Energieeffizienz: Fensterabdeckungen mit KNX intelligent steuern

Laut dem Umweltprogramm der Vereinten Nationen verbrauchen Gebäude rund 40 % der weltweiten Energie. Andy Ellis untersucht, wie die intelligente Steuerung von Fensterabdeckungen dazu beitragen kann, Gebäude energieeffizienter zu gestalten.

Der Grund für das Abdecken eines Fensters besteht entweder darin, Privatsphäre zu bieten oder das Licht zu blockieren. Wenn wir das Durchdringen des Sonnenlichts blockieren, blockieren wir auch die Sonneneinstrahlung, was wiederum die Wärmeentwicklung im Raum verringert. Bei kaltem Wetter kann das Gegenteil der Fall sein, d. h. die Abdeckung kann bis zu einem gewissen Grad einen Wärmeverlust verhindern. Die Steuerung von Fensterabdeckungen ist jedoch ein viel komplexeres Thema, als es zunächst den Anschein hat. Schauen wir uns also zuerst die Arten von Abdeckungen an, mit denen wir es zu tun haben könnten.

Arten von Fensterabdeckungen

Die gebräuchlichsten Arten von Fensterabdeckungen sind Rollläden und Vorhänge, aber es gibt noch viele mehr, darunter Raffrollos, Jalousien, Vertikaljalousien, Horizontaljalousien, Fensterläden, Markisen (ein externer Rollladen oder Jalousie), Verdunkelungsjalousien und in den Scheiben bzw. der Doppelverglasung integrierte Jalousien. Sie alle können manuell oder elektrisch betätigt werden. Der Vollständigkeit halber sollten wir auch elektrochromes Glas hinzufügen.

Stromversorgung von Fensterabdeckungen

Als Faustregel gilt, dass elektrische Fensterabdeckungen entweder von einem 220-240-V-Wechselstrommotor oder einem 24-V-Gleichstrommotor angetrieben werden. Manche Systeme werden mit einem 12-V-Gleichstrommotor betrieben, diese sind jedoch weniger verbreitet.

Wechselstrommotoren mit Netzspannung haben zwei Wicklungen, die als „gesplittete Wicklung" bezeichnet werden. Mit einer dreht der Motor in die eine Richtung, mit der anderen in die andere Richtung. Die Stromleitung hat also einen einzigen Neutralleiter, der für beide Wicklungen verwendet wird, und zwei Phasen, L1 und L2, um Wicklung 1 bzw. Wicklung 2 zu versorgen. Es muss eine gegenseitige Verriegelung vorgesehen sein, damit beide Wicklungen nicht gleichzeitig mit Strom versorgt werden können.

Niederspannungs-Gleichstrommotoren haben nur eine einzige Wicklung. Um die Drehrichtung zu ändern, muss die Polarität der Wicklung umgeschaltet werden, daher spricht man bei Niederspannungsmotoren von Polaritätsumschaltung. Generell sind Netzspannungsmotoren leiser als Niederspannungsmotoren.

Wie werden die Fensterabdeckungen mit KNX gesteuert?

Mit den oben beschriebenen Motoren können die Anschlüsse direkt mit Strom versorgt und über ein KNX-Relais verdrahtet werden. Wenn man sich die Produktlisten der wichtigsten KNX-Hersteller ansieht, verfügen fast alle über ein Jalousierelais für den Einsatz mit Netz- oder Niederspannungsmotoren. Das Relais kann auf einer DIN-Schiene montiert (normalerweise 4- oder 8-kanalig) oder in eine Backbox (normalerweise ein- oder zweikanalig) eingebaut werden. Sobald der Motormechanismus betriebsbereit ist, muss jeder KNX-Schalter oder Server (App) in der Lage sein, Bewegungen in beide Richtungen zu steuern.

Bei Geräten mit Trockenkontaktsteuerung (Kontakte einfach kurz kurzschließen, um die Bedienung zu erleichtern) werden oftmals Vorhangschienen mitgeliefert. Diese können wiederum direkt an ein beliebiges KNX-Relais angeschlossen werden.

