14.04.2021

Smart Home: Das Haus denkt mit

Beim Autokauf zählen Assistenzsysteme, die für mehr Sicherheit sorgen, Energie sparen und der Behaglichkeit dienen, zur Grundausstattung. Wird nun auch das durchautomatisierte Heim, das „Smart Home“, zum Standard?

In jedem Haushalt gibt es  Dinge, die sich ein- und ausschalten lassen: Leuchten, Lichter und Lampen, Fernseher und Computer, Waschmaschine und Geschirrspüler, Heizung und elektrischer Türöffner. Dazu kommen oft noch Klimaanlage, elektrisch betriebene Jalousien, automatische Lüftung oder Saugroboter.

In vielen Fällen müssen diese Schalter und Regler nicht mehr von Hand betätigt werden – die Regelungsmechanismen sind automatisiert. Die Raum­heizung ist mit einem Thermostat verbunden der entsprechend der Raumtemperatur die Wärmebereitstellung regelt. Kühlschränke halten selbsttätig die konstante Temperatur im Inneren. Auch bei Waschmaschine, Geschirrspüler oder Mikrowellenherd ist automatische Steuerung die Regel. Das ist komfortabel, und es kann helfen, Energie zu sparen.  Aber es ist noch nicht das, was man unter einem  „Smart Home“ versteht.


Das Haus lernt zu kommunizieren
„Das Wesentliche an einem Smart Home ist die Vernetzung“, erklärt der Spezialist für Gebäudeautomatisation  Friedrich Praus vom FH Technikum Wien. In einem Smart Home kommunizieren die Dinge miteinander. Ein Beispiel dafür ist die wetterabhängige Steuerung der Beschattung. Eine Wetterstation und ein Temperaturfühler messen den Bedeckungsgrad des Himmels, die Lichtintensität und die Innenraumtemperatur. Diese Daten werden von einer Recheneinheit miteinander verknüpft und auf Basis dieser Berechnung werden die Jalouisen auf- oder zugezogen. Es wird also nicht nur ein Programm abgespult, sondern die Recheneinheit „entscheidet“ auf Grund der Daten, die ihr von den Sensoren zur Verfügung gestelt werden.


Kontrollierte Luftqualität
Ein anderes Beispiel ist die konrollierte Luftqualität. Unsere Atemluft enthält im Freien etwa 400 ppm CO2 (ppm: parts per milion/Anteile pro Million –  also etwa 4 %) Wenn wir atmen, verbrennen wir unentwegt Sauerstoff zu CO2. Das ist im Freien unbedenklich. In einem gut gedämmten Haus ist ein unbegrenzter Luftaustausch allerding nicht so ohne weiters gegeben. Ohne Lüften reichert sich die Raumluft mit CO2 an. Steigt der Anteil auf über 1.000 ppm, führt das für die Bewohner zu Beeinträchtigungen der Konzentrationsfähigkeit, bei noch höheren CO2-Werten können weitere Beschwerden auftreten.  Bei einer Belastung von 1.400 ppm CO2 spricht man von niedriger Raumluftqualität. 6000 ppm CO2  gelten als gesundheitlich bedenklich.


Für eine gesunde Raumluft ist also regelmäßiger Luftaustausch notwendig. Regelmäßiges manuelles Lüften ist aber nicht immer möglich, vor allem nicht während der Nachstunden. Zudem besteht die Gefahr, dass bei „Lüften nach Gefühl“ erst dann die Fenster geöffnet werden, wenn die Raumluft schon merkbar schlecht geworden ist.


Bei einer Komfortlüftung ist die Lüftungsautomatik mit einer Wetterstation mit Innensensor gekoppelt. Innenraumtemperatur, Luftfeuchtigkeit, Schall und Luftqualität werden laufend gemessen und auf Basis dieser Daten wird automatisch der Luftwechsel geregelt. Die Fenster können dabei geschlossen bleiben. Das verhindert, dass Raumwärme durch die offenen Fenster nach außen entweicht und die Lärmbelastung im Wohnraum bleibt gering – was einem erholsameren Schlaf sehr zuträglich ist.


