S3P-Engineering

Projektvorstellung - Das Projekt zum Smart Home Deutschland Award

Wir möchten Ihnen selbstverständlich unser prämiertes Projekt des Smart Home Deutschland Awards nicht vorenthalten.

Active Home® Living –  Vernetztes Wohnen auf Autopilot im gehobenen Wohnbau

Kernelemente der Smart Home Gebäudeausstattung des Active Home sind die hervorragende Energieeffizienz durch intelligentes Energiemanagement der vernetzten Energieversorgungs-Systeme in Verbindung mit sämtlichen Komfort- und Sicherheitsfunktion eines Smart Homes.

Durch die zentrale Installationstopologie der Systemtechnik wurde mximale Flexibilität und Erweiterbarkeit des Smart Homes erzielt, um auch nachträgliche Kundenwünsche schnell und kostengünstig einpflegen zu können.

Ausgangssituation und Kundenanforderungen zum Neubau

Bei dem gehobenen Einfamilien-Neubauprojekt steht die innovative technische Gebäudeausstattung (TGA) im Fokus. Dies beinhaltet eine nachhaltige dezentrale Energieversorgung und hiermit verknüpft ein Smart Home System, was kompromisslos keine Wünsche der Bauherren offen lässt.

Ein Ziel des Projektes war die Maximierung der Energieeffizienz unter hohem energetischen Autarkiegrad durch die Vernetzung der einzelnen Gewerke der Gebäude-Energieversorgung. Dieses intelligente Energiemanagement (EnMan) steuert alle wesentlichen Energieflüsse von den unterschiedlichen Energieerzeugern, Speichern und Verbrauchern der elektrischen und thermischen Seite.

Zu der Vielzahl an eingebunden Endgeräten gehören unter anderem Geräte des Gewerks HKSL (Wärmepumpe, Klimasystem, Kaminofen, Solarthermie, Lüftung) und auch Teilnehmer der elektrischen Seite wie Photovoltaikanlage, Elektromobilität, elektrischer Energiespeicher, etc.

Die Einzelraum-Temperaturregelung nutzt die Fähigkeit der selbstlernenden Regelungsintelligenz, was eine dynamische Raumregelung trotz Flächenträgheit der Fußbodenheizung gewährleistet und dabei Nutzerverhalten und Wetterprognose zur Steigerung der Behaglichkeit berücksichtigt.

Zum Energiemanagement gesellen sich alle Komfort und Sicherheitsfunktionen, die ein Smart Home als State-of-the-Art Lösung bereithält. Hierzu gehören unter anderem ein vollwertiges Alarmsystem, Videoüberwachung, Lichttechnik im Innen- und Außenbereich, Multi-Room Audio, Gartenbewässerung, Poolsteuerung, uvm.

Weiteres Ziel des anspruchsvollen Projekts war ein höchstmöglicher Integrationsgrad der einzelnen Endgeräte auf einer zentralen Smart Home Plattform. Parallel arbeitende Insellösungen sollen hierdurch vermieden und die Performance des Gesamtsystems ausgereizt werden. Um eine Vielzahl an Apps für die Steuerung einzelner Teilsysteme zu vermeiden, wurde die Nutzeroberfläche in der Form geschaffen, dass alle Funktionen des Gesamtsystems in ausschließlich einer einzigen App dargestellt sind und Steuerung und Überwachung bei einfacher Bedienbarkeit durch den Bauherrn gewährleistet ist.

Gleichzeitig soll die Systemtechnik eine hohe Verfügbarkeit und Robustheit beinhalten, um Stillstandzeiten minimal zu halten und den Bauherren ein nachhaltiges Projekt zu garantieren.

Das System in der Anwendung

Um dem zentralen Ansatz gerecht zu werden, entschieden wir uns bei der Umsetzung des Projektes für den Einsatz des Loxone Smart Home Systems als zentrale Plattform für die Gebäudeautomation, die in die jeweiligen Etagenverteiler eingebracht wurde. Die Verkabelung erfolgt aus dem Verteiler sternförmig unter vorwiegender Verwendung von Cat.7 Kabeln, die durch die hohe Bandbreite zukunftsfähig sind und beispielsweise in einer späteren Umrüstung den Betrieb von IP-fähigen Endgeräten an Stelle von konventionellen Tastern ermöglichen.

Die Loxone-Plattform bietet eine Vielzahl an offenen Schnittstellen und ist durch flexible Programmierbarkeit eine ideale Basis, um kundenspezifische Lösungen im luxuriösen Smart Home Segment umzusetze

Ein weiterer wesentlicher Vorteil ist die zentrale Steuerung des Gesamtsystems über PC, Smartphone, Tablet sowie konventionell über Taster an der Wand. Das Nutzer-Frontend der App wird inhaltlich exakt auf die umgesetzten Funktionen der jeweiligen Räume und Gegebenheiten strukturiert. Die App und die Bedienoberfläche sind somit komplett generisch was die Inhalte betrifft und somit immer eine kundenspezifische Lösung.

