Intelligentes Zuhause – Haussteuerung mit Smart Home
1. Definition: Was ist „Smart Home“?
Der englischsprachige Begriff „Smart Home“ bedeutet wörtlich übersetzt „intelligentes Zuhause“. Gemeint ist damit ein Haus oder eine Wohnung, in denen verschiedene elektronische Geräte miteinander vernetzt und fernsteuerbar sind. Ziele sind Erhöhung von Komfort und Lebensqualität, Energieeffizienz und Sicherheit.
Beispiele für Smart-Home-Lösungen sind die Kopplung von Bewegungsmeldern mit der Heizungssteuerung, die Programmierung bestimmter Szenarien in der Kombination von Unterhaltungselektronik und Raumbeleuchtung oder der Versand von Alarmmeldungen von Rauchwarnmeldern und Wasserdetektoren auf ein Smartgerät. Nach ersten kabelgebundenen Varianten, zum Beispiel über vorhandene Stromleitungen, kommen heute weitestgehend drahtlose Kommunikationsnetze zum Einsatz.
Intelligentes Zuhause: Entscheidend ist die Möglichkeit, die Geräte nach einem gemeinsamen Standard in das Netz zu integrieren und dort bidirektional zu kommunizieren, also Daten und Steuerbefehle sowohl zu empfangen als auch zu senden.
2. Sensoren & Aktoren: Wie „denkt“/funktioniert das Smart Home?
Ein intelligentes Zuhause (Smart Home) kann durch Befehle gesteuert werden. Diese kommen von speziellen Systemschaltern, von Standardschaltern, mit denen man Impulse zum Beispiel per „Doppelklick“ im Stromnetz versenden kann, selbstverständlich von Smartphone oder Tablet, zunehmend aber auch durch Sprache oder Gesten, die von Mikrofonen bzw. Kameras erkannt werden.
Idealerweise gibt es viele automatisierte Abläufe. Dazu sind die angeschlossenen Geräte auf Informationen angewiesen. Sensoren liefern beispielsweise Daten zur Außen- und Raumtemperatur, zur Luftfeuchtigkeit, zur Beleuchtungssituation (etwa bei Einbruch der Dämmerung), über die Anwesenheit von Personen durch Ultraschall- oder Wärmemelder, außerdem Sicherheits-Equipment wie Rauch‑, Gas- und Wassermelder und Magnetkontakte an Türen und Fenstern. Das Gegenstück zum Sensor ist der Aktor, auch Aktuator genannt. Der Begriff stammt eigentlich aus der Roboter-Technik und bezeichnet dort die beweglichen Teile des Robots, also zum Beispiel Räder und Greifarme.
Übertragen auf Smart Home sind mit Aktoren alle Geräte gemeint, die elektrische Steuerimpulse in Aktionen übersetzen, also beispielsweise Lichter ein- oder ausschalten, Heizungen auf- oder abdrehen, die Musikanlage in Gang setzen oder einen Alarmton senden. Die Verknüpfung von Sensoren und Aktoren erfolgt über eine Steuerzentrale.
3. Welche Rolle spielt die Smart-Home-Zentrale?
Intelligentes Zuhause: Die Smart-Home-Zentrale ist das Hirn, in der die Informationen der Sensoren und die manuell erteilten Befehle zusammenlaufen, interpretiert und von dort als Steuerimpulse an die Aktoren weitergeleitet werden. Sie wird auch Basisstation oder Bridge (Brücke) genannt. Jedes Gerät im Smart-Home-System ist per Kabel oder Funkstrecke mit der Zentrale verbunden.
Kabel können speziell dafür verlegte Bus-Kabel sein, die auch als extra dünne Flachkabel mit nur 0,3 mm Dicke erhältlich sind. Sie können unsichtbar unter Tapeten verschwinden, ohne dass man Schlitze in den Putz klopfen müsste. Auch die vorhandenen Stromkabel sowie Ethernet-Kabel zur Verbindung von Computern sind geeignet. Bei den funkbasierten Systemen gibt es neben dem oft im Haushalt bereits vorhandenen WLAN einige Alternativen wie Z-Wave, EnOcean oder ZigBee, die sich durch die genutzten Frequenzen unterscheiden.
Als Sprache dieser Netze hat sich der Standard KNX international durchgesetzt. Damit versteht die Smart-Home-Zentrale auch die Signale von Geräten fremder Hersteller und umgekehrt.
4. Wie kann man verschiedene Smart-Home-Lösungen miteinander kombinieren?
Jeder Hersteller setzt bei den Geräten seines Smart-Home-Systems unterschiedliche Schwerpunkte, die zu individuellen Stärken und Schwächen führen. Deswegen ist es aber nicht nötig, auf die Vorteile einer vollständigen Vernetzung zu verzichten und unwirtschaftliche Insellösungen zu schaffen.
Achten Sie darauf, dass die Zentrale mit möglichst vielen Standards zurechtkommt, ohne dass eine aufwendige Anpassung nötig ist. Offene und modulare Systeme erleichtern die Integration zusätzlicher Komponenten und das Definieren von Szenarien, an denen Sensoren und Aktoren aus verschiedenen Welten beteiligt sind.
Wer sich mit Programmierung ein wenig auskennt, sollte zudem Hardware verwenden, die mit Open-Source-Verwaltungssoftware wie openHAB kompatibel ist. Damit lassen sich Geräte unterschiedlicher Hersteller bequem zentral managen.
