Das geeignete Smart-Home-System

Die Umsetzung einer nutzungsgerechten Heimautomatisierung ist keine einfache Aufgabe. Die Produktevielfalt ist gross, die Anforderungen sehr unterschiedlich. In diesem Fachartikel werden grundlegende Betrachtungen angestellt, welche die Auswahl vereinfachen.

Text: Prof. Dr. Olivier Steiger, Hochschule Luzern / Technik & Architektur

Die Frage, wie das eigene Heim sinnvoll zu automatisieren sei, lässt sich nicht pauschal beantworten – es müssen sowohl die Eigenheiten des Wohngebäudes als auch die Bedürfnisse und Vorlieben der Nutzenden berücksichtigt werden. Dennoch vereinfachen grundlegende Betrachtungen die Auswahl. Solche werden hier angestellt. Auf die Nennung einzelner Herstellerfirmen und Produkte wird dabei verzichtet. Zunächst muss der Begriff der Heimautomatisierung bzw. des «Smart-Homes» verdeutlicht werden. Per App fernbedienbare Haushaltgeräte und Beleuchtungssysteme werden gerne für smart befunden. Um diese geht es hier jedoch nicht. Als Heimautomation wird die gemeinsame und einheitliche Automatisierung und Bedienung unterschiedlicher Systeme bezeichnet. Beispielhaft dafür stehen Lösungen, die verschiedene Disziplinen wie die Beleuchtung, den Sonnenschutz, das Raumklima, Multimedia und die Sicherheitsanlagen verbinden, überwachen, steuern und regeln. Dadurch lässt sich das Zusammenspiel aller Anlagen optimieren.

Drahtgebunden vs. drahtlos Heimautomationslösungen setzen sich zusammen aus Endgeräten (Sensoren, Aktoren, Bediengeräte und Controller), die über ein Netzwerk miteinander kommunizieren. Diese Verbindungen können drahtgebunden oder drahtlos über Funk stattfinden. Bei drahtgebundenen Lösungen wird weiter unterschieden zwischen Systemen, die eine spezielle Verkabelung benötigen, und solchen, die über das bestehende 230-VoltStromnetz kommunizieren. Letzteres wird als Powerline-Communications (PLC) bezeichnet. Einige Smart-Home-Produkte unterstützen sowohl drahtgebundene als auch drahtlose Verbindungen. Ein erster Grundsatzentscheid betrifft also die Kommunikationsform. Drahtgebundene Lösungen mit eigener Verkabelung sind besonders zuverlässig und abhörsicher. Zudem ermöglichen diese oftmals die gleichzeitige Stromversorgung der angeschlossenen Geräte. Allerdings müssen Kabelkanäle bzw. Leerrohre zu sämtlichen

 Mithilfe der Heimautomatisierung können verschiedene Ziele erreicht werden: Steigerung der Behaglichkeit, Energieeffizienz, Sicherheit, Funktionalität, Wirtschaftlichkeit usw.

 Als Heimautomation wird die gemeinsame und einheitliche Automatisierung und Bedienung unterschiedlicher Systeme bezeichnet.

Endgeräten verlegt werden, sofern diese nicht schon vorhanden sind. Deshalb eignen sich drahtgebundene Lösungen hauptsächlich für den Neubau. Drahtlose Systeme erfordern keine Netzwerkverlegung und sind somit einfach nachrüstbar. Jedoch bedürfen die oft batteriebetriebenen Endgeräte einer regelmässigen Wartung – mit Ausnahme der EnOceanTechnologie, die überwiegend energieautark arbeitet. Einen Mittelweg stellt die PLCTechnologie dar. Die Kommunikation findet kabelgebunden statt, es wird aber das vorhandene Stromnetz dafür verwendet. Somit können Endgeräte ohne Zusatzaufwand an allen Stromsteckdosen angeschlossen werden. Sowohl drahtlose Lösungen als auch PLC sind besonders gut geeignet für die Nachrüstung von Bestandesbauten.

Offene vs. proprietäre Bussysteme Für das intelligente Zuhause gibt es eine Vielzahl von Bussystemen (d. h. Netze für die Kommunikation). Viele dieser Lösungen sind proprietär. Andere Anbieter setzen auf offene Standards wie KNX, Z-Wave oder Zigbee. Letztere bieten den Vorteil der Systemoffenheit: Produkte unterschiedlicher Herstellerfirmen können nahtlos miteinander verbunden werden. Wenn ein Hersteller vom Markt verschwindet, gibt es gleichwertige Alternativen. Zudem werden offene Standards voraussichtlich auch in vielen Jahren weiter unterstützt. Proprietäre Lösungen sind dagegen meist einfacher in der Handhabung und besser auf die Bedürfnisse des Smarthomes abgestimmt. Der Preis dafür ist eine reduzierte Flexibilität und Erweiterbarkeit, Ungewissheit über die langfristige Verfügbarkeit sowie ein manchmal reduzierter Funktions- und Geräteumfang. Der Bedarf nach einheitlichen und disziplinenübergreifenden Standards im Heimautomationsbereich wurde erkannt. Deshalb arbeiten namhafte Firmen an einer lizenzfreien, offenen Norm namens «matter».

Lokal vs. Cloud

Heutzutage werden für die disziplinenübergreifende Heimautomatisierung hauptsächlich lokale Lösungen eingesetzt. Die Endgeräte werden über ein Bussystem miteinander verbunden. Die Automatisierungsfunktionen werden ebenfalls vor Ort ausgeführt, entweder in einer zentralen Komponente oder in den Feldgeräten. Allerdings setzten sich zunehmend IoT bzw. cloudbasierte Lösungen durch. Im Unterschied zu konventionellen Lösungen arbeiten diese nicht als weitgehend eigenständige Systeme. Stattdessen werden die Endgeräte direkt mit dem Internet vernetzt. Die Automationsfunktionen werden teilweise ebenfalls in die Cloud ausgelagert. Diese Verlagerung vereinfacht die Inbetriebnahme und Wartung, bringt jedoch auch Nachteile mit sich. So fürchten einige Personen um den Datenschutz und die langfristige Verfügbarkeit. Weiter erfordert die Auslagerung in die Cloud die stetige Verfügbarkeit des Internets und führt teilweise zu merklichen Verzögerungen.

Fazit Die Heimautomatisierung entfaltet dann ihren ganzen Wert, wenn unterschiedliche Disziplinen gemeinsam und einheitlich erschlossen werden. Dafür existieren zahlreiche Technologien, die ein entsprechendes Know-how erfordern. Für einen guten Durchblick wurden grundlegende Betrachtungen angestellt. Zusätzlich sind Software-Plattformen zu berücksichtigen, die verschiedene Systeme unter einer einheitlichen Bedienoberfläche zusammenfassen.

Beispiele dafür sind der quelloffene HomeAssistant und OpenHAB. Der Inbetriebnahme- und Wartungsaufwand solcher Lösungen ist jedoch hoch und bleibt den Enthusiastischen unter uns vorbehalten.

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