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15.08.1997 - 

DV und Umwelt/PC und vernetzte Haustechnik machen es möglich

Öko- und Telematikanwendungen auch für Privatleute in Sicht

Das "Innovativhaus" der Fertighausfirma Streif, 1995 ausgezeichnet mit dem Preis der EU für umweltgerechtes Wohnen, kombiniert über ein Kabelnetz von Siemens für die Gebäudeautomation Wärmepumpe, Lüftungsanlage, Warmwasserpumpe sowie ein Alarmsystem. Die anspruchsvolle Haustechnik reduziert den Jahresheizbedarf auf 40 Kilowattstunden pro Quadratmeter. Das ist weniger als die meisten Niedrigenergiehäuser verbrauchen. Bisher wurde jedoch erst ein einziges Innovativhaus in der Nähe von Aschaffenburg gebaut.

In einem Musterhaus von Streif in Bad Vilbel bei Frankfurt am Main bekommen Bauinteressenten das Ende 1996 ausgelieferte Home Electronic System (HES) von Siemens vorgeführt. Das HES ist eine 1200 Mark teure Software mit einfachen Symbolen. Für alle, die sich mit einem Computer schwertun, gibt es einen "Home Assistant", ein kleines Gerät, das die Bedienung des intelligenten Hauses und seiner Geräte zum Kinderspiel machen soll.

An die Schar der Computerfreunde wendet sich das Schweizer Unternehmen Asgard mit einem Low-cost-Angebot. Unternehmensgründer Ernst Schierholz will den Industriegiganten beibringen, was vernünftige Haustechnik ist. Die Idee des Informatikers ist ein Verlängerungskabel mit einer kleinen Kugel voller Elektronik. Dieses Kabel verbindet Geräte im Haus über die Stromleitung mit einem Rechner. Nach der Programmierung auf der Windows-Oberfläche rechnen und schalten die Kugeln selbständig. Sie funktionieren auch dann, wenn der PC nicht mehr läuft. Bisher sind einige hundert Systeme verkauft, doch der Durchbruch läßt noch auf sich warten. Denn die Kugel beherrscht bisher nur wenig, beispielsweise die Anwesenheitssimulation mit zufällig an- und ausgehenden Lichtern. Um weitere Anwendungen zu entwickeln, die prinzipiell möglich sind, sucht Schierholz zur Zeit Risikokapital.

In den USA stattet ein Energieversorger in Wisconsin Wohnhäuser und Industriegebäude mit einem intelligenten Kästchen aus, das die Klimaanlage regelt und gleichzeitig auf Energieeinsparung programmiert ist. Das Gerät erfaßt auch mit intelligenten Zählern den Strom-, Wasser- und Gasverbrauch und meldet die Meßergebnisse über ein Stromkabel zur nächsten Trafo-Station, von wo sie dann per Funk oder Leitung in die Abrechnungszentrale gelangen.

Obwohl die Vielfalt an technischen Entwicklungen für das Haus der Zukunft keine Grenzen kennt, ist der Markt noch nicht so recht in Schwung gekommen. Das liegt auch an technischen Problemen. Die Fraunhofer-Gesellschaft (FhG) hat deshalb die Initiative ergriffen und das Projekt "Integrierte Haussysteme für ressourcenschonendes Wohnen" (IHS-Rewo) ins Leben gerufen. Beteiligt sind insgesamt acht Institute sowie zahlreiche Industrieunternehmen. Ziel ist es, Umweltschutz, Komfort und Wirtschaftlichkeit unter einen gemeinsamen Nenner zu bringen. Außerdem wird versucht, die Kosten für die Module der Haustechnik zu senken.

Die am Projekt beteiligten Forscher vermeiden das Schlagwort "intelligentes Haus" und sprechen lieber vom "integrierten Haussystem". Projektleiter Klaus Scherer von der Fraunhofer-Gesellschaft versteht darunter "die Vernetzung bisher isolierter Geräte im Wohnhaus zu einem Gesamtsystem". Scherer findet, daß der Nutzen des integrierten Haussystems über den Gebrauchswert der Einzelgeräte "signifikant" hinausgeht. Wenn Heizung, Sonnenkollektoren und Lüftungsanlage aufeinander abgestimmt sind, dann läßt sich der Heizenergieverbrauch sogar im voll wärmegedämmten Haus noch einmal um rund 30 Prozent senken. Das jedenfalls haben erste Feldstudien in Dresden ergeben.