Berücksichtigen Sie bei der Planung auch bereits vorhandene Installationen, insbesondere den DSL-Router. In vielen Haushalten ist bereits eine Fritz!Box von AVM vorhanden, die sich für Smart Home nutzen lässt.
5. Auf welche Arten lässt sich das Smart Home steuern?
Ein wesentlicher Nutzen von einem intelligenten Zuhause (Smart Home) liegt in der Automatisierung von Abläufen. Die Steuerung erfolgt über die Daten, die von Sensoren empfangen und von der Zentrale in Befehlssequenzen umgewandelt werden. Bei abnehmender Helligkeit wird Licht eingeschaltet, bei steigender Außentemperatur das Wasser im Heizungsvorlauf weniger stark erwärmt. Wunsch der Nutzer ist es aber auch, bestimmte einzelne Aktionen oder Szenarien manuell auslösen zu können – entweder im smarten Zuhause oder aus der Ferne.
Eine Heizung, die manuell hochgefahren wird, wenn Sie sich am Arbeitsplatz auf den Heimweg machen, ist unter den Gesichtspunkten der Energieeffizienz und des Komforts einer rein zeitgesteuerten Regelung deutlich überlegen. Die Fernsteuerung erfolgt über eine App auf einem Smartgerät, also Smartphone oder Tablet. Auch innerhalb des Hauses ist der Zugriff per App selbstverständlich möglich. Das Handy wird zur Fernbedienung für Lampen, Jalousien, TV und Kaffeemaschine.
Auf die Dauer ist es aber lästig, eine App zu starten, nur um das Licht einzuschalten, vor allem bei mehreren Bewohnern. Smarte Schalter lassen sich auch in Bestandsbauten leicht nachträglich auf Putz montieren und drahtlos einbinden. Die Stromversorgung erfolgt über eine Batterie. Sogar vorhandene konventionelle Schalter sind mit erweitertem Funktionsumfang nutzbar.
Sehr praktisch – und eindrucksvoll für Besucher – ist die Steuerung über Sprachassistenten wie Siri, Alexa oder Google Home. „Alexa, ich möchte einen Film schauen“ schaltet den Beamer ein, fährt die Leinwand herunter, dimmt das Licht, schließt die Jalousien und erhöht vielleicht sogar die Raumtemperatur, damit Sie auf der Couch nicht frieren.
Alternativ zu Sprachbefehlen ist auch eine Gestensteuerung denkbar. Dies setzt aber eine Kamera voraus und funktioniert zum Beispiel in einem abgedunkelten Raum nicht zuverlässig.
Wie lässt sich ein „normales“ (intelligentes) Zuhause“ nachrüsten?
Intelligentes Zuhause (Smart Home) ist längst nicht nur ein Thema für Neubauten. Vorhandene Wohnungen und Häuser lassen sich leicht nachrüsten, ohne Dreck und hässliche Kabel. Ohne Kabel kommen Sie aus, wenn Ihre Wohnung mit einem Funknetz abgedeckt ist. Ein WLAN-Router, mit dem Sie auch die Internetversorgung sicherstellen, erfüllt diesen Zweck.
Falls das WLAN nicht in jede Ecke oder bis auf die Veranda reicht, setzen Sie Repeater ein. Funkschalter lassen sich problemlos auf Putz anbringen. Sie brauchen nicht einmal einen Stromanschluss, aber dafür eine Batterie, die regelmäßig gewechselt werden muss. Man kann sie zum Beispiel auch per Klemme oder Magnethalter abnehmbar gestalten und hat dadurch Schalter und Fernbedienung in einem.
Auch ganz simple elektrische Geräte lassen sich integrieren für ein intelligentes Zuhause. Dazu werden Funksteckdosen einfach in vorhandene Steckdosen eingesteckt, so wie früher die Zeitschaltuhren. Mit ihnen lassen sich alte Geräte fernsteuern, vorausgesetzt, sie vertragen das „brutale“ Schalten per Stromzufuhr. Stehlampen, Kaffeemaschinen und Toaster sind da sicher unempfindlich, eine moderne HiFi-Anlage wird eine solche Behandlung aber eher übelnehmen.
Mechanische Taster wie beim alten Radio-Kassettenrekorder sind ein ziemlich sicheres Zeichen, dass die Schaltung funktioniert. Sie können es auch einfach testen, indem sie den Netzstecker ziehen, das Gerät einschalten und dann wieder mit dem Strom verbinden. Läuft es dann, klappt es auch mit der Funksteckdose. Achten Sie auf mögliche Brandgefahren – Toaster oder Backofen sollten nur unter Aufsicht betrieben werden.
Eine kabelgebundene Alternative ist das vorhandene Stromnetz. Das funktioniert aber nur, wenn alle Steckdosen und Lichtschalter im selben Stromkreis hängen. Dann lassen sich aber auch komplexere Vorgänge wie Dimmen oder Regulierung einer Lichtfarbe mit einem einfachen Kippschalter realisieren.
Mehrfaches Ein- und Ausschalten in kurzer Folge – sozusagen der Doppelklick oder Dreifachklick am Schalter – wird von einem smarten Leuchtmittel als Befehl interpretiert, einen definierten Vorgang zu starten oder zu stoppen.
Auf der Webseite www.homenext.de gibt es noch mehr Informationen rund um das intelligente Zuhause sowie ein kostenloses E-Book über Smart Home.