So selbstbverständlich wie die Zentralverriegelung beim Auto

Automatische Steuerungen dienen nicht nur der Bequemlichkeit. Weitere Aspekte sind die Möglichkeit, Energie zu sparen, die Sicherheit zu erhöhen und den Bewohnern Hilfestellung bei alltäglichen Verrichtungen zu bieten. Älteren und gebrechlichen Menschen kann mit Hilfe von „smarten“ Steuerungen der Haus- und Kommunikationstechnik ein selbstbestimmtes Wohnen ermöglicht werden.
Für Heinrich Strobl von Legrand Austria, einem Spezialisten für Elektroinstallationsmaterial, führt in Zukunft kein Weg am „Smart Home“ vorbei. Strobl vergleicht Smart-Home-Technologie mit der Komfort­steigerung, die PKWs in den letzten Jahrzehnten erfahren haben. Servolenkung und Zentralverriegelung waren vor vierzig Jahren noch exklusiv, teuer und für viele Autokäufer überflüssig. Heute zählen Servolenkung und Zentralverriegelung zur Grundausstattung jedes PKW. Mit Smart Home-Technologie verhalte es sich ähnlich, so Strobl: Bei neugebauten Häusern sei sie Stand der Technik. Ein Haus Smart-Home-fähig zu machen sei eine Investition in die Zukunft, und die Zukunft komme oft schneller als man glaube.


Schnittstellen: Smart Phone und Sprachsteuerung

Automatische Steuerung bedeutet nicht, dass die Bewohner die Kontrolle über ihr Heim aufgeben. Es sind immer noch die Bewohner des Hauses, die bestimmen, bei welchen Temperaturen sich die Heizung einschaltet, bei welcher CO2-Konzentration eine Luftwechsel stattfinden oder wie hell die Beleuchtung am Abend sein soll.


Dazu ist eine Schnittstelle zwischen Mensch und Smart Home notwendig. Diese Schnittstelle ist heute meist das Smart Phone, das Tablet oder ein Bedien­element an der Wand. Zunehmen wird auch Sprachsteuerung eingesetzt – zum Beispioel über digitale Assistenten wie „Alexa“,„Amazon Echo“, „Hallo Magenta“ oder andere Geräte verschiedener Hersteller.


Fix verkabelt oder Funklösung
In einem Smart Home kommunzieren Verbraucher (Licht, Jalousien etc.) mit Sensoren (Thermostat, Bewegungsmelder etc.). Das heißt, es muss eine Verbindung zwischen Verbrauchern und Sensoren geben, über die Daten ausgetauscht werden können. Die einfachste und störungssicherste Methode ist eine Kabelverbindung. In einem Neubau ist eine Smart-Home- fähige Verkabelung ohne größere Mehrkosten realsierbar, wenn man sie von Anfang an einplant.


Bei einem bestehenden Gebäuden ist die Sache nicht so einfach. Kabel zu verlegen ist ohne gröbere Stemmarebeiten meist nicht möglich, was die Kosten für die Vernetzung emfpindlich in die Höhe treibt. Hier ist es oft günstiger, die einzelnen Elemente mittels  Funkverbindungen zu vernetzen.


Funkverbindungen - zum Beispiel über W-Lan – haben aber einen großen Nachteil: Sie sind nach außen hin „offen“. Hacker können in das Netzwerk eindringen und die Steuerung übernehmen. Mit einem drahtgebundenen System hat man dieses Problem nicht. Es ist in sich geschlossen.


