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KNX Bus

KNX-Grundlagen Teil 1

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Vorteile und Funktionsweise eines KNX Bussystems gegenüber der herkömmlichen Elektroinstallation

 

Welche Möglichkeiten und Vorteile besitzt ein KNX Bussystem im direkten Vergleich zu konventionellen Installationen?

Bei welchen speziellen Anforderungen im Hinblick an die Funktionalität eines Gebäudes sind die Vorteile am größten?

In welchen Anwendungsbereichen wird der KNX-Bus eingesetzt und mit welchen anderen Systemen wird er vernetzt?

 

KNX Grundlagen

Die KNX-Grundlagen und die Notwendigkeit intelligenter Systeme

Gebäudeautomation, intelligente Gebäudetechnik und smart buildings sind keinesfalls Technologien einer fernen Zukunft.

Die KNX Grundlagen haben sich schon seit vielen Jahren etabliert. Mehr als 100.000 Projekte wurden bereits mit der ausgereiften Technik realisiert.

Bereits am Anfang der 90er Jahre entwickelten die führenden Hersteller elektrischer Installationstechnik einen Standard.

Mit diesem lassen sich elektrische Funktionen in Gebäuden auf eine moderne Weise realisieren. Durch das Computerzeitalter und die globale Vernetzung veränderten sich die Anforderungen an die Gebäude.

Die elektrischen Funktionen hängen immer mehr mit der Qualität und der Performance eines Gebäudes zusammen. Es kommen auch immer mehr elektrische Verbraucher in Gebäuden zum Einsatz und der Stromverbrauch ist in den letzten Jahren deutlich gestiegen.

Spezielle Systeme für die Klimatisierung, die Gebäudeüberwachung, die Beschattung und die Beleuchtung benötigen wesentlich mehr Strom. Im Hinblick auf die weltweite Klimadiskussion muss der Gebäudebetrieb auch immer energieeffizienter und somit auch umweltfreundlicher erfolgen.

 

Konventionelle Installationen erfüllen nicht die nötigen Voraussetzungen

Die konventionellen Installationen sind im Hinblick auf die Funktionalitäten stark begrenzt. Das Gleiche gilt auch für die Einsparmöglichkeiten von Strom und Steuern.

Im direkten Vergleich zu einem intelligenten KNX-Bus-System ist ein konventionelles System nicht in der Lage, besonders energieeffizient zu arbeiten. Die Funktionalitäten lassen sich bei einem klassischen System kaum variieren oder erweitern.

Dies wird besonders deutlich, wenn sich die Funktionalitäten nicht nur auf einen Raum, sondern raumübergreifend oder in einem ganzen Gebäude zum Einsatz kommen.

Soll ein Gebäude den modernen Anforderungen gerecht werden, dann benötigt es eine intelligente Installationstechnik. Intelligente Systeme, wie das KNX-Bussystem, können die Informationen und Aktionen im Hinblick auf die Stromverteilung trennen.

Zuerst werden die Steuerinformationen von speziellen Sensoren erfasst und in das informationstechnische System eingeleitet. Dort werden die Informationen verarbeitet und es wird zum Beispiel ermittelt, welche Informationen mit welchen Aktionen verbunden sind.

Durch die Adressierung werden die Informationen von den passenden Aktoren empfangen und von diesen direkt in die jeweilige Aktion umgesetzt.

 

KNX Grundlagen – Funktionsweise und Vorteile

Die ersten Systeme waren mit einem zentralen Prozessor ausgestattet und dieser erledigte die Informationsverarbeitung.

Der Nachteil an diesen Systemen waren die fehlende Flexibilität, die langen Leitungswege und das hohe Ausfallrisiko der Zentrale.

Aus diesem Grund waren die dezentralen Bus-Systeme, wie der KNX-Bus, die logische Weiterentwicklung. Dank kleiner Elektronikchips können die Sensorinformationen in der Nähe des Entstehungsorts erfasst werden.

Anschließend werden die Informationen ausgewertet und über ein festgelegtes Protokoll in das Informationsübertragungsmedium (Bus-Kabel) eingespeist.

An das Bus-Kabel sind alle Empfänger und Sender angeschlossen und haben jederzeit Zugriff auf die Informationen. Dank der nötigen Entkopplung von Aktion und Information ergaben sich neue Möglichkeiten.

Einer Information (Schalter S drücken) lassen sich verschiedene Aktionen (Lampe B anschalten, Lampe A ausschalten) zuordnen und diese können nachträglich verändert oder ergänzt werden.

Da diese Informationen an jeder beliebigen Stelle in einem Gebäude abgegriffen werden können, lassen sich mit einem KNX-Bussystem auch spezielle Funktionalitäten (Ausschalten aller Lampen im Gebäude) umsetzen.

