Was ist ein Smart Home: Funktionsprinzip und Aufbau + Projekterstellung und Tipps zur Montage

Zahlreiche technische Systeme, die unter dem gemeinsamen Namen „Smart Home“ zusammengefasst sind, bieten den Nutzern ein hohes Maß an Komfort und Sicherheit. Es gibt jedoch Hunderte von Varianten solcher Geräte, die grundlegend unterschiedliche Aufgaben lösen.

Versuchen wir gemeinsam, alle Feinheiten zu verstehen und zu begreifen, was ein Smart Home ist, und gehen wir dann zu praktischen Schritten über, die den Wohnkomfort erhöhen. Denn teure Komponenten lassen keinen Raum für Fehler.

Was stellt ein solches System dar?

Jedes elektronische Set, das für ein Smart Home hergestellt wird, ist eine hochmoderne Ausrüstung. Es ist für automatisierte und meist zentralisierte Kontrolle, flexible und präzise Steuerung der Kommunikationssysteme einer Wohnung oder eines Hauses ausgelegt.

Die grundlegenden Funktionen eines Smart Homes

Die intelligenten Steuerungseinheiten eines Smart Homes sind in der Lage, ein optimales Raumklima in der Wohnung oder im Haus zu schaffen.

Dabei werden zur Lösung dieser Aufgabe alle Heizgeräte, Klimaanlagen, Split-Systeme, Filter, Ozonisatoren und andere ähnliche Geräte gesteuert.

Der Kern des Prozesses ist folgender: Die mit Prozessoren ausgestatteten Steuerzentren erhalten die Messergebnisse der chemischen Zusammensetzung der Luft, ihrer Temperatur und Luftfeuchtigkeit und geben Signale an die erforderlichen Konstruktionselemente.

Wenn also der Raum gekühlt werden muss, wird ein Befehl zum Einschalten der Klimaanlage gegeben, während gleichzeitig alle Heizgeräte ausgeschaltet werden, falls diese in Betrieb waren. Das heißt, die Steuerungseinheiten der Systeme gewährleisten auch die Koordination aller ausgeführten Prozesse.

Weitere Informationen darüber, wie die Klimakontrollsystem funktioniert und welche Besonderheiten bei der Auswahl zu beachten sind, finden Sie hier.

Moderne intelligente Systeme für Räume sind Automatisierungssätze, die es ermöglichen, den Lebensstandard erheblich zu verbessern und Strom zu sparen, und zwar um beeindruckende 30–40 %. Man sollte jedoch bedenken, dass sich die Anschaffung aufgrund der nicht unerheblichen Kosten der Geräte erst nach vielen Jahren intensiver Nutzung amortisiert.

Ein ‚Smart Home‘ in der gehobenen Ausstattung kann gleichzeitig mehrere Hundert Geräte steuern, die zu folgenden Systemen gehören:

• Beleuchtung, und zwar sowohl innen als auch außen;
• Notstromquellen, die sowohl Akkus als auch Generatoren sein können;
• Energieverbrauchsüberwachung;
• Heizung, Luftkühlung;
• Beheizung einzelner Gebäudeelemente (Regenwasserabläufe, Treppenstufen);
• Wasserversorgung;
• Abwasserentsorgung;
• Filterung;
• Erkennung von Notfallsituationen (Gas- und Wasserlecks, Probleme im Stromnetz);
• Überwachung.

Außerdem kann die Steuerung von Alarmanlagen, Überwachungskameras und vielen anderen Geräten erfolgen, zu denen sogar Vorhänge, Fenster, Fernseher, Audio- und Videogeräte gehören, die in der gesamten Wohnung oder im Haus installiert sind.

Die Funktionalität und andere Eigenschaften jedes intelligenten Systems können an beliebige Bedingungen angepasst werden, was die Schaffung eines flexiblen Steuerungssystems für die gesamte Haushaltselektronik, Heizgeräte, Klimaanlagen, Beleuchtung und alle anderen Geräte ermöglicht.

Die Prozesse selbst können sowohl häufig benötigt als auch selten oder einmalig sein. Zu den Ersteren zählen beispielsweise die Steuerung der Temperatur, der Helligkeit der Beleuchtung und viele andere.

Zur zweiten Kategorie gehört die Einstellung individueller Warm- oder Kaltluftströme. Zum Beispiel solche, die die Füße von Nutzern wärmen können, die an Winterabenden fernsehen.

