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Gebäudeautomation im Zeitalter des Internet of Things

Smart Home

Smart Home verspricht  mehr Komfort, Sicherheit und Energieeffizienz. Die Anbieter von Gebäudetechnik bauen ihre Systeme aus und arbeiten daran, Installation und Bedienung zu vereinfachen. Auch die IT-Riesen wittern neue Märkte.

Autor Martin Krautter

Die Geschichte des Smart Home ist, um einen legendären Werbespot zu zitieren, eine Geschichte voller Missverständnisse. Während Gebäudeautomation im Zweckbau inzwischen selbstverständlich ist, betrachten die meisten privaten Bauherren Bussysteme wie KNX auch nach über 25 Jahren Marktpräsenz als verzichtbaren Luxus: Der Anteil solcher Installationen dümpelt bei Neubauten bei rund 15 Prozent. Zugleich suggeriert die aktuelle Konjunktur des Begriffs „Smart Home“ vielen Konsumenten, ein solches ließe sich auch nachträglich, etwa mit dem „Starterkit“ eines Energieversorgers, Telefonanbieters oder Discounters, einfach und zum kleinen Preis realisieren. Das Problem liegt in der Unschärfe des Schlagwortes, das vom funkfernsteuerbaren LED-Leuchtmittel bis zur kompletten KNX-Anlage mit Homeserver alles bedeuten kann. Aber welche Entwicklungen und Produkte sind insbesondere für Gestalter, Architekten und Interieur-Designer relevant?
Zwischenstecker mit Bluetooth-Schalter sicher nicht. Hochinteressant dagegen sind die neuen Gestaltungsmöglichkeiten, was die Schnittstellen und Bedienelemente der Haustechnik angeht: Ausufernde Tasterfelder lassen sich durch multifunktionale Touchpanels ersetzen – oder sie verschwinden ganz, zugunsten von Apps auf mobilen Geräten oder sogar Sprachsteuerungen. Lichtsteuerung steht bei den Smart Home Anwendungen ganz vorne: Sowohl unter Komfort- als auch unter Gestaltungsaspekten. Im großen Markt des Bauens im Bestand und der Renovierungen sind professionelle Nachrüst Lösungen ohne Basteleien gefragt.
Vom Kunden her gedacht
Die großen Hersteller von Installationstechnik scheinen insofern umzudenken, dass zunehmend vorkonfigurierte Geräte und Pakete für KNX erscheinen. Sie nehmen einzelne Zielgruppen in den Blick, Installation wie Inbetriebnahme sollen sich deutlich vereinfachen – und damit auch verbilligen. Ein gutes Beispiel dafür ist der miniaturisierte KNX-Server ‚Gira X1‘: Er packt umfangreiche programmierbare Logikfunktionen zur Gebäudeautomatisierung in ein Modulgehäuse mit einer Webschnittstelle, über die sich die gesamte Anlage auf dem Smartphone darstellen und bedienen lässt. Das funktioniert sowohl im Haus als auch über ein eigenes, verschlüsseltes „Virtual Private Network“ überall, wo eine Internetverbindung zur Verfügung steht. In eine ähnliche Kerbe schlägt das IP/KNX-Gateway ‚Busch-ControlTouch‘, das ebenfalls die Steuerung von KNX-Anlagen via App ermöglicht, oder der KNX-Baustein ‚HomeLYnk‘ von Merten.
Während Merten mit dem Konzept ‚Smart Family‘ beginnt, vom Kunden her zu denken und auf Bedarfe und Szenarien abgestimmte Technikpakete zu formulieren, versuchen andere Hersteller, unterhalb von KNX neue proprietäre Bussysteme zu positionieren, die eine besonders einfache Installation und Einrichtung mit Einschränkungen bei Funktionalität und Flexibilität erkaufen. So sollen sowohl ‚eNet‘ von Gira und Jung als auch ‚free@home‘ von Busch-Jäger die Kernfunktionen Licht, Heizung und Jalousiesteuerung vorkonfiguriert abdecken sowie die Bedienung via Smartphone-App ermöglichen. Während ‚free@home‘ mit Bus-Leitung an den Start ging und erst jüngst um Funk-Komponenten erweitert wurde, ist ‚eNet‘ von vornherein als Funk-System konzipiert und zielt damit besonders auf Renovierer, die Stemmarbeiten vermeiden möchten.
Wie erfolgreich diese Ansätze sein werden, steht jedoch in den Sternen. Denn die Installationsbranche trifft im Smart Home auf potente neue Wettbewerber, die aus einer völlig anderen Produktkultur kommen: den Software- und Internetriesen wie Apple, Amazon oder Google. Diese interessieren sich weniger für die langlebige Infrastruktur in der Wand oder im Elektroverteiler, umso mehr jedoch für die Lufthoheit in Sachen Benutzerschnittstelle. Wenn Apple mit HomeKit einen Standard einführt und die entsprechende Benutzeroberfläche als Home-App kurzerhand in das aktuelle Betriebssystem iOS der iPhones und iPads integriert, schafft das schlagartig eine millionenfache, potenzielle Nutzerbasis – das können die bisherigen Platzhirsche in der Gebäudeautomation schwerlich ignorieren.