Die einfache Bedienung und ein hoher Bedienkomfort solch eine Automatisierung ist elementar, damit Bewohner als auch Gäste ohne Einweisung eine intuitive Nutzbarkeit des Systems erleben. Hierzu gehört auch, eine komfortable Bedienmöglichkeit für grundlegende Funktionen wie Beleuchtung, Jalousien und Audio zu bieten, die ebenso über konventionelle Taster in jedem Raum steuerbar sind.

Das Smart Home System bietet neben der Vielzahl an Schnittstellen auch eine Netzwerkschnittstelle, über die eine Vielzahl an Endgeräten wie Wärmepumpe, PV-Wechselrichter, Wallbox oder elektrische Speicher über TCP/IP Kommunikation des LAN vernetzt wurden.

Die Sole-Wärmepumpe verfügt über fünf Erdsonden, die ausreichend Energie dem Erdreich entziehen, um Überschüsse im Sommer auch zur Poolbeheizung verwenden zu können. Ebenso ermöglicht die reversible Wärmepumpe eine gewisse Kühlung des Gebäudes, wobei Wärme in das Erdreich abgeführt wird. Die Wärmepumpe wird im Verbund mit den anderen Energieerzeugern so geregelt, dass Sie bestmöglich die selbsterzeugte Energie aus der Photovoltaikanlage nutzt. Eine Erwärmung des Pufferspeichers erfolgt somit idealerweise tagsüber unter Berücksichtigung der Wetterprognose

Da das Gebäude sehr große Fensterfronten besitzt, erforderte der sommerliche Wärmeschutz eine hohe Priorität, welcher mit Hilfe der Jalousiesteuerung Rechnung getragen wurde. Die intelligente Regelung der Raffstore verhindert ein Überhitzen der Räume im Sommer. Gleichzeitig werden solare Wärmeeinträge in der Übergangszeit und im Winter genutzt, um bei schönem Wetter aufzuheizen und hierdurch das Heizsystem zu entlasten. Die Nachführung des Anstellwinkels der Raffstore-Lamellen über den Tagesverlauf ermöglicht einen bestmöglichen Blick nach außen bei gleichzeitig maximaler Verschattung.

Der Kamin mit seiner offenen Feuerstelle schafft einerseits behagliche Wärme in den Räumlichkeiten, hat jedoch auch eine Wassertasche integriert, die als Wärmetauscher dient und an das Heizsystem angeschlossen ist. Die Wärme des Kamins wird genutzt, um den Pufferspeicher der Heizung zu befüllen.

Da die abzuführende Wärme in einem Kamin vom Heizverhalten des Nutzers abhängt, wird über die App eine Empfehlung gegeben, wenn der Pufferspeicher zu einem hohen Teil befüllt ist und Wärme aus der Wassertasche nicht mehr effizient genutzt werden kann.

Für das Laden des Elektro-Fahrzeugs gibt es unterschiedliche Lademodi. Bei der Effizienzladung beispielsweise wird die PV-Überschussenergie im Elektrofahrzeug gespeichert, somit die Überschusskennlinie der PV nachgefahren und ausgeregelt. Maximales Laden ermöglicht das schnelle Laden des Fahrzeugs unter Zuhilfenahme von Energie aus dem öffentlichen Netz.

Ein Monitoring der Energieversorgung zeigt die Energieflüsse im Gebäude (Bezug, Einspeisung, Erzeugung, Wärmepumpe, Elektromobilität, etc.) und sensibilisiert die Nutzer hinsichtlich der benötigten Energiemengen im Gebäude. Die erfassten Systemdaten lassen sich zur weiteren Optimierung heranziehen, um langfristig eine weitere Verbesserung der Systemperformance über eine optimierte Parametrierung zu erreichen. Das Monitoring gibt darüber hinaus auch den Systemstatus aus und visualisiert mögliche Fehler der Endgeräte, um frühzeitig und schlank reparaturmaßnahmen zu ergreifen.

Die Beleuchtung in LED-Technik wird grundlegend durch Präsenzmelder in der Decke aktiviert, so dass man eine automatische Grundbeleuchtung bei Betreten eines Raumes erhält. Durch Lichttaster in jedem Raum werden Lichtszenarien ausgewählt, unter denen die Nutzer zuvor individuell nach Ihren Wünschen die einzelnen Leuchten miteinander kombiniert haben. Auch der Dimmgrad der jeweiligen Leuchte ist einstellbar, so dass dezente Hintergrund- und Ambiente-Beleuchtung beispielsweise für ein TV-Szenario oder eine Kaminstimmung vordefiniert eingestellt werden kann. Die Steuerung des Lichts erfolgt über die DMX-Technologie. Die Ansteuerung der einzelnen Leuchten erfolgt ebenfalls zentral aus dem Schaltschrank. Zur Anwendung kommen robuste DMX-Treiber aus der Bühnentechnik, um nachhaltige Qualität zu gewährleisten, gleichzeitig aber auch um eine einfache Revisionierbarkeit der LED-Treiber im Schaltschrank sicher zu stellen.

