Was ist KNX

Die Gebäudeautomation KNX - das Haus der Zukunft

Mit dem Fortschreiten der Technik eröffnen sich immer mehr Möglichkeiten seine Umgebung zu kontrollieren und zu steuern. So kann zum Beispiel das Smartphone mit dem Smart TV, oder dem Laptop verbunden werden. So können die Geräte miteinander kommunizieren und über das Smartphone gesteuert werden.

Nun stellen Sie sich vor Sie würden per Befehl über Ihr Smartphone zu Hause das Licht einschalten, oder das Fenster öffnen. Oder Sie würden eine halbe Stunde vor Ankunft, ihre Heizung einschalten und die Bilder der Überwachungskamera auf Ihrem Mobiltelefon betrachten. Die Gebäudeautomation KNX ist vereinfacht erklärt eine Art Smart Home.

Mit KNX lassen sich
  • Beleuchtung
  • Beschattung
  • Heizung
  • Klima
  • Lüftung
  • Alarm
  • Information
  • Fernzugriff - über Smartphone oder Internet
  • Zentrales Steuern des Hauses
integriert zusammenschalten.

Was ist KNX
KNX ist genauer gesprochen ein Feldbus zur Automation von Gebäuden. Ein Feldbus ist wiederum ein Bussystem, welches dazu dient Feldgeräte, wie Sensoren und Aktoren, in einer Anlage, zum Datentransfer mit einem Automatisierungsgerät zu verbinden.

Wird ein Bussystem von mehreren Kommunikationsteilnehmern über die selbe Leitung genutzt, muss festgelegt werden, wer, wann, welchen Befehl gibt. Diese Aufgabe übernehmen normierte Protokolle.

Die Anfänge der Feldbustechnik liegen in den 80er Jahren. Sie sollte die derzeit übliche Parallelverdrahtung binärer Signale und die analoge Signalübertragung mit digitaler Übertragungstechnik ersetzen. Seit 1999 sind Feldbusse weltweit standardisiert, nach der Norm IEC 61158. Heute basiert die Feldbustechnik auf Echtzeit-Ethernet.

Die Grundlagen der Technik
Bei Elektroinstallationen herkömmlicher Art bilden Steuerfunktion und die Energieverteilung eine Einheit, welche über Parallel- oder Reihenschaltung erfolgt. 

Die Umsetzung einer nachträglichen Schaltungsänderung ist schwer umsetzbar. Übergeordnete Steuerfunktionen, wie zum Beispiel ein zentrales Bedienen aller Beleuchtungs-Stromkreise in einem Gebäude, sind ebenfalls nur mit großem Aufwand umsetzbar.

Bei KNX werden die Gerätesteuerung und die Stromversorgung auf zwei Netze getrennt. Das Netz zur Stromversorgung mit Wechselspannung und das Netz zur Steuerung, also der KNX- Bus, mit 29 V Gleichspannung. Die beiden Netze können parallel, oder unabhängig voneinander im Gebäude verlegt werden. Bei einer Powernet-Variante, werden die Steuersignale über ein Phasen gekoppeltes Stromnetz gesendet. Das Powernet-KNX dient überwiegend der nachträglichen Installation. Über den Bus können hier allgemein alle Geräte miteinander verbunden werden. Die Funktionen einzelner Busteilnehmer werden durch ihre Programmierung bestimmt. Diese kann jederzeit verändert oder angepasst werden. Alle Geräte der unterschiedlichen Hersteller können in dem KNX-Netz, wenn sie ein entsprechendes Zertifikat der KNX Association besitzen, uneingeschränkt miteinander kombiniert werden.

Technischer Aufbau
Zwischen einem Verbraucher wie beispielsweise einer Lampe und der Netzspannung, ist ein Steuerungsgerät, ein sogenannter Aktor, eingebaut. Der an den KNX-Bus angeschlossene Aktor erhält in Form von sogenannten Telegrammen wiederum Daten vom KNX-Bus. Diese Telegramme werden entweder von einem Sensor direkt angesteuert, oder von einem Computer beziehungsweise Smartphone. So reagiert zum Beispiel ein Helligkeits-Sensor auf eintretende Dunkelheit, indem er den Aktor, in diesem Fall den Lichtschalter, direkt ansteuert. Je nach Programmierung des Systems, können so verschiedene Schaltungen geregelt und die Sensordaten ausgewertet werden.