Diese wären mit einem konventionellen System entweder gar nicht oder nur sehr umständlich möglich.

 

Der KNX-Bus ist ein vorteilhafter Standard

Am Anfang entwickelten diverse Hersteller parallel unterschiedliche Systeme.

Diese verfolgten zwar den gleichen Ansatz, unterschieden sich aber in vielen technischen Details. Erst als der Europäische Installationsbus (EIB) als Standard eingeführt wurde, der heute als KNX bekannt ist, schaffte die intelligente Gebäudetechnik ihren Durchbruch.

Der KNX-Bus ist ein offener Standard und bei diesem sind die physikalische und die logische Struktur genau festgelegt. Dadurch kann jeder Hersteller systemkompatible Produkte entwickeln.

Das KNX Bussystem nutzt zur Informationsübertragung eine Leitung, die aus 2 × 2 Adernpaaren besteht.

Durch das Zugriffsverfahren CSMA/CA werden Datenverluste verhindert. Übertragungen via Powernet oder Funk sind beim KNX Bussystem ebenfalls möglich.

Im Vergleich zu anderen Systemen besitzt das KNX Bussystem einen großen Vorteil. Im Bezug auf die Komplexität und Kosten benutzt dieser Standard die genau passenden Datenraten, Teilnehmeranzahlen und Protokolltypen.

Zusätzlich besitzt das System eine sehr hohe Betriebsstabilität. Fällt ein einzelner Teilnehmer aus, dann führt dies bei einem KNX-Bus nicht zu einem kompletten Ausfall des Systems.

 

Große Auswahl an Funktionalitäten und reibungsloser Betrieb

Mehr als 200 Unternehmen bieten über 4.000 Produktgruppen, die im KNX Bussystem eingesetzt werden können.

Alle Komponenten basieren auf den KNX Grundlagen und somit können sie problemlos miteinander verwendet werden. Diese große Auswahl bietet dem Anbieter eine riesige Vielfalt an unterschiedlichen Funktionalitäten.

Dank diesen lassen sich alle Gebäudefunktionen individuell steuern und überwachen. Die Funktionalitäten können nicht nur ein einzelnen oder mehreren Räumen zum Einsatz kommen, sie lassen sich auch im ganzen Gebäude verwenden.

Die KNX-Association ist eine wichtige Dachorganisation und hat ihren Hauptsitz in Brüssel. Sie überwacht die Entwicklung der passenden Software und die Interoperabilität der verschiedenen Geräte.

Durch diese strenge Überwachung wird sichergestellt, dass alle KNX-Bus-Produkte miteinander kompatibel sind und ohne Probleme funktionieren.

 

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Grundprinzip Bussystem

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Das KNX-Bussystem Grundprinzip einfach erklärt

 

KNX ist eine Bustechnik zum Einsatz in der Gebäudeautomation. Aus der Integration eines KNX Bussystem in die Elektroinstallation eines Gebäudes resultieren neben einem höheren Komfort eine erhöhte Flexibilität bei der Steuerung unterschiedlicher Geräte wie Beleuchtungselementen, Beschattungssystemen oder Fensteröffnern.

Bei KNX handelt es sich um einen offenen Standard. Ende 2003 wurde KNX in die EN 50090 übernommen. Die Akzeptanz als internationale Norm ISO/IEC 14543-3 erfolgte Ende 2006.

 

Unterschiede zwischen einem KNX Bussystem und herkömmlicher Elektroinstallation

Bei der allgemeinen Elektroinstallation handelt es sich um eine Installationsform, bei der Steuerfunktion und Energieverteilung fest verbunden sind. Die Steuerfunktion arbeitet über eine Parallel- oder Reihenschaltung. Der Nachteil einer herkömmlichen Elektroinstallation liegt im hohen Aufwand für nachträgliche Änderungen der bestehenden Schaltung. Dies gilt für die nachträgliche Änderung aller Steuerungsfunktionen.

Die KNX Bustechnik arbeitet auf zwei Ebenen. Im Gegensatz zur normalen Elektroinstallation trennt das Bussystem die Steuerung der Geräte und die Stromversorgung. Daraus ergeben sich zwei Netze. Ein Wechselstrom-Netz zur Stromversorgung und das Steuerungsnetz, der KNX Bus, das über eine 30 V Gleichspannung verfügt. Durch diese Trennung von Stromversorgung und Steuerung wird bei Bedarf die getrennte Verlegung der beiden Netze möglich.

Eine Variante für die vorwiegend nachträgliche Installation ist die Bustechnik Powernet-KNX, das zur Übermittlung der Steuersignale ein phasengekoppeltes Stromnetz verwendet.

