Bussystem im Smart Home:
Arten, Kosten, Anbieter

Bussystem – was ist das?

Bus ist eine Abkürzung für den englischen Begriff Binary Unit System. Grundsätzlich bezeichnet dies eine Vernetzung verschiedener Komponenten im Sinne der Datenübertragung. Klingt kompliziert? Ist es eigentlich nicht: Bussysteme dienen der Umsetzung von Gebäude- und Raumautomation. Die Systeme vernetzen und überwachen die Funktionen einer Vielzahl technischer Geräte im Haushalt – vom Lichtschalter bis zur Alarmanlage. Dabei werden die Verbraucher, Sensoren und Schalter allerdings nicht einzeln verdrahtet, sondern sie werden alle zusammen über ein Niederspannungskabel miteinander verbunden. Bei manchen Bussystemen findet die Vernetzung auch via Funk oder Powerline statt.  Ab diesem Zeitpunkt werden sämtliche Funktionen von einem Rechner über dieses Bussystem gesteuert.

Wie funktioniert das Bussystem im Haus?

Die klassische Elektroinstallation im Privathaus dient sowohl zum Transport der Energie als in gewissem Maße auch zur Steuerung der Vorgänge, indem du den Energiekreislauf schließt (Einschalten der Wohnzimmerlampe) oder unterbrichst (Ausschalten der Wohnzimmerlampe). Je mehr Elektrogeräte es in einem Haushalt gibt, desto höher wird folglich der Arbeits-, Material- und Kostenaufwand. Bei Bussystemen sparst du an allen Dreien, denn hier werden alle Busteilnehmer an eine einzige Busleitung angeschlossen. Die Energie hingegen wird auf einer separaten Leitung transportiert. Zu den Busteilnehmern zählen sämtliche Bedienungselemente sowie Sensoren (= Geräte zum Erfassen von Analogwerten wie z.B. Bewegungsmelder oder Temperaturfühler) und Aktoren (= empfangen die Daten und setzen diese um).

Bei den Busleitungen, die Linien-, Stern- oder in Baumstruktur im Haus verlegt werden, handelt es sich (meistens) um 2-adrige Kupferleitungen. Über diese Leitungen laufen zukünftig sämtliche Signale zum Schalten, Steuern, Regeln und Überwachen. Die Steuerung aller Ein- und Ausgabegeräte erfolgt nun nicht länger über Schließen oder Unterbrechen des Stromkreises, sondern durch Programmierung via Computer. Damit die Installationsgeräte mit dem Bussystem verknüpft werden können, müssen sie mit einer programmierbaren Steuerelektronik ausgerüstet sein. Mit anderen Worten: Sie müssen busfähig sein.

Wie ist ein Bussystem aufgebaut?

Das Bussystem ist je nach Nutzung, das heißt je nach Umfang der Gebäudeautomation, mit der CPU (= Central Processing Unit), den Speichermedien, den Steckplätzen oder Slots, den Arbeitsspeichern und den Eingabegeräten verbunden. Die Datenübertragung erfolgt mit einer Übertragungsgeschwindigkeit von 9.600 bit/s. Je höher die Kapazität des Bussystems, desto mehr Daten lassen sich gleichzeitig übertragen (wir erinnern uns an die Autos und die breitere Fahrbahn). Das Bussystem ist aus den drei Strukturelementen Datenbus, Adressbus und Steuerbus aufgebaut.

• Was ist der Datenbus? Der Datenbus überträgt die Daten zwischen den Teilsystemen der Prozessoren und dem Arbeitsspeicher.
• Was ist der Adressbus? Der Adressbus leitet die Informationen an die Speicherzellen oder an die Aus- und Eingabegeräte weiter. Dort werden sie entweder abgelegt oder gelesen (und umgesetzt).
• Was ist der Steuerbus? Der Steuerbus lenkt das Lesen und/oder Schreiben von Informationen.

Was kann ein Bussystem?

Als offener Standard in der Haussystemtechnik hat sich das Bussystem der Bezeichnung KNX etabliert. Das genormte System erlaubt eine vielseitige und flexible Elektroinstallation. Das System verknüpft elektrische Gerätschaften und Anlagen zu einem großen, vernetzten System. Zu den Geräten gehören etwa Lampen, Heizungsanlagen, Klimaanlagen oder automatische Haushaltsgeräte. Die Idee hinter dem System ist, einerseits den Wohnkomfort zu erhöhen und andererseits einen Beitrag zur Sicherheit zu leisten. Dies wird beispielsweise realisiert, indem Fenster nach dem Verlassen des Hauses automatisch geschlossen werden. Ebenso trägt das Bussystem dazu bei, Energie und Kosten zu sparen, etwa durch automatische Regulation der elektrischen Geräte.

Arten von Bussystemen

Was ist ein KNX Bussystem?