Eine Besonderheit moderner Smart-Home-Systeme ist, dass mit ihrer Hilfe in allen Räumen der Wohnung oder des Hauses unterschiedliche Modi eingestellt werden können. Beispielsweise kann die Temperatur im Kinderzimmer am höchsten und im Flur am niedrigsten sein, da dieser praktisch keine Heizung benötigt.

Gleichzeitig kann das System im Badezimmer regelmäßig gegen hohe Luftfeuchtigkeit und in der Küche gegen Luftverschmutzung vorgehen.

Die Elektronik kann auch viele nützliche Kleinigkeiten berücksichtigen. Beispielsweise kann sie abends automatisch eine höhere Temperatur im Schlafzimmer sicherstellen als morgens, da solche Eigenschaften zu einer erholsamen Ruhe und einem leichten Aufwachen beitragen.

Als besonders effektiv gelten komplexe Systeme, die alle wichtigen Prozesse steuern können.

Aber auch einfache Gerätesätze, die nur eine Funktion erfüllen, weisen Merkmale eines Smart Homes auf. Dazu gehört beispielsweise ein Prozessor, der das Ein- und Ausschalten einer in der Datscha installierten Heizung steuert.

Ein in das Stromnetz eingebauter Dimmer, der die Helligkeit der Lampen regelt und gleichzeitig den Stromverbrauch senkt, gehört ebenfalls zur intelligenten Ausstattung.

Wie funktioniert und ist die System aufgebaut?

Versuchen wir zu verstehen, wie das heute gefragte Smart-Home-System funktioniert und wie es beschaffen ist. Die Grundlage jedes intelligenten Gerätepakets ist ein Prozessor, der einen recht leistungsstarken und modernen Computer darstellt.

Die Effizienz wird durch die Software mit Dutzenden oder sogar Hunderten von vorinstallierten Modi gewährleistet, die zu den am meisten gefragten gehören.

In vielen Fällen bleibt den Benutzern daher lediglich, die erforderlichen Parameter, z. B. die Temperatur usw., einzugeben und das gewünschte Programm zu aktivieren.

Anschließend überwacht das Steuergerät durch Vergleich der Ist-Werte mit den programmierten Soll-Werten. Alle erforderlichen Informationen stammen von den internen Steuereinheiten der zum System gehörenden Geräte, von Controllern und Sensoren, die in jedem Raum installiert sind.

Das grundlegende Funktionsprinzip jedes intelligenten Systems besteht darin, Komfort, Flexibilität und einfache Bedienung aller im Haus installierten Geräte zu gewährleisten. Dies geschieht mit dem Ziel, die Notwendigkeit der Benutzereingriffe auf ein Minimum zu reduzieren und die Effizienz, Wirtschaftlichkeit und Betriebssicherheit zu erhöhen. Das heißt, der Benutzer sollte Nutzen und Freude aus der Tätigkeit des Systems ziehen, ohne ihm dabei fast Beachtung schenken zu müssen.

Wenn die in Echtzeit erfassten Daten nicht mit den eingestellten Werten übereinstimmen, sendet das Steuergerät entsprechende Befehle, um Korrekturen vorzunehmen. Dabei gewährleisten alle Befehle einen koordinierten Betrieb der Geräte.

Das heißt, um die Temperatur in einem gewünschten Raum zu erhöhen, wird zuerst die Klimaanlage ausgeschaltet und erst dann die Heizung eingeschaltet. Dies ermöglicht eine Energieeinsparung von bis zu 40 % und vermeidet zudem eine gefährliche kritische Netzbelastung.

Varianten des Smart Homes

Die Hersteller berücksichtigen die Bedürfnisse verschiedener Benutzergruppen; daher ist der Markt mit unterschiedlichen Arten von intelligenten Geräten gesättigt.

Es gibt folgende Varianten:

• kabelgebunden;
• drahtlos.

Im ersten Fall werden die Steuereinheit, die Stellsensoren, Stellmotore, Controller und andere Konstruktionselemente über Kabel miteinander verbunden.

Der Vorteil dieser Methode ist die hohe Ausführungstreue der Befehle. Das bedeutet, dass eine Überlastung der Datenbusse durch eine hohe Anzahl von Signalen praktisch ausgeschlossen ist. Darüber hinaus gewährleisten Glasfaserkabel eine hohe Reaktionsgeschwindigkeit.

Als größter Nachteil gilt die aufwändige Installation, da eine große Anzahl von Kabeln verlegt und vor den Blicken versteckt werden muss.

Dies führt auch zu erheblichen Zusatzkosten für die erforderlichen Baumaterialien, daher ist der optimale Zeitpunkt für die Installation von Kabelanlagen die Durchführung von Renovierungsarbeiten in den Räumen.

