Komfortabel und flexibel

Logikmodul steuert Komfortfunktionen in privatem Wohnhaus

Wer auf Komfort und Flexibilität der elektrotechnischen Ausstattung seines Hauses Wert legt, dem bietet moderne Gebäudesystemtechnik Lösungen für nahezu jeden Anspruch. Als interessante Möglichkeit verbindet das Logikmodul Logo von Siemens die Flexibilität moderner Gebäudesystemtechnik mit einfacher Installation und Handhabung sowie niedrigen Systemkosten.

21. Dezember 2001

Wohnhäuser werden meist viele Jahrzehnte bewohnt. In dieser Zeit erleben sie oft mehrfach Änderungen der Raumnutzung. Aus Kinderzimmern werden Arbeitszimmer, ein Durchbruch vergrößert das Wohnzimmer, ein neuer Besitzer bevorzugt eine ganz andere Raumaufteilung als sein Vorgänger.

Die klassische Elektroinstallation kann an solchen Änderungen der Gebäude- oder Raumnutzung nur noch bedingt und mit erheblichem Aufwand angepaßt werden. Die zunehmende Komplexität der Gebäudefunktionen von der Beleuchtungs- und Jalousiesteuerung über Raumheizung, Klimaregelung bis hin zur Sicherheitsüberwachung bedeutet mit den Mitteln klassischer Elektoinstallation immer größere Verteilerschränke, eine Unzahl modularer Schaltgeräte und hohen Verdrahtungsaufwand.

Deutliche Reduzierung des Materialeinsatzes

Dem verständlichen Wunsch nach Reduzierung des Materialeinsatzes und größerer Flexibilität der Elektroinstallation entsprang die Entwicklung speziell auf die Anforderungen der Gebäudeinstallationstechnik und der Gebäudeautomation abgestimmter, elektronischer Systeme, welche die notwendige Flexibilität bereitstellen.

Seit Jahren sind sie aus modernen Zweckbauten nicht mehr wegzudenken. Die Vorteile intelligenter, dezentraler Systeme gegenüber klassischer Elektroverteilung liegen auf der Hand: Geringer Verdrahtungsaufwand, vielfältige Automatisierungsmöglichkeiten, zentrale Visualisierung, vor allem aber die einfache nachträgliche Anpassung der Elektroinstallation an Veränderungen der Gebäude- oder Raumnutzung ohne Hand an die Verkabelung legen zu müssen.

Lösungen für den privaten Wohnungsbau

Unter dem Eindruck steigender Energiekosten und gleichzeitig steigenden Ansprüchen an Komfort und Individualität der Gebäudefunktionen halten Systemlösungen auch in den privaten Wohnungsbau vermehrt Einzug.

Eine interessante Möglichkeit, die Elektroinstallation flexibler, einfacher und dabei kostengünstig zu halten, eröffnen die elektronischen Logikmodule von Siemens, die zum Schalten und Steuern sowohl in der Industrie wie auch auf dem Feld der Haus- und Gebäudeinstallation einsetzbar sind. Ein Beispiel dafür gibt das Einfamilienhaus des Wendelsteiner Diplom-Ingenieurs Michael Syré.

Flexibel, komfortabel, zuverlässig und wirtschaftlich: Das waren die Anforderungen, die der Bauherr an seine Elektroinstallation stellte. Ein nicht minder wichtiger Aspekt war der Schutz der Bewohner vor unnötigem Elektrosmog. Statt eines Bussystems entschied er sich daher für eine sternförmige Verkabelung mit den Logikmodulen als Schaltzentrale.

Vier Module mit 12 Eingängen und 8 Relaisausgängen werden zur Beleuchtungssteuerung eingesetzt. Zwei weitere Module steuern Jalousien, Türverriegelung und Alarmfunktionen, zwei Module werden zur Klimaregelung herangezogen. Für die Signalübertragung wird ein Fernmeldekabel (IY (ST) Y 4 x 2 x 0,6 mm) eingesetzt. Die 24-V-Steuerspannung wird von einem Stromversorgungsmodul 1,3 A bereitgestellt.