Ein integriertes Haussystem besteht aus mehreren Komponenten: Da gibt es zunächst die Sensoren, künstliche Sinnesorgane, die bestimmte Zustände des Hauses und seiner Umgebung erfassen. Sie messen Temperaturen, beobachten das Wetter, behalten die Luftqualität im Auge und registrieren die Anwesenheit von Personen.

Was die Sensoren wahrnehmen, senden sie über ein "Hausbus-System" an eine Rechenzentrale, die ein handelsüblicher PC sein kann. Rechnende Knotenpunkte, sogenannte "Multifunktions-Module" (MFM), sind ebenfalls in der Lage, Signale zu verarbeiten und im Kabelnetz an die richtige Adresse zu bugsieren. Der Bus ist das Nervensystem, der Rechner das Gehirn des Haussystems.

Sobald die Informationen aus den Sensoren verarbeitet sind, hält der Computer inne, weil nichts zu tun ist, oder er sendet Befehle an Aktoren. Das sind kleine Geräte, die etwas manipulieren können - ähnlich wie menschliche Hände. Typische Aktoren eines integrierten Haussystems sind Motoren, die Fenster öffnen oder Rolläden schließen.

Eines der ersten Ergebnisse des Rewo-Projekts ist ein neuer preisgünstiger Sensor, der das Umweltgift Kohlendioxid (CO2) genauso zuverlässig aufspürt wie ein teures Infrarot-Spektrometer. Der Sensor wurde am Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik (IBMT) in St. Ingbert entwickelt. Er besteht aus weißen Keramikplättchen, Interdigitalelektroden und einer sensitiven Schicht aus Bariumtitanat. Für die Herstellung wurde die Dickschichttechnologie genutzt, ein neues und kostengünstiges Verfahren, das Ähnlichkeiten mit dem Siebdruck aufweist. "Eine sensitive Paste wird mit einem Rakel durch die offenen Maschen einer Maske auf die weißen Keramikplättchen aufgedruckt", erklärt Jörg-Uwe Meyer vom IBMT. Das Metalloxid reagiert auf Kohlendioxid und ändert dadurch seine Leitfähigkeit, was sich wiederum mit Elektroden messen läßt. Zur Zeit experimentieren die Forscher mit neuen "Nanopülverchen", um die hohe Betriebstemperatur des CO2-Sensors auf vertretbare Werte zu reduzieren.

Bei den Anwesenheitssensoren wird sich nach Auskunft von Meyer voraussichtlich eine Kombination aus Ultraschall- und Infrarot-Sensor durchsetzen. Experimentiert wird noch mit Wettersensoren, die neben der Windgeschwindigkeit Außentemperatur, Feuchtigkeit, Luftdruck und Sonneneinstrahlung erfassen.

Vielfalt kennzeichnet sowohl das Forschungsfeld Sensortechnik als auch den Markt der Hausbus-Systeme. Hier scheiden sich allerdings nicht nur die Geister, sondern auch die Kontinente und die Hersteller. In Europa haben mehrere Anbieter Hausbus-Systeme entwickelt, die untereinander nicht kompatibel sind. Zu den bekanntesten zählen Batibus, European Installation Bus (EIB) und European Home Systems (EHS). Wie Klaus Rischmüller von SGS-Thomson betont, kämpfen die Hersteller der europäischen Systeme noch gegen den "Teufelskreis": geringe Stückzahlen - hohe Kosten - geringe Stückzahlen. Die Industrie hat jedoch "aus schlechten Erfahrungen mit fehlender Normierung gelernt", so Rischmüller. Inzwischen setzen die Bushersteller auf eine neue Strategie. Mit einem gemeinsamen "Kommunikationskern" wollen sie die proprietären Bussysteme kompatibel machen und den Massenmarkt erobern.

In den USA hat sich für die Gebäudeautomation das "Local Operating Network" (LON) der Firma Echelon zusammen mit dem "Bacnet" als Standard etabliert. Das LON, dessen Einsatzgebiet bis hin zur Automobiltechnik reicht, kann bei der Vernetzung von Sensoren, Rechnern und Aktoren nicht nur Radiofrequenzen und Twisted-Pair-Kabel einsetzen, sondern auch 230-Volt-Stromleitungen, sogenannte "powerlines". Aus diesem Grund eignet sich das LON besonders für die Nachrüstung im Altbaubestand. Aufwendige Verdrahtungen sind nicht erforderlich. Die Informationsübertragung wird einfach auf den Strom "aufmodelliert", so Wilhelm Schluckebier, Vorsitzender der LON-Nutzer-Organisation. Allerdings besteht laut Schluckebier immer die Gefahr, daß ein technisch schlechtes Gerät, zum Beispiel die "Kaffeemaschine aus Taiwan, die Übertragung stört.

