Was ist ein Smarthome? Was ist Hausautomation? Eine Einführung und konkrete Beispiele

Sicher haben sie schon oft den Begriff „Smarthome“ gehört. Fast jeder spricht davon. Aber jeder findet dazu eine andere Erklärung. Was ist nun ein Smarthome? Wir beschreiben an dieser Stelle, was man unter einem Smarthome versteht und was der Unterschied zu einer Hausautomation ist.

Spricht man über Smarthome, so fallen oft Begriffe wie Beleuchtungssteuerung, Szenen, LED, Dimmen, Dali, KNX, Philips Hue, Aktor, Zigbee, Internet der Dinge, Multiroom, Sensoren, Bewegungsmelder, Präsenzmelder, Smart Meter, Staubsaugerroboter, Thread, Rasenmähroboter oder auch Luxone, Homematic, Matter, Siri und Alexa, um nur ein paar zu nennen.

Manche Menschen sprechen auch davon, dass sie per Knopfdruck mehrere Rollläden öffnen und schließen oder die Beleuchtung rund um den Fernseher über Alexa durch Sprachkommandos verändern können. Aber ist das wirklich smart? Nein, denn es ist lediglich eine Automatisierung einzelner Bereiche eines Hauses.

Wikipedia beschreibt das Smarthome wie folgt:

Smarthome… „…dient als Oberbegriff für technische Verfahren und Systeme zur Gebäudeautomation in Wohnräumen und -häusern, in deren Mittelpunkt eine Erhöhung von Wohn- und Lebensqualität, Sicherheit und effizienter Energienutzung auf Basis vernetzter und fernsteuerbarer Geräte und Installationen sowie automatisierbarer Abläufe steht. Unter diesen Begriff fällt sowohl die Vernetzung von Haustechnik und Haushaltsgeräten (zum Beispiel Lichtquellen, Jalousien, Heizung, aber auch Herd, Kühlschrank und Waschmaschine), als auch die Vernetzung von Komponenten der Unterhaltungselektronik (etwa die zentrale Speicherung und heimweite Nutzung von Video- und Audio-Inhalten).“

Ein Smarthome basiert also auf Gebäudeautomation. Es geht aber noch weiter, damit die weiteren Ziele, wie die Verbesserung der Wohn- und Lebensqualität, die Sicherheit und die effiziente Nutzung der Energie ermöglicht werden kann. Es geht also weit darüber hinaus, Beleuchtung per Befehl zu steuern.

Ein gutes Smarthome bemerkt man nicht!

Was macht nun ein gutes Smarthome aus? Ein gutes Smarthome macht all seine Automationen im Hintergrund, also ohne dass man es bemerkt. Rollläden werden automatisiert hoch- und heruntergefahren – und zwar nicht fix nach Uhrzeit, sondern je nach Sonnenstand. Die Wärmepumpe schaltet auf Kühlen, wenn es zu heiss wird – und zwar basierend auf aktuellen Außen- uns Innentemperaturen aber auch vorausschauend basierend auf der Wettervorhersage. Die Beleuchtung stellt sich automatisch auf die jeweilige Wohnsituation ein. Über einen zentralen Bildschirm kann man dem Smarthome „über die Schulter“ schauen und sieht, wie lange der Geschirrspüler noch läuft, der automatisch – in Abhängigkeit der PV-Anlage – gestartet wurde.

Ist mal niemand Zuhause, so erkennt dies das Smarthome und simuliert die Präsenz seiner Bewohner. Gleichzeitig reduziert es z.B. auch die Warmwasser-Temperatur, um Energie zu sparen.

Man bemerkt das Smarthome also normalerweise nach kürzester Zeit nicht mehr, sondern gewöhnt sich sehr schnell daran, dass Dinge einfach vom Haus erledigt werden. Dies führt zu der von Wikipedia genannten Erhöhung der Wohn- und Lebensqualität, Sicherheit und effizienter Energienutzung.

Die Grundlagen für ein Smarthome

Wie im Artikel von Wikipedia genannt, geht es im Wesentlichen also darum, Haustechnik, Haushaltsgeräte und die Vernetzung der Unterhaltungselektronik. Dies bedeutet, dass alle Geräte möglichst in ein Netzwerk gebracht werden, damit diese über eine zentrale gesteuert werden können, oder relevante Daten den entsprechenden Netzwerkgeräten bereitgestellt werden können.

Für ein Smarthome sind zunächst drei Komponenten relevant:

• Ein zentraler Netzwerkschrank, in dem alle kabelgebundenen Geräte zusammengeführt werden
• Ein konfigurierbarer Router, über den unterschiedliche Netzsegmente definiert werden (VLANs) und somit die Sicherheit der einzelnen Geräte sicherstellt.
• Eine Smarthome-Zentrale, die die zusammengeführten Daten verarbeitet und Geräte des Haushalts steuern kann.

Welche Geräte sollten in einem Smarthome „smart“ sein?

Grundsätzlich gilt: Je mehr Geräte man ins Heimnetz bekommt, je mehr Möglichkeiten hat man, sein Haus smart zu machen.

Hier eine Liste der Geräte im Haushalt, die ans Netzwerk angeschlossen werden sollten, um ein Smarthome möglich zu machen:

• Rollläden
• Beleuchtung – innen und aussen, wo notwendig
• Fenster und Türen (Öffnungsmelder)
• Räume (Klimasensoren)
• Fernseher, DVD-/Bluray-Player
• PV-Anlage
• Heizung
• Waschmaschine
• Geschirrspüler
• Zisternen und andere Wasserspeicher
• …

Wie werden die verschiedenen Geräte in das Smarthome integriert?