Das Multiroom-Audio System dient als Medientechnik, welche gleichzeitig auch die Innensirene des Alarmsystems und die akustische Türklingel ist. Mit Text-to-Speech Funktionen können über das Multiroom-Audiosystem einerseits Informationen wie der Wetterbericht morgens im Bad angesagt werden, darüber hinaus aber auch Hinweise wie geöffnete Fenster bei Verlassen des Gebäude eingespielt werden.

Als Endgeräte des Multiroom-Audio-Systems können den einzelnen Musikzonen einerseits Wand- und deckenintegrierte Lautsprecher über den zentralen Multiroom-Verstärker angesprochen werden, darüber hinaus aber auch flexible Sonos-Audiosysteme als erweiterte Endgeräte über UPnP über das lokale Wifi-Netzwerk eingebunden werden.

Um dem Sicherheitsbedürfnis der Bewohner gerecht zu werden, ist auf der zentralen Systemplattform ein vollwertiges Alarmsystem umgesetzt. Nicht nur Tür- und Fensterkontakte werden zur Überwachung der Gebäudehülle ausgewertet, sondern auch der Innenraum mit Präsenzmeldern überwacht. Die umfassende Videoüberwachung um das Gebäude bietet hierzu ergänzende Sicherheit. Die Systemtechnik ist vollständig aus der Ferne überwachbar und auch auf die Leitstelle eines Sicherheitsdienstes aufgeschaltet. Das Audiosystem ist zusätzlich zu Sirenen als akustischer Innenraumalarm eingebunden. Im Alarmfall fahren auch Jalousien hoch und die gesamte Beleuchtung im Gebäude fängt an zu blinken, was auch von außen  maximale Aufmerksamkeit beschert.

Eine Leaving-Home Taste ermöglicht es, bei Verlassen des Gebäudes das Gebäude in einen sicheren Zustand zu versetzen, Beleuchtung auszuschalten, den Alarm scharfzuschalten und gleichzeitig auch das Heizsystem energiesparend herunterzufahren und Temperaturen zu reduzieren.

Um Komfortzonen zu schaffen, war die Einbindung des Pools mit Gegenstromanlage und der Sauna obligatorisch. Von Lichtszenarien, über die invertergesteuerte, stufenlose Gegenstromanlage, sowie die Einbindung der Pooltechnik bleiben auch hier keine Wünsche offen. Im Gartenbereich kommen zukunftsweisende Komfortfunktionen für Gartenbewässerung in Abhängigkeit der Bodenfeuchte und ein fahrplangestützter Rasenmähroboter hinzu.

Nutzen des Projektes

Active Home® entlastet die Nutzer im Alltag und nimmt bis zu 50.000 Handgriffe pro Jahr ab.

Eine Vielzahl an Automation erfolgt über die Anwesenheitsdetektion mit Präsenzmeldern. Dabei wurde auf die Mehrfachfunktion von im Gebäude verbauter Sensorik großer Wert gelegt. Präsenzmelder beispielsweise dienen der Innenraumüberwachung des Alarmsystems, gleichzeitig der Lichtsteuerung und den Audiofunktionen. Alle Funktionen und Endgeräte greifen interoperabel vernetzt ineinander und lassen sich mit Hilfe einer zentralen Plattform im idealen Zusammenspiel steuern und überwachen.

Bei diesem Projekt wurde eine erhebliche Energieoptimierung dadurch erzielt, dass die übergeordnete Steuerung den effizienten Betrieb der Wärmeerzeugung im Zusammenspiel mit PV, unterschiedlichen Speichern

und Verbrauchern ermöglicht. Die von S3P-Engineering verwendeten Technologien ermöglichen eine zukunftsweisende Energieversorgung bei größtmöglicher Energie-Effizienz und Wirtschaftlichkeit, gestützt durch innovative Smart Home Komfort- und Sicherheitsfunktionen.

Als Systemintegrator entwickelt S3P-Engineering unter Berücksichtigung von kundenspezifischen Anforderungen schlüsselfertige Projekte im Bereich Smart Home und intelligenter Energieversorgung. Höchste Priorität liegt hierbei auf der Planung, Qualitätssicherung, Inbetriebnahme und Fernüberwachung der Anlage, wodurch eine maximale Güte und Nachhaltigkeit des Projekts erzielt werden.

 

Eine inhaltliche sehr ausführliche und an diesen Text angelehnte Beschreibung des Projekts erschien in einem Artikel in der Zeitschrift BUSsysteme in der Jubiläumsausgabe 01/2018.

Unter dem folgenden Link können Sie den Artikel als .pdf herunterladen:

 

Vielen Dank an der Stelle an die Redaktion der Zeitschrift BUSsysteme www.bussysteme.de

Darüber hinaus danken wir in der Zusammenarbeit dem Architekturbüro Earlybirds Architekten aus Frankfurt am Main für dieses überragende Projekt: www.earlybirds-architekten.de