Auch das Verlegen der Kabel ist arbeitsintensiv, sodass für diesen Vorgang recht viel Zeit aufgewendet wird.

In jeder Wohnung gibt es Geräte, um verschiedene Aufgaben zu lösen – Räume zu heizen, zu beleuchten, Sicherheit zu gewährleisten usw. Und ein Smart Home kann alle genannten Funktionen übernehmen oder jede einzelne steuern. Welche Methode optimal ist, muss der Benutzer in jedem Einzelfall entscheiden. Dies zeigt auch, dass wichtige Vorteile jedes intelligenten Systems Flexibilität und Anpassungsfähigkeit sind.

Drahtlose Varianten der Geräte zeichnen sich dadurch aus, dass die Verbindung zwischen den Bauteilen über Funkwellen erfolgt, wobei entsprechende Kommunikationsmittel verwendet werden.

Ein wichtiger Vorteil dieser Gerätevariante ist die einfache Montage. Dabei ist es nicht nötig, die Raumstruktur zu verändern oder für Baumaterialien auszugeben, was die Installation zu einem leichten und schnellen Vorgang macht.

Der Hauptnachteil drahtloser Systeme ist die Art der Verbindung zwischen den Komponenten. Denn Funkwellen schränken deren Funktionalität erheblich ein, außerdem müssen relativ häufig die Batterien ausgetauscht werden, was unpraktisch ist und regelmäßige Kosten verursacht.

Eine weitere Klassifizierung von Smart-Home-Systemen nach der Steuerungsart – es kann sich um eine zentrale oder dezentrale Variante handeln.

Obwohl die Zentralisierung der Steuerung einer der wichtigsten Vorteile eines solchen Gerätesets ist und es in den meisten Fällen zu dieser Variante gehört, haben dezentrale Systeme ebenfalls ihre Daseinsberechtigung.

Der Grund ist, dass diese Methode es ermöglicht, die Folgen des Ausfalls einer einzelnen Komponente des Smart Homes auszugleichen.

Auch die Verwendung von Subsystemen mit verschiedenen Steuereinheiten kann die Zuverlässigkeit wichtiger Funktionen erhöhen.

Zum Beispiel: Wenn der Eigentümer der Räumlichkeiten diese zuverlässig vor unbefugtem Eindringen schützen möchte, ist die Verwendung zweier dezentraler Systeme eine praktischere Lösung als eines zentralen Systems.

Viele glauben, dass die zentrale Steuerung aller Hausgeräte ein wichtiger Vorteil und eine Besonderheit des Smart Homes ist. Diese Behauptung ist jedoch nicht immer zutreffend, da einzelne dezentrale Systeme die Sicherheit, Zuverlässigkeit und Effizienz der intelligenten Steuerung erhöhen können. Beispielsweise ist es vorteilhaft, Sicherheitssysteme (wie auf dem Foto gezeigt) und Systeme zur Erkennung von Notfällen separat zu halten.

Der Hauptnachteil der gleichzeitigen Verwendung mehrerer Smart-Home-Systeme ist die Komplexität bei der Konfiguration und Inbetriebnahme.

Dies geschieht, weil die Anzahl der Komponenten zunimmt – jedes dezentrale System verfügt über einen eigenen Prozessor, was bei der Interaktion oder der Bedienung durch den Benutzer oft zu Verwirrung führt. Zudem führt diese Eigenschaft zu einer Verteuerung des Gerätesets.

Daher wird empfohlen, dezentrale Systeme nur in Einzelfällen einzusetzen, wenn die Vorteile eindeutig gegenüber den Nachteilen überwiegen.

Eine wichtige Besonderheit ist die Unterteilung nach Protokollarten, die wie folgt sein können:

• offene;
• geschlossene.

Zur ersten Kategorie zählen Systeme, die über eine von verschiedenen Herstellern genutzte Sprache gesteuert werden.

Die Vorteile dieser Art von Ausstattung sind Funktionalität, Verfügbarkeit und Vielseitigkeit, was eine beeindruckende Auswahl an Komponenten bietet, die integriert werden können. Allerdings müssen sie oft vorher für den gemeinsamen Einsatz angepasst werden, was jedoch Fehler nicht ausschließt.

Als geschlossene Systeme gelten solche, die über eine von nur einem Hersteller entwickelte und genutzte Sprache gesteuert werden, was ermöglicht, nur die von ihm entwickelten und hergestellten Komponenten in das Set aufzunehmen.

Dies verringert die Funktionalität und Vielseitigkeit, sorgt jedoch für eine hohe Kompatibilität der Geräte und Apparate.