Zur Integration der einzelnen Gebäudeelemente gibt es nicht eine einheitliche Lösung.

Sofern möglich, sollte eine kabelgebundene Verbindung hergestellt werden. Bei vielen Hausgeräten ist dies jedoch nicht möglich. Als Alternative bietet sich WLAN an, sofern ein sehr stabiles drahtloses Netzwerk im Haus sichergestellt wird.

Für Klima- oder Öffnungs-Sensoren kann theoretisch ebenfalls WLAN verwendet werden. In der Praxis haben sich aber andere Sendeverfahren durchgesetzt, da diese deutlich weniger Energie benötigen. Dies kommt batteriebetriebene Sensoren entgegen. Protokolle wie Zigbee, z-Wave, Matter oder Thread sind hierfür besser geeignet, da der Inhalt der Übertragung deutlich schlanker und damit energieeffizienter ist. Zudem wachen diese Geräte nur dann auf, wenn sie eine Veränderung erkennen und somit etwas zu senden haben.

Ob kabelgebunden oder kabellos: Je nach Haushaltsgerät sind auch noch weitere Protokolle wie KNX, MQTT und Modbus zum Datenaustausch relevant.

Die Zentrale

Unabhängig davon, welches Protokoll verwendet wird, werden alle Geräte in der Smarthome-Zentrale zusammengeführt. KNX folgt seinem ganz eigenen Prinzip und wird anhand einer Software (ETS) konfiguriert. Homematic und Luxone bilden ihr jeweils eigenes „Ecosystem“ aus proprietären Geräten mit eigener Zentrale. Hier ist man von der Produktstrategie eines Herstellers abhängig. Für Nachrüstungen bieten sich von den hier genannten Systemen Homematic und Luxone an, da diese auch kabellos zu installieren sind.

Daneben gibt es open Source Smarthome-Zentralen, wie ioBroker, openHAB, FHEM oder Home Assistant. Diese sind herstellerunabhängig und in der Lage diverse Smarthome-Komponenten und -Protokolle zu integrieren. Die Weiterentwicklung wird von vielen Entwicklern vorangetrieben. Das Produkt entwickelt sicher also aus der Community heraus. Im Vergleich zu den proprietären Lösungen muss bei der Einführung jedoch noch mehr Hand angelegt werden und ein Elektriker wird hier nur partiell unterstützen. Kritiker sagen hierzu „Basellösung“, da für die Automatisierung eigene Skripte erstellt werden müssen und die Zentrale auf einem eigenen Server (Raspberry Pi, NAS oder eigenem Server) laufen muss. Diese Lösung kann aber mindestens genauso robust aufgebaut werden, wie die proprietären Lösungen. Belohnt wird man mit einem absolut flexiblen System.

Beispiel

Hier ein Beispiel für Smarthome-Funktionen

• Steuerung der Rollläden / Lamellenstoren:
  • Voraussetzung:
    • Die Smarthome-Zentrale kennt:
      • die verschiedenen Astro-Zeiten (Sonnenaufgang, Sonnenuntergang,…)
      • die Wetterdaten inklusive Hagel- und Sturmwarnungen.
      • die Außentemperatur
      • die Luftfeuchtigkeit und Temperatur in den einzelnen Zimmern
      • den Status der Fenster (offen/geschlossen)
      • die Position der Rollläden / Lamellenstoren
      • die Feriendaten und weiss, ob Gäste zu Besuch sind.
  • Steuerungen:
    • Die Rollläden / Lamellenstoren werden in Abhängigkeit von Sonnenaufgang und Sonnenuntergang in den zentralen Räumen automatisch hoch- bzw. heruntergefahren.
    • Je nach Temperatur öffnen sich diese mehr oder weniger, damit die Temperatur im Haus nicht zu heiss wird.
    • Ist eines der Fenster geöffnet, so wird der Rollladen / Lamellenstoren dieses Fenster nicht heruntergefahren.
    • Der Rolladen im Gästezimmer öffnet sich nur automatisch, wenn kein Gast zu Besuch ist.
    • Bei Hagelwarnung oder Sturmwarnung (ab X km/h) fahren die Rollläden / Lamellenstoren automatisch hoch, um diese zu schützen. Nach dem Ende der Hagel- oder Sturmwarnung fahren die Rollläden / Lamellenstoren wieder in ihre ursprüngliche Position.

Fazit

Ein Smarthome ist mehr als eine Automation einzelner Bereiche im Haus. Ein Smarthome erledigt – im Hintergrund – Aufgaben, die man sonst manuell durführen müsste. Bei einem Smarthome werden möglichst alle Komponenten eines Hauses zusammengeführt – unabhängig von der Technologie. Eine Smarthome-Zentrale steuert dabei über die technischen Grenzen hinweg das Haus – dynamisch und subtil, so dass es kaum wahrgenommen wird. Als Grundlage für die Umsetzung kann auf proprietäre Lösungen oder auf open Source Software gesetzt werden.

Mit einem Smarthome wird sowohl die Wohn- und Lebensqualität also auch die Sicherheit und die effiziente Nutzung der Energie ermöglicht.