Keine Vorteile bei linearer Verdrahtung

Eine lineare Verdrahtung aufgrund der architektonischen Verhältnisse hätte keinen Vorteil gebracht“, erklärt Michael Syré. Zudem könne in einem Holzhaus die von den elektrischen Leitungen ausgehende Strahlung höhere Werte erreichen als im Massivhaus.

Aus baubiologischer Sicht hätte eine lineare Verdrahtung nach Ansicht des Bauherrn hier nicht das Optimum dargestellt, da an Steckern und Lichtschaltern ständig Spannung bereitgestellt würde, so der Hausherr. Zur Freischaltung wären zusätzliche Netzfreischalter erforderlich gewesen. Anders bei der sternförmigen Verdrahtung über das Modulsystem. Hier sind alle Lichtleitungen im Ruhezustand spannungslos - Strom fließt erst, wenn ein Verbraucher eingeschaltet wird. Auch die Netzstecker werden nachts über das Modul freigeschaltet, so daß Elektrosmog auf ein Minimum reduziert wird.

Wie bei gebäudetechnischen Systemlösungen sind Steuerleitungen und Versorgungsleitungen für die Verbraucher getrennt verlegt, so daß für zukünftige Veränderungen ein hohes Maß an Flexibilität gewährleistet ist. Durch die Verwendung der 24-V-Schutzspannung konnten einfache, individuelle Taster und Schalter eingesetzt werden, so daß hier die Hardwarekosten wesentlich geringer ausfielen als mit handelsüblichen Bedienoberflächen.

Mit vier Modulen realisiert: Licht und Beschattung

Mit vier Logikmodulen realisierte der Bauherr eine komfortable Beleuchtungssteuerung für die insgesamt elf Räume, die durch integrierte Zeitschaltuhren und andere Sonderfunktionen umzusetzen war: - zeitgesteuerte Freischaltung der Beleuchtung im gesamten Haus; das Einschalten über jeden beliebigen Taster ist jederzeit möglich. Ebenso Freischaltung ausgesuchter Netzstecker, zum Beispiel in den Schlafzimmern.

- zentraler Ausschalter im Elternschlafzimmer

- zeitgesteuerte Freischaltung der Beleuchtung und Netzstecker im Kinderzimmer

- „Notlicht“ im Kinderzimmer: während der freigeschalteten Phase; müssen die Kinder nachts aufstehen, können sie über Taster das Licht einschalten, das nach zwei Minuten wieder automatisch abgeschaltet wird

- Treppenlichtschaltung

- Panikschalter (Licht und Jalousien)

Mit zwei Modulen wird auch die zweite klassische Steuerungsaufgabe im Haus realisiert: die Jalousiesteuerung mit folgenden Funktionen:

- tageszeitabhängiges Heben und Absenken über integrierte Funktion „Zeitschaltuhr“

- tageslichtabhängige Steuerung mit Helligkeitssensoren

- Hochfahren aller Jalousien, bei zu großer Windgeschwindigkeit über schnellen Frequenzeingang und Schwellwertkomparator des Logikmoduls

Da Eingangs- und Terassentüren nach außen öffnen, mußte eine Sicherheitsschaltung integriert werden, die verhindert, daß bei geöffneten Türen die entsprechenden Jalousien abgesenkt und dadurch beschädigt werden können. Dazu verarbeitet das Modul Signale von Magnetkontakten in den Türen. Diese können später auch für Alarmfunktionen genutzt werden.

Bei geöffneter Haustür schalten außerdem die betreffenden Heizkreise ab. Um darüber hinaus unnötige Wärmeverluste zu vermeiden, wird die Tür in der kalten Jahreszeit automatisch geschlossen.

Ein Türschließer mit elektromagnetischer Feststellung hält die Tür in der Endlage fest. Der Magnetkontakt gibt beim Öffnen der Tür ein Signal an das Modul, das den Timer startet. Nach zwei Minuten wird dem Türschließer „Feststellung beenden“ signalisiert und die Tür wird geschlossen.

Zirkulation und Heizungssteuerung integriert

Neben der Elektoinstallation konnte mit einem Modul auch die Heizungssteuerung und die Steuerung der Warmwasserbereitung wirtschaftlich realisiert werden, da sich Funktionen, die sonst auf mehrere Geräte aufgeteilt sind, in einem einzigen Standardgerät umsetzen ließen.

