Wer sich für ein Smart Home entscheidet, steht oft vor der Qual der Wahl. Spricht mehr für die kabellose oder mehr für die funkbasierte digitale Vernetzung? Welches System ist das beste? Und welches ist auch für die Anforderungen der Zukunft gerüstet? Dieser Blog-Artikel fasst die wichtigsten Überlegungen zusammen.

Die digitale Vernetzung ist die grundlegende Basis des Smart Homes. Sie ermöglicht erst die Kommunikation von einzelnen Geräten, Sensoren, Aktoren und anderen Komponenten. Für die digitale Vernetzung stehen zwei grundlegend verschiedene Arten zur Verfügung: kabelgebundene oder funkbasierte Systeme. Da das Angebot innerhalb dieser beiden Kategorien immens ist, kann sowohl die Beratung der Kunden als auch deren Entscheidung eine Herausforderung sein.

Ob via Funk oder Kabel – beide Arten der Vernetzung bringen Vor- und Nachteile mit sich. In einem Altbau bieten sich beispielsweise funkbasierte Systeme eher als kabelbasierte an, weil bei der Installation die Wände nicht geöffnet werden müssen. Gleichzeitig kann es bei besonders großen Gebäuden mit massiven Wänden zu Übertragungsschwierigkeiten kommen oder es können tote Winkel entstehen.

“Bei der #digitalen #Vernetzung von Gebäuden oder Wohnungen stehen Installateure und Kunden vor der Qual der Wahl: #Kabelgebundene oder doch lieber #kabellose Systeme?“

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Übersicht über die gängigsten kabelgebundenen Systeme

Kommen wir zunächst zu den kabelgebundenen Systemen. Diese werden auch „Bussysteme“ genannt („Bus“ = System zur Datenübertragung). Ein kurzer Blick auf die Systemlandschaft offenbart, warum sich hier schnell der Eindruck der Unübersichtlichkeit einstellt. Zunächst lassen sich die kabelgebundenen Bussysteme in zwei Gruppen aufteilen. Zum einen in offene, herstellerübergreifende Systeme wie beispielsweise KNX oder Ethernet. Zum anderen gibt es proprietäre Buslösungen, bei denen sich ein oder mehrere Hersteller auf einen eigenen Standard geeinigt haben.

Auch herstellereigene Lösungen zur digitalen Vernetzung haben ihre Vorteile. In geschlossenen Systemen wie beispielsweise innerhalb eines Rechners, eines vernetzten Autos oder auch innerhalb von komplexen Heiz- und Lüftungssystemen kann ein proprietäres Datenübertragungssystem aus Sicherheitsgründen besser geeignet sein. Oft sind diese Systeme jedoch so konzipiert, dass es Schnittstellen gibt und so eine Kompatibilität hergestellt wird.

Innerhalb eines Smart Homes jedoch dürfte in den meisten Fällen die Herstellerunabhängigkeit zu bevorzugen sein. Ein offenes System zur digitalen Vernetzung und Kommunikation stellt sicher, dass auch in Zukunft Geräte anderer Hersteller zum Teil des Ökosystems werden können.

Die gängigsten kabelgebundenen Bussysteme

Um nur einen ausschnittartigen Überblick über die gängigsten kabelgebundenen Bussysteme zu geben, seien die Folgenden genannt:

  • Ethernet/IP
  • KNX bzw. EIB (Europäischer Installations-Bus)
  • LCN (Local Control Network)
  • LON (Local Operating Network)
  • M-Bus (Meter-Bus)
  • MP-Bus (Multi-Point-Bus)

Die wesentlichen Unterschiede zwischen den einzelnen Bussystemen zeigen sich bei einem genaueren Blick auf die technischen Leistungsdaten. Je nach Anforderung hinsichtlich des (a) maximal übertragbares Datenvolumen, (b) der maximal erreichbaren Kabellänge und (c) des Funktionsumfangs wie beispielsweise der maximalen Anzahl der Teilnehmer lässt sich ein passendes System auswählen.

M-Bus und MP-Bus – für Speziallösungen im SHK-Bereich

Dabei ist zu bemerken, dass nicht alle dieser Systeme gleichermaßen relevant oder verbreitet sind. Weit über die Sanitär-, Heizungs- und Klima-Branche hinaus bekannt ist das Ethernet – eines der kabelgebundenen Systeme, mit dem sich lokale Datennetze aufbauen lassen und das allen voran die Verbindung zum Internet gewährleisten kann. Der M-Bus wiederum ist ein einfaches, kostengünstiges und spezialisiertes System, das vor allem in Messgeräten wie Gaszählern, Stromzählern oder Wärmezählern zum Einsatz kommt.

Neben dem M-Bus-Standard verdient der MP-Bus eine gesonderte Erwähnung. Auch dieser ist ein Beispiel, das verdeutlicht, warum es nicht ausschließlich ein einziges Bussystem für alle Anforderungen und Anwendungen im Bereich Smart Home gibt. Für Spezialanwendungen wie das exakte Messen von Werten in Messfühlern oder die Steuerung von mehreren Geräten im Bereich Heizung-, Lüftung- und Klimatechnik, wie dies der MP-Bus leistet, zahlt sich der Einsatz von spezialisierten Lösungen aus.

Wie aus dem EIB (Europäischer Installations-Bus) KNX wurde

KNX ging aus einer 2006 von mehreren Herstellern gestarteten Initiative für einen einheitlichen europäischen Standard hervor. Zunächst gründeten dazu die Unternehmen Berker, Gira Jung, Merten und Siemens die European Installation Bus Association mit dem Ziel, einen einheitlichen Standard für den damals beginnenden Trend der Gebäudeautomation zu schaffen.