Technischer Standard
Wenn zwei Menschen miteinander kommunizieren wollen, brauchen sie eine gemeinsame Sprache. Bei vernetzten Geräten ist dies nicht anders. Sensoren registrieren gewisse Veränderungen ihrer Umwelt, zum Beispiel Veränderungen der Raumtemperatur, des CO2-Gehalts  der Luft oder der Lichtintensität. Diese Daten müssen von einer Recheneinheit interpretiert werden, die ihrerseits beim Überschreiten gewisser Schwellenwerte ein Signal an die „Verbraucher“ sendet. Dieses Signal ist das Zeichen für die „Verbraucher“, in Aktion zu treten  – zum Beispiel die Jalousien auf- oder zuzuziehen, das Licht einzuschalten oder auf ein bestimmtes Niveau zu dimmen. Voraussetzung ist, dass diese Daten und Signale verstanden werden. Dazu werden einheitliche technische Standards für die Datenübertragung definiert.  Handelsüblcher Standard ist das Datenübertragungs-System KNX. Auf diesen offenen Bussystem-Standard haben sich über 500 Hersteller von Smart Home-Lösungen geeignet. Dies soll garantieren, das alle Geräte – auch Geräte unterschiedlicher Hersteller – miteinander fehlerfrei kommunizieren können. Außerdem soll damit sichergestellt werden, dass auch in 20 Jahren noch kompatible Geräte erhältlich sind. Bei der Neuanschaffung von Smart Home-Komponenten sollte man deshalb darauf achten, dass diese dem Standard KNX entsprechen.


Um Funktionalität und Sicherheit auch bei Störungen zu gewährleisten, ist es wichtig, dass bestimmte Grundfunktionen auch direkt gesteuert werden können und dezentral funktionieren. Das heißt: Das Gerät muss auch dann zu kontrollieren sein, wenn Sensoren oder die zentrale Steuereinheit ausfallen.


Hilfe im Alltag
„Ambient Assisted Living“  bedeutet sinngemäß „Alltagstaugliche Assistenzlösungen für ein selbstbestimmtes Leben“. Es bezeichnet Techniken, die ältere und behinderte Menschen darin unterstützen, selbstbestimmt im eigenen Haushalt zu wohnen –  ein Thema, das in Hinblick auf die demografische Entwicklung in Zukunft immer wichtiger werden wird. Ein vernetzten Smart Home kann dazu beitragen, den gewohnten Lebensstandard länger zu erhalten.


Für gebrechliche Personen kann bereits das  manuelle Öffnen von Fenstern oder das Herunterkurbeln von Jalousien ohne Hilfe ein unüberwindbares Hindernis sein. Es kann vorkommen, dass ältere Leute „vergessen“ den Herd auszuschalten oder das Licht abzudrehen. Eine automatisierte Wohnumgebung kann dies erleichtern bzw. ausgleichen. Zum Beispiel indem die BewohnerInnen bestimmte Funktionen über einen Tablet-Computer steuern können. So können Fenster geöffnet und die Jalousien heruntergekurbelt werden, ohne dass die BewohnerIn dazu das Sofa verlassen muss. Automatisierung kann auch  dafür sorgen, dass sich der Herd nach einer gewissen Zeit automatisch abschaltet. Smart Home-Lösungen können aber noch mehr: Statistiken zeigen, dass die meisten Stürze von Senioren im Badezimmer passieren. Simple Bewegungsmelder können hier schwerwiegende Folgen verhindern. Sie regeistrieren, ob sich eine Person im Bad befindet. Falls die Person nach einer Stunde – oder nach  einer anderen vorher definierten Zeitspanne – das Bad immer noch nicht verlassen hat, wird automatisch Alarm ausgelöst und Hilfe geholt.n

Keine Scheu vor der Technik: Smart Home verbindet Familien
Ein Problem des Ambient Assisted Living ist die mangelnde Akzeptanz der technischen Hilfsmittel. bei der älteren Bevölkerung. Senioren haben meist ihr Leben lang Fenster händisch auf- und zugemacht und die Jalousien bedient. Sie sind es nicht gewohnt, die  Hilfe einer automatischen Steuerung in Anspruch zu nehmen und lehnen unter Umständen sogar ab, den Umgang mit einem Tablet-Computer zu erlernen.
Unter diesen Umständen ist es wichtig, als allererstes die Scheu vor dem Tablet zu nehmen. Das kann zum Beispiel dadurch geschehen, dass SeniorInnen als erstes lernen Videotalks mit den geliebten Enkeln zu führen. Hierbei steht der soziale Aspekt im Vordergund, und die SeniorInnen – auch wenn sie wenig technik-affin sind – lernen ganz nebenbei, mit dem Tablet umzugehen. Dann sibnd sie auch eher geneigt,  das Tablet für andere Funktionen zu nutzen –  etwa um vom Bett aus das Licht abzuschalten.n