Fensterautomation per BUS-System
Technische Alternative zur herkömmlichen Ansteuerung
Für die Fensterautomation wird weiterhin die individuelle Ansteuerung, meist seitens der Gebäudeleittechnik benötigt. Hierfür setzt man in Zukunft auf BUS-gestützte Antriebssysteme. Dort werden nicht alle Komponenten separat verkabelt, sondern sie kommunizieren über eine gemeinsame Leitung. Das reduziert die Komplexität erheblich.
Natürlicher Rauch- und Wärmeabzug (RWA), Rauchableitung und kontrollierte natürliche Lüftung (KNL) sind Fachbegriffe, die untrennbar mit der Fensterautomation verbunden sind. Antriebssysteme, meist elektrisch, öffnen und schließen im Bedarfsfall Fassaden- und Dachfenster. In den letzten Jahren sind nachhaltiges Bauen und Gebäudeautomation immer stärker in den Fokus gerückt, wodurch diese Technologie zunehmend attraktiver für Lüftungsanwendungen wurde. Einer Studie des Verbandes für Fensterautomation und Entrauchung (VFE) zufolge verbessert die kontrollierte natürliche Lüftung nicht nur die Energieeffizienz, sondern nachweislich auch Gesundheit und Wohlbefinden.
Soll ein solches System zur Fensterautomation installiert werden, stoßen herkömmliche Elektroinstallationen, etwa in Sternverkabelung, schnell an ihre technischen und wirtschaftlichen Grenzen. Weil zahlreiche Leitungen für Energie- und Informationsweiterleitung erforderlich sind, wird der Einbau schnell unübersichtlich und der Bedienkomfort leidet. Zudem sind oft große Leitungsquerschnitte notwendig, was gerade bei großen Gebäudeanlagen ein zusätzlicher Kostenfaktor ist.
Konventioneller Systemaufbau
Wie sieht ein konventioneller Aufbau aus? Kernstück bildet die RWA- und/oder Lüftungszentrale, welche die meist 24 V DC Fensterantriebe mit Energie aus einem Schaltnetzteil sowie der dazugehörigen Lade- und Akkutechnik nach DIN EN 12101-10 versorgt. Zur Ansteuerung bedarf es Relaismodule, welche nach Meldung von Sensoreingängen schalten. Dazu gehören im Bereich Brandschutz Handauslöseeinrichtungen, Brandmelder (Rauch- und Thermomelder) und der Kontakt einer Brandmeldeanlage. Für die KNL im autarken System sind es Lüftertaster, Thermostate und Wind- & Regenmelder, sowie externe Kontakte einer Gebäudeleittechnik. Damit können einfache „Öffnen“ und „Schließen“ Befehle an die Zentrale übermittelt werden, um die angeschlossenen Antriebe per Polwendetechnik bis in die jeweiligen Endlagen anzusteuern.
Eine Kommunikation mit Informationen über Status und Position erfolgt zwischen Zentrale und den Antrieben, zurück zur Gebäudeleittechnik meist nicht. Nur Endlagenschalter können analog abgefragt werden und in digitale Signale innerhalb der Zentrale umgewandelt werden. Schnell wird erkennbar, welche Leitungslängen und Querschnitte hierfür notwendig sind. Bei einem Einzelantrieb mit 1,0 A (24 V DC) über 30 m wird pro Leitung (3 Adern) ein Querschnitt von 0,5 mm² notwendig. In einer großen Gruppe von 12 A benötigt man schon einen Querschnitt von 6,0 mm². Bei mehreren RWA- und Lüftungsgruppen pro Gebäudeabschnitt summiert sich der Leitungs- und Verlegebedarf erheblich. Weiterhin kann über die reine Spannungsversorgung der jeweilige Antrieb nur in jeweils eine Richtung angesteuert werden und nur per Zeitmessung auf eine ungefähre Position gefahren werden. Kommunikation? Nicht vorhanden. Auch müssen bei größeren Fenstern ggf. mehrere Antriebe sowie Beschlagtechnik bedient werden. Mehrere Antriebe müssen synchronisiert oder zumindest gegenseitig mit einem externen Modul überwacht werden, sodass ein Antrieb sicherheitshalber stoppt, wenn der zweite defekt ist.