Dieser offene Standard wurde in der Folge zur Grundlage für die intelligente Steuerung von unterschiedlichen Gewerken wie Heizung, Klimatisierung, Sicherheitstechnik, Beschattung und Beleuchtung. Heute zählt KNX zu den weltweit verbreitetsten Bussystemen. Insbesondere in Deutschland dominiert KNX als kabelgebundenes System, obwohl sich auch die kabellose Variante in vielen Gebäuden als Lösung anbietet. Dabei ist der Vorteil für Installateure: KNX lässt als genormter Standard viel Gestaltungsspielraum zu und gilt als besonders sicher.

Kabellose Funksysteme: KNX RF, ZigBee, Z-Wave & EnOcean

Ein Blick auf die kabellosen Systeme zur digitalen Vernetzung bietet eine ähnliche Situation wie bei den kabelgebundenen Systemen. Auch hier finden sich alte Bekannte wie das WLAN sowie branchenspezifische Standards wie KNX RF. Dieser auf dem KNX-Standard basierende funkbasierte Lösung KNX RF kann zudem nahtlos in ein KNX-Bussystem integriert werden.

Darüber hinaus gibt es zahlreiche weitere Funkstandards wie ZigBee (Pro), Z-Wave oder EnOcean. Diese zeichnen sich durch ihren geringen Energieverbrauch aus und eignen sich insbesondere für das Smart Building oder aufgrund ihrer Eigenschaften auch für den industriellen Einsatz.

  • ZigBee verwendet ein ähnliches Frequenzband wie wie WLAN, erzielt aber sehr viel höhere Reichweiten (bis zu 100 Meter).
  • Eng dazu verwandt ist der Funkstandard Z-Wave. Unterschiede sind vor allem die genutzte Bandbreite der Funkfrequenz, die bei Z-Wave sehr viel niedriger sind. Das bringt den Vorteil, dass sich dickes Mauerwerk ohne größeren Signalverlust durchdringen lässt.
  • EnOcean wiederum hat eine weitere Besonderheit. Dieser Standard eignet sich aufgrund einer besonderen Fähigkeit für batterielose Funksysteme. Das Prinzip des „Energy Harvesting“ macht es möglich, kleinste Energiemengen aus der Umwelt zu „ernten“. Energiequellen können dabei Licht- oder Temperaturunterschiede sowie Luftströmungen oder Vibrationen sein.

WLAN & Bluetooth – bekannt, aber nur eingeschränkt empfehlenswert

Eine der naheliegenden Lösungen zur kabellosen Vernetzung scheint WLAN und Bluetooth zu sein. WLAN-Router gehören mittlerweile in nahezu jedem Haushalt und auch den meisten Bürogebäuden zur Standardausstattung. Warum also nicht diese Technik als Grundlage für die digitale Vernetzung nehmen?

Einer der Vorteile, die auf der Hand liegen: Alle Smartphones sind mit WLAN und Bluetooth ausgestattet, so dass die Steuerung einfach ist. Allerdings schwächen Metall und dicke Mauern das Signal deutlich, stören es oder schirmen es sogar vollständig ab. Beim WLAN-Netz kommt noch der hohe Energieverbrauch hinzu. Trotz der weiten Verbreitung gilt darum: Im Smart-Home-Bereich – insbesondere aus SHK-Perspektive – stellen WLAN und Bluetooth keine optimale Lösung dar.

Der Hauptgrund dafür ist technischer Natur: Die Leistungsfähigkeit innerhalb eines WLANs nimmt mit der steigenden Anzahl an Teilnehmern ab. Da in Zukunft sehr viel mehr Geräte über diese Funkfrequenzen kommunizieren werden, kann eine sichere, zuverlässige und störungsfreie Kommunikation nicht immer in der nötigen Qualität gewährleistet werden.

“Auch wenn #WLAN und Bluetooth zwei der bekanntesten #Funkstandards sind, eignen sie sich nur bedingt für das #SmartHome. Vor allem aus #SHK-Perspektive.“

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Die Herausforderung: Das Smart Home aus einem Guss

Tritt man einen Schritt zurück und betrachtet die ganze Vielfalt der technischen Lösungen für die digitale Vernetzung, dann stellt sich die Frage: Wird sich in Zukunft ein einzelner Standard gegenüber allen anderen durchsetzen? Die implizite Befürchtung, dass veraltete Systeme ihre Zukunftsfähigkeit verlieren, schwingt hier mit. Vor allemwird aber immer wieder die Frage gestellt, ob es ein Gewerk geben soll, das als Systemintegrator für alle anderen Gewerke fungieren sollte. Und dies auch hinsichtlich des gewählten Standards bei der digitalen Vernetzung.

Weil das Heizsystem ein zentrales System in einem Gebäude ist, ist dabei das SHK-Handwerk ein immer wieder genannter Kandidat. Aus meiner Perspektive ist es jedoch wichtiger, dass bei Projekten nicht nur sichergestellt wird, dass alle Geräte und Komponenten miteinander kommunizieren können. Vielmehr ist sicherzustellen, dass sich alle an einem Projekt Beteiligten miteinander verständigen. Denn nur so kann sichergestellt werden, dass nicht jeder sein eigenes Süppchen kocht, sondern am Ende ein Smart Home aus einem Guss entsteht.

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