Solide Infrastruktur als Basis
So verweist Christian Kruppa, Produktmanager bei Busch-Jaeger, darauf, dass sein System ‚free@home‘ Sprachsteuerung bereits mit an Bord habe – im Gegensatz zu Apples ‚Siri‘, Amazons ‚Alexa‘ oder ‚Okay Google‘, ohne die aus Datenschutzgründen bedenkliche Auswertung auf externen Servern. „Bei all diesen Innovationen ist es aber wichtig, dass es sich hier um die Schnittstelle zwischen dem Menschen und dem Smart Home handelt,“ stellt Kruppa zu Recht fest: „Die Basis eines zukunftsfähigen Smart Home liegt jedoch nach wie vor in einem soliden Haus- und Gebäudeautomationssystem, das die Steuerung über ein Sprachassistenzsystem überhaupt erst ermöglicht.“ Dennoch: Die Schnittstelle ist, womit sich der Nutzer täglich auseinandersetzen muss, und hier gibt inzwischen die IT mit ihren kurzen Update-Zyklen für Hard- und Software den Takt vor.
Welch komplexe Überlegungen bei den Herstellern ablaufen, wird im Gespräch mit Richard Rutschmann, Geschäftsführer Technik bei S. Siedle & Söhne, deutlich. Er setzt in der Türkommunikation auf den Internetstandard IP-Technologie, denn: „Wir haben sehr hohe Bandbreiten- und Systemleistungsanforderungen an die Echtzeit-Kommunikation, bei der Video- und insbesondere der Audio-Übertragung. Das können Smart-Home-Plattformen üblicherweise nicht leisten,“ erläutert Rutschmann. Systeme wie KNX werden über Gateways angebunden, Apps fürs Smartphone sind selbstverständlich. Aber nicht alles, was machbar ist, ist auch sinnvoll: „Überlegungen zur direkten Anbindung von Türsprechanlagen über Funk haben wir aus unterschiedlichen Gründen verworfen, nicht zuletzt wegen Sicherheitsbedenken,“ so Rutschmann.
Gerade die drahtlose Vernetzung stellt die Smart Home Branche vor große Herausforderungen. Mehrere unterschiedliche Standards liefern sich ein Rennen mit aktuell völlig offenem Ausgang. Aus Anwendersicht gibt häufig die Lichtsteuerung als Einstieg in smarte Technologien den Ausschlag.
Hier konkurrieren unter anderem die ZigBee-basierten Systeme ‚Hue‘ von Philips und ‚Lightify‘ von Osram mit dem Bluetooth-LE-basierten ‚Casambi‘, das gerade bei designorientierten Leuchtenherstellern wie Occhio oder Tobias Grau schnelle Verbreitung fand. Und der Kunde steht vor der Entscheidung: Genügt mir die Integration auf Software-Ebene, etwa mit Apple Home, oder sollen die intelligenten Leuchten auch physisch mit einer Businstallation und ihren Bedienelementen gekoppelt werden?
Wohnen als Software-Projekt
Für Planer, Anwender und Nutzer mündet all dies in die zentrale Frage, wer angesichts dieser komplexen Gemengelage dafür sorgt, dass ein konkretes Projekt wunschgemäß, zuverlässig und sicher funktioniert. Systemintegratoren schätzen, dass rund die Hälfte aller KNX-Anlagen nicht sauber laufen – trotz jahrelanger Anstrengungen der Hersteller bei der Schulung von Installateuren. Ein entsprechender Anbieter sollte deshalb Referenzprojekte vorweisen können, die sowohl technisch als auch wirtschaftlich funktionieren. Andererseits gilt es, das Smart Home eben auch als Software-Projekt zu akzeptieren: Mit allen Implikationen wie der Notwendigkeit von „Debugging“, Dokumentation und regelmäßigen Updates.
Davon hängt nicht zuletzt auch die Sicherheit eines Smart Home gegenüber Attacken von außen ab. Es verwundert nicht, dass in Smart-Living-Projekten wie der luxuriösen Wohnanlage „Apartimentum“ in Hamburg Komfort und Vernetzung mit dem Modell des „Flatrate-Wohnens„ zusammentreffen: Hier stellen kontinuierliche Wartung und Betreuung die Funktion sicher. Auch für Normalverbraucher vorteilhaft sind in dieser Hinsicht Allianzen wie die Initiative „Connected Comfort“, in der sich Anbieter ganz unterschiedlicher Gewerke – von der Elektroinstallation über Sanitär und Heizung bis hin zu Küchengeräten und Multimedia – zusammen finden mit dem Versprechen, dem Kunden ein smartes Wohnerlebnis ohne Brüche anzubieten.