Effiziente Alternative BUS-Systeme
Die Ansteuerung elektrischer Antriebe für Rauch- und Wärmeabzugsgeräte nach DIN EN 12101-2 erfolgt nach wie vor klassisch anhand der Vorgaben der DIN 18232-9 (für Steuerungstafeln der ISO 21927-9) mit der Energieversorgung nach DIN EN 12101-10. Dies soll aber kein Ausschlusskriterium für eine flexiblere Gestaltung der täglichen Be- und Entlüftung sein. Da in einem Brandfall alle Klappen und Fenster in einem Abschnitt vollständig zu öffnen sind, lassen sich diese Abschnitte mit einer Zentrale inklusive Energieversorgung näher am Verbraucher günstig lösen. Das spart in der Leitungsverlegung. Doch für die KNL wird weiterhin die individuelle Ansteuerung, meist seitens der Gebäudeleittechnik benötigt. Hierfür setzt man in Zukunft auf BUS-gestützte Antriebssysteme.
Anders als bei gewöhnlichen Installationen werden beim BUS nicht alle Komponenten separat verkabelt, sondern kommunizieren über eine gemeinsame BUS-Leitung. Das reduziert bereits bei Planung und Installation die Komplexität erheblich, vor allem bei einer großen Anzahl an Systemteilen. Insgesamt bieten BUS-gesteuerte Systeme zahlreiche Vorteile im Vergleich zu traditionellen Installationen: Kosteneffizienz, Sicherheit und Bedienkomfort.
Die Energieversorgung ist weiterhin pro Abschnitt notwendig, was durch dezentrale Steuereinheiten im Brandschutz umgesetzt werden kann. Ist die gesamte Anwendung auf reine KNL ausgelegt, kann auf die Ladeeinrichtung mit Akku komplett verzichtet werden und einzelne Schaltnetzteile pro Raum oder Abschnitt genügen.
Ein Beispiel für ein solches BUS-System ist die von Simon Protec entwickelte Sico-Technologie. Die Anschlussleitung der Fensterantriebe beinhaltet in sich zwei BUS-Systeme (C1 und C2), welche unterschiedliche Aufgaben erledigen. Der C2-BUS ermöglicht eine schnelle Kommunikation innerhalb der Antriebsgruppe an einem Fenster. Der Master-Antrieb kommuniziert mit bis zu drei Slave-Antrieben des gleichen Typs und bis zu zwei Verriegelungen und regelt den Synchronlauf. Extern wird nur mit dem Master kommuniziert. Der C1-BUS ist für die externe Kommunikation, ob per USB zur Parametrierung oder zur positionsgenauen Ansteuerung über längere Distanzen (bis zu 150 m).
Der Sico-BUS kann im eigenen Netzwerk von allen Teilnehmern direkt angesprochen werden. Für die Ansteuerung von extern stehen Sico-HUB Module und Sico-Gateway Module zur Verfügung, welche die Kommunikation per ModBus, KNX, Bluetooth und Funk zulassen. Mit den bekannten BUS-Systemen stehen somit auch im Smart Home oder Smart Building Bereich alle Möglichkeiten offen, die Fensterautomation vollständig in die Automatisierung der Heizungssteuerung, Lichtsteuerung und Verschattung zu integrieren.
Fazit
Mit konventionellem Aufbau sind viele Szenarien bis heute gut umgesetzt worden. Die Funktionen waren aber seit jeher limitiert, was positionsgenaue Ansteuerung oder digitale Zustandsmeldung betrifft. Zudem ist die Leitungsverlegung aufwendiger und kostenintensiver. Mit Einsatz von BUS-Technik wie Sico werden klassische Polwendetechnik sowie digitale Kommunikation zur Synchronisierung und externen Ansteuerung in einer Motorelektronik vereinbart.
