtemperaturregler
• Zeitschaltfunktionen
• Frei programmierbare Logikmodule
• SPS mit KNX Schnittstelle
• Konstantlichtregler
• Alarm- bzw. Gefahrenmeldung
• Telefonzentralen mit Bus-Anschluss
• Medien-Steuerungen
• Heizungsregelung
• Pumpenregelung
• Anwesenheitssimulation
• Displays zur Anzeige und Schnittstelle zum Bediener
• Module zur Verbindung von Bus und Telefon
• Automatischer SMS-Versand für Warnmeldungen
• Zugriff auf Gebäudedaten von außen über das Internet oder Telefon
 
 

KNX Grundlagen: Warum KNX?

Es gibt mehrere Bus-Technologien am Markt, die alle ihre Berechtigung und Vorteile für bestimmte Anwendungs-
bereiche haben. Es gibt jedoch kein Bussystem wie KNX, was von so vielen Herstellern gleichzeitig unterstützt wird.
 
Die Gründe:
• Alle starken Marken der Elektroinstallationsbranche treiben KNX voran.
• KNX ist ein System, das speziell auf die Anforderungen der Elektroinstallation hin entwickelt wurde.
• Die Installation und Programmierung/Parametrierung der Geräte ist von Elektrikern und Systemintegratoren leicht umsetzbar.
• KNX ist etabliert, der verfügbare Funktionsumfang ist enorm.
• Über 7035 KNX zertifizierten Produktgruppen decken alle Anwendungen ab.
• Endkunden können auf ein weites Netz von Fachhandwerkern mit fundierten KNX Kenntnissen zurück greifen. Ihre Qualifikation beweist ein von einer KNX zertifizierten Bildungsstätte ausgestelltes Zertifikat.
• KNX ist in Europa, in den USA, in China und weltweit standardisiert. 97 Mitglieder in 33 Ländern liefern Produkte nach KNX Standard. Dank Standardisierung sind sie untereinander kompatibel und spätere Änderungen oder Erweiterungen der Installation stellen kein Problem dar.
 
 

KNX Grundlagen: Rechnet sich eine Businstallation?

Diese Frage ist eine der ersten, die interessierte Bauherren und auch Handwerker stellen, wenn  sie  beginnen,  
sich mit der Bustechnik zu beschäftigen. Eine pauschale Antwort gibt es auf diese Frage nicht. Vergleicht  man Standard-Installationstechnik mit  intelligenten  Komponenen mit Busanschluss, sind letztere natürlich teurer.

Aber: Die Frage stellt sich so nicht! Betrachtet werden müssen die Vorteile über die gesamte Nutzungszeit.
Je nach Typ und Lebenssituation können folgende Argumente für Bauherren im Wohnbau ausschlaggebend für die Entscheidung zu einer Businstallation sein:
 
• Energieeinsparung und damit Reduktion der Betriebskosten
• Komfortgewinn
• Erleichterungen im Alter/Altengerechtes Wohnen
• Zukunftssicherheit und Flexibilität der Installation
• Sicherheit (Anwesenheitssimulation, Alarmierung bei Einbruchsversuch, Abtaualarm der Gefriertruhe, Paniktaster mit Meldung über Telefon usw.)
• Wert der Immobilie steigt für Vermietung oder Verkauf
 
Gerade im Elektrohandwerk konzentriert man sich sehr auf die Kostenfrage. Im Sanitär- und Heizungsbereich wird der Bauherr schon länger erfolgreich mit dem Komfort- oder Wohlfühlgedanken beraten. Die Elektroinstallation verändert sich. Es ist Zeit, dem Kunden auch hier zunächst die Vorteile einer zukunftssicheren Installation aufzuzeigen und ihn dann entscheiden zu lassen, ob ihm eine erst mal höhere Investition, mit der garantierten Aussicht auf langfristige Betriebskostenersparnisse wert ist. Im Zweckbau, also in Schulen, Veranstaltungszentren, Hotels, Praxen, Kanzleien und Produktionsstätten, wird heute in den meisten Fällen eine Businstallation vorgesehen. Hier bietet die Bustechnik oft schon bei der Erstinvestition Kostenvorteile gegenüber einer konventionellen Lösung (da z.B. Stromkabel und damit Kupfer eingespart werden kann, da z.B. KNX Taster lediglich über Datenleitungen angebunden sind). Nimmt man die Kostenersparnis durch vereinfachte Änderungen und Erweiterungen und die Energieeinsparung hinzu, hat die Bustechnik unbestritten die Nase vorn (Bild 3).
 

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