Old dreams, new players

Quo vadis, Smart Home?

Smart technology promises more comfort, security and energy efficiency. Providers of building technology are ‧expanding their systems and are working on simplifying their installation and operation. The IT giants, too, see an ‧opportunity of opening up new markets.

The story of the smart home, to quote a legendary advertising spot, is a story full of misunderstandings. Today building automation in functional buildings is a matter of course, but most private clients regard bus systems such as KNX as a dispensable luxury even after 25 years of being on the market. For new buildings, the share of such installations bumbles along at about 15 percent. At the same time, the increased popularity of the term “smart home“ makes many consumers think that such a system may also be realized simply and at low cost at a later date, for instance with the starter kit by an energy supplier, telephone provider or discount store. The catchword’s vagueness is the problem, since it can mean anything from remote-controlled LED light sources to complete KNX systems with home server. But what are the developments and products that are relevant particularly to both designers or architects and interior designers? Certainly not adapter plugs with a Bluetooth switch. But as far as the interfaces and control elements of building technology are concerned, there are new and highly interesting design opportunities. Extensive keyboards can be replaced by multi-functional touch panels – or they vanish completely in favor of apps on mobile devices or even voice control. Light management is spearheading smart applications – both from a comfort and from a design point of view. There is a big market covering building in existing contexts and renovations, demanding professional retrofit solutions without botched wiring.

Seen from the client’s point of view

It seems like the big manufacturers of installation technology are rethinking, seeing that pre-configured equipment and packages for KNX are offered in increasing numbers. They are turning their attention to individual target groups; moreover, installing and commissioning systems are to become much easier – and thus cheaper too. One good example of this trend is the miniaturized ‘Gira X1’ KNX server. It packs comprehensive programmable logic functions for building automation into one module housing with a web interface with which the whole system can be displayed and controlled on the smart phone. This works not only within the house but also via an individual encrypted “virtual private network” wherever an Internet connection is available. Other systems take a similar line: the IP/KNX Gateway, the ‘Busch-Control Touch‘, which also enables control of KNX installations via app, or the ‘HomeLYnk’ KNX element by Mertens.
While Mertens starts thinking from the client’s end with its ‘Smart Family’ concept and begins to create techno-logy packages tailored to needs and scenarios, other manufacturers try to position new proprietary bus systems beneath KNX, which are characterized by extremely simple installation but are limited with respect to functionality and flexibility. Both ‘eNet‘ by Gira and Jung and ‘free@home by Busch-Jäger are supposed to cover preconfigured core functions such as light, heating and shutter control, and also enable control via smart-phone app. While ‘free@home’ was launched with a bus cable and only recently complemented by wireless components, ‘eNet’ was conceived as a wireless system from the start, the target group being renovators wanting to avoid chiseling work.