Als Wärmespeicher steht ein 1.000-Liter-Pufferspeicher zur Verfügung. Der Brenner der Heizanlage wird bei Bedarf ein- und wieder abgeschaltet. Dazu wird die Wassertemperatur im Pufferspeicher von einem Thermostat erfaßt. Über einen Drehknopf kann der Schaltpunkt gradgenau eingestellt werden.

Im Heizraum sind vier Pumpen im Einsatz, die ebenfalls über das System gesteuert werden. Die Kesselpumpe fördert das erhitzte Wasser aus dem Kessel in den Pufferspeicher, wenn die Temperatur im Pufferspeicher auf unter 65 °C absinkt.

Aus hygienischen Gründen erfolgt die (Trink-) Warmwasserbereitung über einen Edelstahl-Plattenwärmetauscher. Hier gibt das Brauchwasser aus dem Pufferspeicher seine Wärme an das kalte Trinkwasser im Gegenstromverfahren ab. Während das Trinkwasser selbständig durch den Wärmetauscher fließt, muß das Brauchwasser mit Hilfe der Pumpe durch den Wärmetauscher gedrückt werden. Registriert der Strömungswächter, daß im Warmwasserkreislauf ein Auslaufventil (Wasserhahn) geöffnet wurde, schaltet das System die Brauchwasserpumpe ein.

Die Zirkulationspumpe zieht kaltes Wasser von den Zapfstellen weg und fördert warmes Wasser dorthin. Zur Steuerung der Zirkulationspumpe werden häufig noch einfache Zeitschaltuhren eingesetzt, so daß während der gesamten eingestellten Betriebszeit warmes Wasser durch den Kreislauf gepumpt wird. Sparsamer geht das Modul mit der Energie um. Außerhalb definierter „Stoßzeiten“ morgens und abends steuert das Modul die Pumpe des Warmwasserkreislaufs nur an, wenn an einer „Zapfstelle“ der Hebel einer Armatur betätigt wird. Das dazu notwendige Signal liefert ein im Warmwasserkreis installierter Strömungswächter.

Da warmes Wasser jedoch nur zur Verfügung steht, wenn die Brauchwasserpumpe heißes Wasser durch den Wärmetauscher schickt, „denkt“ das Modul auch hier mit und schaltet die Brauchwasserpumpe gleich mit an. Nach zwei Minuten schaltet die Zirkulationspumpe automatisch wieder ab.

Sollte die Temperatur im Rücklauf der Zirkulation größer als 35 °C sein, so gibt ein Thermostat Meldung an das System. Eine erneute Zirkulation wird unterdrückt, da die Wassertemperatur an den Zapfstellen noch als angenehm warm empfunden wird.

Schließlich fördert die Heizkreispumpe temperiertes Heizwasser in die Heizkreise. Melden alle Raumthermostate „Temperatur erreicht“, dann schaltet das Modul die Pumpe ab.

Für die Zukunft gerüstet:

Änderungen sind kein Problem Als deutlichen Pluspunkt gegenüber Systemlösungen führt der Hausherr die einfache Programmierung der Module und die wesentlich geringeren Hardwarekosten ins Feld. Durch 21 Sonderfunktionen, darunter Treppenlichtschalter, Zeitschaltuhr, Ein-/Ausschaltverzögerung, Stromstoßrelais, Analogwertverarbeitung, lassen sich komplexe Funktionen einfach in Schaltprogramme umsetzen.

Zukünftigen Änderungen der Raumnutzung sieht der Hausherr gelassen entgegen. Die Schaltprogramme können mit der System-Software am PC erstellt, getestet und jederzeit verändert werden. Die Übertragung auf die Geräte vor Ort geschieht mit steckbaren Programm- Modulen.

Auch denkt der Hausherr an Erweiterungen, die er mit dieser Technik realisieren will, darunter Alarmanlage, automatische Raumluftbefeuchtung, und Gartenbewässerungsanlage. Die dafür notwendige Infrastruktur ist bereits vorbereitet.

Erschienen in Ausgabe: 02/2001