 

Funktion und Programmierung der Bustechnik

Ein Bussystem steuert über die Aktoren, die als Steuerungsgerät dienen, die verschiedenen Verbraucher (Fenster, Beschattungssystem, Beleuchtung) an. Die Installation des Aktors erfolgt zwischen dem Verbraucher und dem KNX-Bus. Der KNX-Bus wiederum kommuniziert mit installierten Sensoren oder einem Computer, der zur Schaltungsregelung oder Auswertung von Sensordaten.

Diese Endgeräte übermitteln an den Bus die entsprechenden Daten, die vom Bus an den Aktor weitergeleitet werden. Die Aufgabe des Aktors ist, die Netzspannung für den angeschlossenen Verbraucher zu aktivieren oder zu deaktivieren. Durch die Aktivierung der Netzspannung wird beispielsweise ein Beschattungssystem eingefahren. Oder die Fenster werden geöffnet oder geschlossen.

Die Übertragungsrate eines Bussystems ist mit 9,6 kBit pro Sekunde so hoch, dass es theoretisch in der Lage ist, mehr als 60.000 Verbraucher gleichzeitig zu steuern. Vorausgesetzt, die Programmierung wird korrekt durchgeführt.

Bevor ein Bussystem in den Wirkbetrieb geht, muss es entsprechend den Anforderungen programmiert werden. Für diesen Zweck steht eine spezielle standardisierte Software zur Verfügung. Diese Engineering Tool Software (ETS) weist die unterschiedlichen Gruppenadressen zu und programmiert die in das System involvierten Teilnehmer.

Die Standardisierung und Bereitstellung dieser Software erfolgt durch die KNX Association, der Dachorganisation für KNX Bustechnik. Erst durch diese Standardisierung wird die Kompatibilität verschiedener Komponenten unterschiedlicher Hersteller gewährleistet.

 

 

Das KNX Bussystem und seine Strukturen

Die KNX Bustechnik weist eine physikalische und eine logische Struktur auf. Die physikalische Linie Struktur stellt die Aufteilung der KNX Bustechnik dar.

Die theoretische Aufteilung für ein Bussystem ohne Linienerweiterung sieht wie folgt aus:

 

  • 15 Bereiche mit jeweils Linien
  • 265 Teilnehmer pro Linie

 

 

Obwohl theoretisch 61.455 Busteilnehmer an einen KNX-Bus angeschlossen werden können, ist die Anzahl der Teilnehmer durch die vorhandene Spannungsversorgung auf 64 Teilnehmer pro Linie beschränkt. Durch die Installation von maximal drei Linienverstärkern kann eine Linie erweitert werden, wodurch pro Erweiterungslinie weitere 64 Teilnehmer möglich sind.

Die Hauptlinie und die Bereichslinie eines Bussystems werden als übergeordnete Linien angesehen und nehmen die Geräte mit Zentralfunktionen auf. Zu diesen Geräten zählen Aktoren, Sensoren und deren Schaltausgänge.

Die logische Struktur ist die frei programmierbare Struktur des Systems. Hier erfolgt die Verbindung von Aktoren und Sensoren über eine Gruppenadresse. Kommt es zu Abänderungen im Verbrauchersystem, kann diese Änderung über die Programmierung jederzeit neu eingepflegt werden und die aufwendige Neuinstallation von Leitungen entfällt.

 

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Bussystem Haus

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Welche Aufgaben und Vorteile hat ein (KNX) Bussystem im Eigenheim

 

 

Dank Bussystemen wird ein Haus immer intelligenter. Zum Teil sind es reine Komfortmerkmale, die ein Bussystem bietet. Oft sind es sicherheitsrelevante Maßnahmen, die über diese Systeme realisiert werden. Im optimalen Fall wird die Installation eines Bussystems bereits in die Planung vor dem Neubau integriert, um nachträgliche Nachrüstungen, die sich oft als sehr aufwendig gestalten, zu vermeiden.

 

Welche Vorteile bietet ein BussystemBussystem Kosten

Wird die Steuerung von Verbrauchern über die herkömmliche Elektroinstallation durchgeführt, können Steuerungsänderungen nur mit großem Aufwand durchgeführt werden. Ein weiterer Vorteil des Bussystems liegt in der Verbindung verschiedener Gewerke, wodurch die Intelligenz eines Hauses in hohem Maße zunimmt. Eine logische Verbindung ist die Verbindung von Heizung, Klimaanlage und Belüftung.

Die Vorteile eines Bussystems sind vielfältig. Da diese Systeme in der Lage sind, alle Arten elektrischer Verbraucher zu bedienen, sind dem Einsatz der Bustechnik kaum Grenzen gesetzt. Neben den hohen Komfort- und Sicherheitsmerkmalen liegen die Vorteile eines Bussystems in seiner hohen Flexibilität.