Welche Technik hat die besten Erfolgsaussichten? Schon ist LON-Hersteller Echelon einer "Java-Allianz" beigetreten, die an einer offenen Schnittstelle zum Internet arbeitet. Sollten die anderen Bushersteller nachziehen, dann könnte es sein, daß die führende Gebäudetechnik eines Tages die Internet-Technik ist und die Busse sich besser verstehen als heute.

Die Idee eines Hauses, das mit diskreter Elektronik wie ein aufmerksamer Butler schaltet und waltet, stößt in der Bevölkerung auf Faszination. Der Besucherstrom in die Versuchs- und Musterhäuser reißt nicht ab. Anschauen kostet nichts. Doch spätestens beim Blick in die Angebotslisten machen selbst technikbegeisterte Häuslebauer lange Gesichter. Andere wiederum lehnen die totale Vernetzung und die Zunahme an Geräten in ihrem Privatbereich kategorisch ab. Sie sind felsenfest davon überzeugt, daß ihre eigene Intelligenz besser für Umweltschutz, Komfort und Wirtschaftlichkeit sorgt als die Hausbus-Systeme, deren Öko-Bilanz noch nicht geschrieben wurde. Und nicht zu vergessen: Es gibt noch Menschen, die mit technischen Geräten nicht umgehen können und davor Angst haben. Diese "Compuphobie" fürchten die Gebäudetechnik-Hersteller wie der Teufel das Weihwassser..

Busstandard 1998

Bei der Spezifikation eines gemeinsamen Standards für Hausbus-Systeme arbeiten die European Home Systems Association (Ehsa), Batibus und die European Installation Bus Association (Eiba) intensiv zusammen. Nach Auskunft von Dieter Teich, bei Siemens für den Vertrieb von Installationstechnik zuständig, haben die Verbände inzwischen "große Fortschritte" erzielt. Der Ingenieur betont, man achte auf die Kompatibilität der Systeme, sowohl aufwärts als auch abwärts. Das neue Protokoll für den Datenaustausch müsse allerdings noch verifiziert, das heißt getestet werden. Teich rechnet damit, daß der Standard bis Anfang 1998 verabschiedet sein wird.

Die Vision

So unbeschwert, komfortabel und umweltfreundlich werden die Menschen erst nach der Jahrtausendwende leben: Früh am Morgen wird das Haus lebendig, heizt im Bad, kocht Kaffee, bäckt frische Brötchen. Sobald sich irgendwo störende Gerüche bemerkbar machen, wird von unsichtbarer Hand die Luft ausgetauscht, ohne daß die Wärme ins Freie entweicht. Bei starker Sonneneinstrahlung fahren die Rolläden herunter, die Sprinkleranlage gießt den Rasen. Droht ein Gewitter, schließen sich rechtzeitig die Fenster, auch wenn niemand zu Hause ist. Je dunkler es draußen wird, desto heller strahlen drinnen die Lampen. In der kalten Jahreszeit wird es in einem Wohnraum erst dann richtig angenehm warm, wenn sich jemand darin aufhält. Die Waschmaschine schaltet sich an, wenn der Strompreis am niedrigsten ist. Einbrecher haben keine Chance, denn das Haus wirkt immer bewohnt, der Versuch einzusteigen, löst Alarm aus.

Angeklickt

Ein verantwortlicher Umgang mit Ressourcen aller Art kennzeichnet auch umweltbewußte Privatleute. IT-Unterstützung können sie sich für den ganz persönlichen Lebensbereich schon bald in "intelligenten Häusern" erwarten. Reduzierter Energieverbrauch, aber auch ein Plus an Komfort und Sicherheit könnten ein starker Anreiz werden, Haustechnik und -geräte auch im Wohnbereich zu vernetzen und beispielsweise einer Fernbedienung via Internet zugänglich zu machen.

Johannes Kelch ist freier Journalist in München.