Wenn ein Aktor den Befehl erhält einem Verbraucher Strom zuzuführen, wird die Netzspannung direkt an das Gerät durchgeschaltet. Eine Busleitung besteht in der Regel aus zwei Aderpaaren, rot-schwarz und weiß-gelb, verwendet wird jedoch nur rot-schwarz. Die Busleitung muss der IEC 189-2, oder einem äquivalenten nationalen Standard entsprechen. Die Leitungen J-Y (St) Y 2x2x0,8 EIB oder YCYM 2x2x0,8, werden empfohlen. 

Weitere Leitungen wie A-2Y(L)2Y 2x2x0,8 und JH(St)H 2x2x0,8 sind ebenfalls zulässig. 0,8 mm ist der Standard für den Leitungsdurchmesser, maximal darf er 1 mm betragen. Die Vorschriften zur Verlegung sind bei Leitungen einzuhalten. Die sogenannte EIB-Leitung, darf auch direkt neben einer Starkstromleitung verlegt werden.

Versorgt wird die KNX-Anlage von einer Spannungsquelle, mit 29 Volt Gleichspannung. Mit dieser Spannung werden die Buskoppler versorgt, über die alle KNX-Geräte im Netz miteinander kommunizieren. Ein KNX-Bus kommuniziert mit der Übertragungsrate von 9,6 kbit/s, welche bei korrekter Programmierung für mehrere 10.000 Geräte ausreicht. Das CSMA/CA- Prinzip vermeidet Telegramm Verluste im Falle von Bus-Kollisionen. Durch die Verbreitung der Ethernets, wurden IP-KNX Koppler entwickelt, die übergeordnete Linien, sogenannte Bereichs- Linien, auch über wesentlich schnellere Ethernetverbindungen kommunizieren lassen kann. Hierdurch kann der Bus die höheren Übertragungsgeschwindigkeiten nutzen. Damit wurde auch die maximale Größe von 15 Bereichs-Linien, auf 15 Linien mit bis zu 256 Bus-Teilnehmern, wie Aktoren und Sensoren, erweitert.

Vorteile von KNX
Mittels der KNX-Technik kann jede Art eines elektrischen Verbrauchers zeitnah und einfach bedient werden. Jeder Anschluss kann durch die Neuprogrammierung umdefiniert werden. So kann zum Beispiel ein Schalter, der vorher zum Einschalten der Wohnraum Beleuchtung bestimmt war, in kurzer Zeit zu einem Schalter für die Sanitär Ventilation umprogrammiert werden. Jede KNX-Installation kann ebenfalls verschiedene Sensordaten abfragen. So können zum Beispiel die Daten des Temperaturmessers genutzt werden, um die Heizung einzuschalten, oder Fenster und Türen automatisch zu schließen. Durch die Programmierung der KNX-Anlage, lässt sich flexibel festlegen, welche Aktionen ausgeführt werden sollen. Dabei können alle verschiedenen Gewerke miteinander verbunden werden. Die Beleuchtung, Lüftung, Heizung, Alarmanlage, Jalousie und Überwachungskameras, können durch das einheitliche KNX-Netz miteinander kommunizieren und selbständig auf die veränderten Umweltbedingungen reagieren. Über Gateways ist es möglich weitere Gewerke zusätzlich einzubinden.

Nachteile von KNX
Als Nachteil sind die höheren Anschaffungskosten aufzuführen. Für die Installation der vielen Sensoren und Aktoren wird außerdem mehr Platz im Haus benötigt. Doch durch die ideale Abstimmung der Verbraucher aufeinander, lässt sich ein geringerer Energiebedarf erreichen, der den Anschaffungskosten gegenüber steht.