In einem KNX-Netzwerk lassen sich bis zu 64 Geräte an eine Linie anschließen. Die Linie bildet hierbei die kleinste Einheit im Netzwerk. Wenn du mehr als 64 Geräte anschließen willst, lassen sich bis zu 15 zusätzliche Linien an die Hauptlinie anschließen. Dies geschieht über sogenannte Linienkoppler. Es ermöglicht theoretisch den Anschluss von 15 mal 64 Geräten pro Hauptlinie. Gleichzeitig sind bis zu 15 Hauptlinien möglich. Daher lassen sich auch größere Wohngebäude flächendeckend mit der Bussystemtechnik ausstatten.

Local Operating Network

Die LON-Technologie (LON = Local Operating Network) wurde bereits in den frühen 1990er Jahren entworfen. Es ermöglicht nicht nur  die Vernetzung verschiedener Gewerke und Geräte in einem System, sondern eignet sich auch hervorragend für die Integration einer Zutrittskontrolle und anderer Sicherheitsmechanismen wie Rauchmeldung. Das LON Bussystem funktioniert nach dem Prinzip der verteilten Intelligenz. Hierbei verfügen alle Knoten, das heißt alle Aktoren und Sensoren im LON-Netzwerk, über eigene Chips, die sich unabhängig voneinander programmieren lassen. Der Chip ist aus drei CPU-Kernen aufgebaut. Zwei sind für Protokoll und Bus-Verknüpfung zuständig, während der dritte CPU-Kern für die Anwendungsprogramme zuständig ist.

Die Knoten lassen sich auf vielerlei Weisen miteinander verbinden, wobei unterschiedliche Topologien der Netzwerke sowie verschiedenartige Übertragungsmedien denkbar sind. Hierbei werden Informationen direkt über die Knoten ausgetauscht. Dies geschieht unabhängig von einer zentralen Einheit. Für die Kommunikation liegt jedoch ein gemeinsames Protokoll vor, das LonTalk genannt wird.

Local Control Network

Ein relativ einfaches Bussystem ist das LCN, das für Local Control Network steht. Dieses simpel zu programmierende System erfordert keine spezielle Busleitung oder ein separates Leitungsnetze. Dies ermöglicht eine besonders schnelle und relativ einfache Installation. Die Module sind überschaubar, da Sensoren und Aktoren miteinander kombiniert sind. Zudem macht LCN nur wenige Vorschriften, die es bei Planung und Installation zu beachten gilt.

Bus System mit Powerline-Technik

Eine Bustechnik, die das bereits vorhandene Netz nutzt, ist die Powerline Technik. Busdaten werden einfach über das schon eingerichtete Installationsnetz übertragen. Dabei wird die Netzspannung mit hochfrequenten Signalen überlagert. Die Powerline-Technik kommt insbesondere bei der Nachrüstung von Wohngebäuden zum Einsatz. Speziell bei Gebäuden mit älterer Bausubstanz ist diese Form der Nachrüstung beliebt, da eine komplette Neuinstallation von Leitungen oft nicht erwünscht oder möglich ist.

Kosten für ein Bussystem

Die Installationskosten sind abhängig von der Art des Bussystems, der Anzahl vorhandener Geräte und der vorhandenen Gewerke. Bei der Erstinstallation ist das Bussystem zunächst natürlich deutlich teurer als eine reguläre Elektroinstallation. Langfristig amortisieren sich die Kosten jedoch, da die Umrüstung auf/die Installation eines Bussystems unter anderem eine erhebliche Energieeinsparung ermöglicht. Aufgrund der Vielfalt der Systeme und der unterschiedlichen Grundvoraussetzungen (Größe des Hauses, Nachrüstung oder Einbau im Neubau, genauer Umfang der Gebäudeautomation etc.) ist es extrem schwierig, genaue Kostenangaben für Bussysteme zu machen. Für KNX Bussysteme für durchschnittliche Wohnflächen in Privatwohnungen zahlst du derzeit (je nach Anbieter und Standard) zwischen € 10.000 und 50.000.

Welche Vorteile hat ein Bussystems im Haus?

• Energie sparen: Dadurch, dass alle Vorgänge automatisiert ablaufen, kannst du jede Menge Strom und (andere) Betriebskosten sparen.
• Höchste Flexibilität: Wann immer du deine Raumaufteilung ändern möchtest, musst du das Bussystem lediglich entsprechend umprogrammieren.
• Zeitgleiche Nutzung von Sensor-Informationen: Die Informationen ein- und desselben Sensors können zeitgleich an beliebig vielen Stellen genutzt werden (zum Beispiel zum Ein- oder Ausschalten aller Lampen in einem Bürokomplex mit nur EINEM Signal).
• Leitungen sparen: Dadurch, dass alle Busteilnehmer an eine einzige Leitung angeschlossen werden, hast du einen deutlich geringeren Material- und Arbeitsaufwand.
• unkomplizierte Erweiterung: Ist die Busleitung einmal installiert, kannst du das System (fast) beliebig erweitern.
• moderne Elektronik in historischen Gebäuden: Mit einem Bussystem mit Powerline können selbst historische Gebäude automatisiert werden.
• Steuerung von außen: Ist dein Haus mit einem Bussystem ausgestattet, kannst du sämtliche Vorgänge von außen per Internet oder Telefon steuern.

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