Schema des intelligenten Steuerungssystems

Jedes Set für ein Smart Home gleicht einem Baukasten, aus dem alles Mögliche zusammengestellt werden kann.

Daher wird ein Benutzer, der eine bestimmte Variante zu Hause installieren möchte, kaum ein passendes Schema für seine häuslichen Gegebenheiten finden. Zum Beispiel ein Standard-Schema für eine 3-Zimmer-Wohnung oder ein Haus mit bestimmter Fläche und Stockwerkzahl.

Jede Räumlichkeit hat ihre Eigenheiten und ihre Besitzer haben eigene Vorlieben und ein eigenes Budget. Infolgedessen werden unterschiedliche Steuerorgane und Aktoren eingesetzt.

Das erforderliche Schema muss selbst oder mit Hilfe von Fachleuten erstellt werden. Ausnahmen können die einfachsten Varianten eines Smart Homes oder dezentrale Systeme sein, die ebenfalls nicht komplex sind.

Ein Beispiel ist die Installation eines Dimmer im Stromnetz zusammen mit einem Bewegungsmelder, da diese Konfiguration standardisiert und daher in allen Fällen gleich ist.

Diejenigen, die ein intelligentes System selbst zusammenbauen möchten, sollten wissen, dass sie über bestimmte Fähigkeiten und Kenntnisse in verschiedenen Bereichen verfügen müssen. Zum Beispiel zeigt das Foto eine grafische Benutzeroberfläche, mit der gesteuert, überwacht und die erforderlichen Informationen abgerufen werden können. Und sie wird für jeden Fall individuell durch Programmierung erstellt.

Aber selbst in diesem und ähnlichen Fällen wird empfohlen, sich an Fachleute zu wenden. Der Grund dafür ist, dass alle Systeme mit Strom betrieben werden und grobe Fehler zu Bränden, Stromschlägen oder Schäden an teuren Bauteilen führen können.

Empfehlungen zur Selbstmontage

Da intelligente Systeme teuer sind und ihre Installation zusätzliche, nicht unerhebliche Kosten verursacht (bis zu 50 % des Gerätepreises), kann der Selbsteinbau erheblich Geld sparen.

Außerdem bereitet diese Arbeit Freude, daher kann die Montage eines Smart Homes mit eigenen Händen, beginnend mit der Projekterstellung, als Hobby betrachtet werden.

Einer der wichtigsten Ratschläge für diejenigen, die ein intelligentes System selbst zusammenbauen möchten, ist, dass der Arbeitsbeginn durch die Erstellung eines Projekts vorbereitet werden sollte. Denn dieses hilft, viele Besonderheiten und Feinheiten zu erkennen und somit Fehler zu vermeiden.

Es ist jedoch zu beachten, dass nicht jeder interessierte Benutzer in der Lage ist, ein solches System selbst zu installieren – dafür ist eine ganze Reihe von Kenntnissen und Fähigkeiten erforderlich.

Dazu gehören:

1. Fachkenntnisse im Umgang mit Elektrogeräten. In diesem Bereich sind umfassende Kenntnisse erforderlich, wie z. B. grundlegende Fertigkeiten zur sicheren Verbindung von Bauteilen und Kabeln. Auch die Fähigkeit, Schalttafeln zu montieren, das Verständnis der Steuerungsprinzipien moderner Elektrogeräte und ähnliches werden benötigt. Die Kenntnis der Sicherheitsvorschriften ist ebenfalls obligatorisch.
2. Programmierkenntnisse, und zwar für verschiedene Betriebssysteme. Sie sind erforderlich, da bei jeder Installation eines intelligenten Systems eine grafische Benutzeroberfläche erstellt werden muss, über die später die Steuerung erfolgt.
3. Kenntnisse der Grundlagen moderner Automatisierungssysteme. Das heißt, man sollte zumindest die Arten von Steuerungen, deren Ein-/Ausgänge verstehen und wissen, welche Sensoren und andere Geräte damit verwendet werden dürfen usw.
4. Verständnis der Systemabläufe im Ganzen und aller einzelnen Teile.

Wenn alle genannten Kenntnisse und Fähigkeiten vorhanden sind, ist es notwendig, zu den vorbereitenden Schritten überzugehen. Zunächst ist es wichtig, die Aufgaben zu definieren, die das Geräteset lösen soll.

Ein wichtiger Punkt bei der Eigenmontage eines Smart Homes ist die Notwendigkeit einer hohen Installationsqualität. Wenn dies ignoriert wird, kann dies zu einer fehlerhaften Funktion des gesamten Gerätesatzes, einer Verringerung des Brandschutzes und anderem führen.