 

  • Der Wohnkomfort erhöht sich um ein Vielfaches.
  • Die verschiedenen Systeme sorgen für eine erhöhte Sicherheit im Haus.
  • Ein Bussystem unterstützt bei der Optimierung des Energieverbrauchs.
  • Die Verbindung von Gewerken optimiert Verbräuche.
  • Die nachträgliche Einbringung von Verbrauchern und eine Änderung der Steuerung ist ohne großen Aufwand möglich.

 

Bussystem Haus – Erhöhung des Wohnkomforts

Ein Bussystem führt zu einer beeindruckenden Erhöhung des Wohnkomforts. Ein wichtiger Part ist die Lichtregelung. Durch die Programmierung des Bussystems bestimmen Sie, in welchem Raum sich welche Beleuchtung einschaltet. Das Bussystem sorgt ab einer bestimmten Uhrzeit für gedimmtes Licht im Wohnbereich und regelt über Helligkeitssensoren automatisch die Außenbeleuchtung.

Legen Sie Audio- und Videodateien zentral ab. Auf Wunsch hören Sie Ihre Lieblingsmusik im Wohnzimmer, Arbeitsraum, Schlafzimmer oder Badezimmer. Sie haben die Wahl, spontan zu entscheiden, ob Sie Ihren Lieblingsfilm gemütlich vom Bett aus genießen oder im Wohnzimmer. Durch die zentrale Speicherung können die gewünschten Musikstücke und Filme von jedem Ort im Haus abgerufen werden.

Ein weiteres der zahlreichen Komfortmerkmale, die sich als Vorteil eines Bussystem präsentieren, ist die automatisierte Steuerung von Rollläden und Beschattungssystemen. Bei Einbruch der Dämmerung werden Rollläden automatisch nach unten gelassen. Über Temperatursensoren werden im Sommer südseitig gelegene Fensterfronten, Wintergarten und Terrasse automatisch beschattet. Ein Bussystem sorgt für optimales Raumklima und schließt und öffnet die Fenster, wenn es nötig ist.

 

 

Bussystem Haus – Sicherheit vor Gefahren, Einbruch und Diebstahl

Ein weiterer Vorteil eines Bussystems liegt in der Erhöhung der persönlichen Sicherheit im Haus. Die Aktivierung der Videoüberwachung wird über ein Bussystem genauso gesteuert wie die Alarmanlage und die Zutrittskontrolle. Im optimalen Fall werden die System gewerkübergreifend über das Bussystem verbunden.

Wird das Haus verlassen und die Eingangstür versperrt, aktiviert das Bussystem die Alarmanlage und die Videoüberwachung. Gleichzeitig werden eventuell noch offene Fenster automatisch geschlossen. Spezielle Sensoren an den Fenstern informieren das Bussystem über Eingriffe wie das Zerschneiden von Glas oder Aushebelungsversuche am Rahmen.

Steht das Haus über einen längeren Zeitraum leer, sorgt das Bussystem durch

 

  • unregelmäßiges Einschalten der Beleuchtung in unterschiedlichen Räumen,
  • die automatische Bedienung der Rollläden,
  • automatisches Öffnen und Schließen der Fenster

 

für hohe Sicherheit während Ihrer Abwesenheit. Aus diesen Maßnahmen resultiert ein hoher Schutz gegen Einbrüche und Diebstahl.

Ein weiterer sicherheitsrelevanter Punkt ist die Anbringung von Sensoren im Bereich von mit Gas betriebenen Heizungsanlagen. Im Fall eines unbemerkten Gasaustrittes aktiviert das Bussystem die Belüftungsanlage oder öffnet die Fenster und verhindert dadurch die Gefahr einer Gasexplosion.

 

 

Optimierung des Energieverbrauchs durch die Vorteile eines Bussystem

Durch die gewerkeübergreifenden Lösungen, die ein Bussystem anbietet, optimieren Sie nicht nur Komfort und Sicherheit, sondern zusätzlich den Energieverbrauch. Die optimale Regelung der Heizung wird vom Bussystem genauso übernommen wie die korrekte Belüftung. Im Zusammenspiel mit der Zutrittskontrolle wird die Raumtemperatur nach unten reguliert. Kurz vor Ihrem Eintreffen regeln Sie die Heizung über Ihr Smartphone auf die von Ihnen gewünschte Raumtemperatur.

Vor allem durch die Steuerung über Smartphones bietet ein Bussystem noch wesentlich mehr an Möglichkeiten, Wohn- und Freizeitkomfort, Sicherheit und Energieverbrauch zu optimieren.

 

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