Die physische KNX Struktur
Der KNX wird in 15 Bereiche mit jeweils 15 Linien aufgeteilt. Pro Linie können bis zu 256 Teilnehmer integriert werden. Die benötigten aktiven Koppler zählen ebenfalls als Teilnehmer und verringern somit die Teilnehmerzahl. Die physische Adresse eines Teilnehmers wird in Bereich, Linie und Teilnehmerzahl gekennzeichnet. So beschreibt die Adresse 3.2.145: Bereich 3, Linie 2, Teilnehmer 145. Koppler werden generell mit der Teilnehmernummer 0 gekennzeichnet. 64 Busteilnehmer können pro Linie angeschlossen werden, vorgegeben wird diese Zahl von der Spannungsversorgung. Maximal drei Linienverstärker können verbaut werden. Hierdurch entstehen drei weitere Liniensegmente, mit ebenfalls bis zu 64 Teilnehmern. Auch hier zählen der Koppler und die Verstärker, als Teilnehmer, wodurch sich die Anzahl der möglichen Endgeräte auf 63 verringert. Sogenannte Hauptlinien werden benötigt, um die Linien und ihre Struktur zu erweitern. Über Linienkoppler werden die Linien mit der Hauptlinie verbunden. Eine Hauptlinie kann maximal 15 Linien miteinander verbinden und bildet einen Bereich. Jede Hauptlinie benötigt eine eigene Spannungsversorgung und kann höchstens 255 Busteilnehmer beinhalten. Maximal 15 Bereiche können über eine Bereichslinie miteinander verbunden werden. Die Bereichslinie benötigt ebenso eine eigene Spannungsversorgung. Pro Bereich können maximal 255 Teilnehmer, eingebunden werden. Die 15 Linien sind inklusive. Geräte die eine Zentralfunktion bieten, werden meist der Hauptlinie und der Bereichslinie eingebunden.

Die logische Struktur
Zusammengehörige Sensoren und Aktoren werden in einer Gruppenadresse verbunden. Diese kann einfach einprogrammiert werden, wodurch sich die Möglichkeit ergibt, die Zusammengehörigkeit von Verbrauchern ändern lässt, ohne dass neue Leitungen verlegt werden müssen. Um sicher zu stellen, dass Geräte verschiedenster Hersteller miteinander arbeiten können, kommunizieren sie mit standardisierten Befehlen. Erstmals wurde dadurch ein Standard geschaffen, der für alle Hersteller offen ist. KNX funktioniert als ein offener Standard, was bedeutet, dass jeder Hersteller/Entwickler vollen Zugriff auf alle technischen Informationen hat, die für die einheitliche Weiterentwicklung benötigt werden. Bedingung hierfür ist die Mitgliedschaft in der KNX Association.

Steuerung und Programmierung
Mit der standardisierten Software Engineering-Tool- Software kurz ETS, erfolgen die Programmierung der Teilnehmer und auch die Zuweisung der Gruppenadressen. Bereitgestellt wird die ETS von der KNX Association. Sie sichert eine problemlose Zusammenarbeit der Komponenten verschiedener Hersteller. Weltweit werden mittlerweile mehr als 385 Hersteller geführt. Die ETS wird von der KNX Association vertrieben und ist lizenzrechtlich geschützt. Sie ist für die Inbetriebnahme einer KNX Installation auf jeden Fall nötig. Mittlerweile bieten alle großen Hersteller von Elektroinstallationsprodukten und Heizungsausrüstern KNX-kompatible Geräte an. Auch in Amerika und Asien wurde KNX als neuer Standard im Hausbau übernommen.

KNX Planung / KNX Integration / Programmierung
Verschiedene Unternehmen bieten in Deutschland eine KNX Dienstleistung an. Hierzu gehören die KNX Planung / KNX Integration / Programmierung. Ob Sie sich beim Hausbau von Beginn an bei der Planung und Integration begleiten lassen, oder sich eine Nachrüstung wünschen, spielt hierbei keine Rolle. Die KNX Dienstleistung kann Sie beraten und die für Sie optimale Lösung finden, um Ihren Traum vom "Smart Home" Wirklichkeit werden zu lassen. Doch wie bei der Wahl des richtigen Produktes, muss auch die Wahl des Dienstleiters wohl überlegt sein.

Technikoase Thüringen KNX Spezialist
Der Gebäudeautomationsprofi KNX Thüringen ist der Spezialist, der Sie optimal informieren und beraten wird. KNX Thüringen verfügt über alle Möglichkeiten Ihnen bei der Planung Ihrer Gebäudeautomation zur Seite zu stehen. Technikoase Thüringen KNX Spezialist bietet eine große Übersicht aller aktuellen Produkte auf dem Markt und erklärt Ihnen genau welche Lösung für Ihr Vorhaben die beste ist. Mit KNX Thüringen wird Ihr Plan schnell in die Tat umgesetzt. Ihr Fachmann und Gebäudeautomationsprofi KNX Thüringen bietet KNX Planung / KNX Integration / Programmierung, schnell, zuverlässig und kompetent.

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