Danach sollte geklärt werden, ob dies technisch umsetzbar ist – ob das Stromnetz ausreicht und die Eigenschaften der Komponenten ausreichend sind. Außerdem sollte die Wohnung auf geeignete Montageorte untersucht werden. Auch muss klar sein, ob genügend Geld für den Kauf vorhanden ist.

Und danach kann mit der Erstellung des Arbeitsprojekts für das zukünftige System begonnen werden.

Während die Untersuchung der Räumlichkeiten zur Ermittlung optimaler Montageorte für einzelne Teile des Smart-Home-Sets auch ohne Kenntnisse und Erfahrung auf diesem Gebiet selbst durchgeführt werden kann, sollte man sich an die Projektentwicklung nur mit Fachkenntnissen heranwagen.

Wenn Sie keine Erfahrung haben und sich Ihrer Fähigkeiten nicht sicher sind, wenden Sie sich vor dem Vorgang oder danach zur Überprüfung am besten an Fachleute. Dies verringert die Wahrscheinlichkeit von Fehlern, späteren finanziellen Verlusten und anderen Unannehmlichkeiten.

Auch wenn Sie über ausreichende praktische Fähigkeiten und Kenntnisse verfügen, ist es ratsam, sich mit den einfachsten Varianten an intelligente Systeme heranzutasten.

Das heißt, Sie sollten ein Set erwerben, das einen Controller, einen Satz Sensoren und andere Geräte enthält, mit denen eine bestimmte wichtige Aufgabe gelöst werden kann.

Zum Beispiel die Kontrolle von Wasserlecks, die Videoüberwachung oder die Regulierung der Lichthelligkeit. Und dann sollten Sie sich eingehend mit allen Besonderheiten vertraut machen.

Der beschriebene Ansatz ermöglicht es, praktische Erfahrungen zu sammeln, qualifizierte Fachkräfte zu finden, die effektive Hilfe leisten können, und darüber hinaus erhebliche finanzielle Verluste zu vermeiden, selbst wenn das Interesse an dem intelligenten System nachlässt oder etwas nicht nach Plan verläuft.

Wenn Sie sich entschieden haben, das System selbst zusammenzubauen, beginnen Sie mit den einfachsten Varianten. So sammeln Sie Erfahrung und erkennen, ob Sie solche Arbeiten weiterhin durchführen möchten, wobei die Kosten minimal sind.

Für den ersten eigenen Versuch, ein intelligentes System zusammenzubauen, empfiehlt es sich, Geräte zu erwerben, die von Controllern wie Beckhoff, Siemens, OWEN und anderen ähnlichen gesteuert werden. Diese sind frei programmierbar, einfach zu bedienen und für verschiedene Aufgaben geeignet.

Wenn Sie zusammen mit einem der genannten Controller ein spezielles Softwarepaket verwenden, das für die Steuerung des Systems über einen Windows-Computer, ein Tablet oder ein Smartphone mit iOS oder Android ausgelegt ist, können Sie die Szenarien problemlos ändern.

Und auch die Schnittstelle schnell umgestalten, unnötige Elemente entfernen und neue Konstruktionselemente hinzufügen.

Dabei kann all das Genannte jeder Benutzer selbst durchführen, selbst mit grundlegenden Programmierkenntnissen. Ein Beispiel für eine Verwaltungssoftware ist Easy Home, die mit allen oben genannten gängigen Betriebssystemen kompatibel ist.

Fazit und nützliche Videos zum Thema

Das erste Video bietet die Möglichkeit, sich mit den Funktionen eines Smart Homes vertraut zu machen, wie solche einfachen Systeme ausgestattet werden und wie man dies selbst tun kann.

Das nächste Videomaterial widmet sich ebenfalls der Installation intelligenter Systeme mit eigenen Händen.

Moderne intelligente Automatisierung kann nicht nur den Komfort erhöhen, sondern auch die Lebensqualität aller Bewohner des Hauses steigern. Dazu ist es jedoch notwendig, das Funktionsprinzip eines Smart Homes zu verstehen.

Andernfalls erwartet den Eigentümer nicht nur Enttäuschung, sondern auch erhebliche finanzielle Verluste. Denn funktionale Sets kosten viel Geld.

Haben Sie noch Fragen zum Thema des Artikels? Oder können Sie unser Material mit wertvollen Informationen über die Funktionsprinzipien des Systems “Smart Home” ergänzen? Bitte hinterlassen Sie Ihre Kommentare und teilen Sie Ihre Erfahrungen im untenstehenden Block.