New competitors

But it is still anyone’s guess how successful these approaches will be. The problem is that in the “smart home” the installation trade encounters powerful new competitors coming from a completely different product culture – software and Internet giants like Apple, Amazon or Google. These are not so much interested in a long-lived infrastructure in the wall or electrical distribution boxes, but all the more so in sovereignty as far as user interface is concerned. Once Apple introduces a standard with HomeKit and simply integrates the relevant user interface as a home app in the current iOS operating system of iPhones and iPads, this will instantly create a potential user base a million strong – a fact that the previous top dogs of building automation can hardly ignore.
Consequently Christian Kruppa, Product Manager of Busch-Jaeger, points out that his ‘free@home‘ system is already equipped with voice control, as opposed to Apple‘s ‚Siri‘, Amazon‘s ‚Alexa‘ or ‚Okay Google‘, and without evaluation on external servers, which poses potential data protection issues. Kruppa rightly maintains that ”in all these cases of innovation it is important that we still deal with the interface between man and the smart home. A future-proof smart home will still be based on a sound house and building automation system that primarily enables control via a voice-assisted system.” Nevertheless, it is the interface with which the user has to deal day in, day out, and in this respect IT sets the pace now with its short update cycles for hardware and software.

Based on a solid infrastructure

A chat with Richard Rutschmann, Technical Manager of S. Siedle & Söhne, reveals the complex considerations that are going on within companies. In the field of door communication, he banks on the IP technology Internet standard because “in real-time communication, in video and especially in audio transmission, we have stringent extremely high bandwidths and stringent system performance requirements. Generally, smart-home platforms cannot achieve this“, Rutschmann toes on to explain: “Systems such as KNX are connected via gateways, and apps for the smart phone are a matter of course. But not all that is feasible makes sense.´” Rutschmann says: “We abandoned considerations regarding direct connections of door intercom systems via wireless for various reasons, not least because of security concerns.“
It is pecisely wireless networking that poses substantial challenges for the trade. Several different standards are competing in a close head-to-head race with an as yet open-ended result. Seen from the user’s point of view, lighting control will often be the decisive factor for an entry into smart technologies. Here, among others, the ZigBee-based systems ’Hue‘ by Philips and ’Lightify’ by Osram compete with Bluetooth-LE-based ’Casambi’, which was spread rapidly especially among design-oriented lamp manufacturers such as Occhio or Tobias Grau. And now customers are faced with the decision as to whether they are satisfied with integration at software level, for instance with Apple Home, or whether the intelligent lamps should also be coupled physically with a bus installation and their operating elements.

Dwelling as a software project

For planners, operators and users, all this leads to the central question as to who will ensure, in view of this complex conflict, that a concrete project will work as requested and be reliable and safe. System integrators estimate that about half of all KNX systems do not function properly, despite the manufacturers’ long-standing efforts to train installers accordingly. Therefore providers should be able to present reference projects that work well both technically and economically. On the other hand, the smart home should also be accepted as a software project – with all its implications such as the necessity of debugging, documenting and regular updates.
Last but not least, the security of smart homes against attacks from outside depends on this. Against this background, it is no wonder that in showcase projects of smart building technology such as the “Apartimentum” residential complex in Hamburg, comfort and networking coincide with the “flatrate living” model in the luxury segment, where continuous maintenance and supervision ensure that the complex installation works well. In this respect, alliances such as the ‧“Connected Comfort” initiative are advantageous for average consumers, too, where suppliers of quite different trades – from electrical installation to sanitary facilities or heating to kitchen appliances and multimedia – get together and promise their clients a smart living experience without disruptions.
Author Martin Krautter

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