In jüngerer Zeit stellen wir fest, dass manche Hersteller KNX-Chipsätze direkt ins Gerät selbst integrieren.

In gewerblichen Umgebungen haben Elektroantriebe von Fensterabdeckungen in der Regel ein SMI (Standard Motor Interface), daher haben die KNX-Hersteller mit der Bereitstellung von KNX-SMI-Schnittstellen reagiert, um die Steuerung dieser Abdeckungen im KNX-System zu ermöglichen.

Zusätzliche Funktionalität mit KNX

Über die manuelle Bedienung hinaus gibt es verschiedene Möglichkeiten, mittels der KNX-Steuerung mehr Komfort und Effizienz zu erreichen. So kann das System zum Beispiel so programmiert werden, dass es bei Tagesanbruch oder Sonnenuntergang die Jalousien automatisch öffnet oder schließt, wobei die Beschattungsmöglichkeiten genutzt werden, um entweder einfach die Sonne an einem hellen Tag zu blockieren oder Schatten zu bieten, was insbesondere in größeren Gewerbegebäuden relevant ist. Diese Funktionen können nach Tageszeit programmiert und/oder mit Sensoren verbunden werden. Abhängig von der vorherrschenden Umgebungswärme und Lichtstärke kann das System beispielsweise das Licht einschalten und die Jalousien schließen (anstatt die Klimaanlage einzuschalten) oder die Jalousien öffnen und das Licht ausschalten.

Die Zukunft ist strahlend, trotz COVID-19

Gemäß dem Bericht 'Blinds and Shades - Global Market Trajectory import_contentamp; Analytics' von Global Industry Analysts Inc. wird „inmitten der COVID-19-Krise der globale Markt für Jalousien und Rollos im Jahr 2020 auf 10,4 Milliarden US-Dollar geschätzt und bis 2027 voraussichtlich eine revidierte Größe von 12,4 Milliarden US-Dollar erreichen. Er wächst voraussichtlich mit einer jährlichen Wachstumsrate [CAGR - Compound Annual Growth Rate] von 2,6 % im Analysezeitraum 2020-2027."

Darüber hinaus heißt es im Bericht 'Smart Window Market - Growth, Trends, COVID-19 Impact, and Forecasts (2021 - 2026)' von Mordor Intelligence: „Der COVID-19-Ausbruch hat Industrien auf der ganzen Welt betroffen. Die Smart-Windows-Branche war ebenfalls von der Unterbrechung der Lieferkette betroffen, profitierte jedoch von der größeren Aufmerksamkeit aufgrund des anschließenden Anstiegs des Interesses für Smart-Home-Systeme am Markt.

Aus britischer Sicht werden ungefähr zwei Drittel aller elektrischen Fensterabdeckungen auf dem gewerblichen Markt verkauft, und obwohl kaum Verkaufszahlen für elektrische Fensterabdeckungen zu finden sind, können wir angesichts der immer stärkeren Betonung der globalen Erwärmung und der Notwendigkeit für mehr Effizienz in Gebäuden davon ausgehen, dass der Markt ebenso wie der Rest der Welt wächst.

Fazit

Der Einsatz von KNX zur Steuerung von elektrischen Fensterabdeckungen ist mehr als nur nettes Beiwerk! Ein gut durchdachtes KNX-System sorgt für eine gleichmäßigere Temperaturverteilung im gesamten Gebäude und bietet das Potenzial für erhebliche Effizienz- und Kosteneinsparungen in Wohn- und Geschäftsräumen. Bestehende KNX-Planer und Installateure sind gut beraten, automatisierte Fensterabdeckungen in ihr Portfolio aufzunehmen, sofern sie nicht bereits in diesem Bereich tätig sind.

Andy Ellis ist der Gründer und Geschäftsführer von Household Automation Ltd. und deren Schwesterfirma Knxion Ltd., die Beratung, Design, Installation und Nachbetreuung von Kunden im Bereich der Gebäudeautomatisierung für Wohn- und Gewerbeimmobilien anbietet.

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