Die Wohnungsstation im Internet of Things

Effizienz von Flächenheizungen und dezentralen Frischwassersystemen steigern.

Das Frankfurter Zukunftsinstitut bezeichnet das Internet der Dinge ("Internet of Things" = IoT) als den Megatrend unserer Zeit¹. Der Begriff beschreibt sowohl die zunehmende Vernetzung von Maschinen, Geräten und Alltagsgegenständen untereinander als auch nach außen mit dem Internet, um diese miteinander arbeiten zu lassen und somit unser Leben zu verbessern. Mehr Elektronik, mehr digitale Kommunikation und mehr Software-Intelligenz stecken somit auch in Lösungen der Heizungstechnik. Der folgende Beitrag nimmt den Status quo bei der Entwicklung von Regelungskonzepten für Wohnungsstationen genauer unter die Lupe.

Fast jeder hält sein Smartphone stets griffbereit, die ersten autonomen Autos befahren Deutschlands Straßen und das "Smart Grid" organisiert bereits das Auslastungsmanagement unserer Stromnetze. Aber warum ist das Schlagwort "Internet of Things" (IoT) für die Heizungstechnik relevant? Und wie kann das IoT ausgerechnet Wohnungsstationen zu mehr Effizienz und Betriebssicherheit verhelfen?

In der Praxis erfordern besonders die dezentralen, häufig noch rein thermomechanisch geregelten Frischwassersysteme einen hohen Planungs- und Installationsaufwand mit äußerster Umsichtigkeit beim hydraulischen Abgleich, die selbst von guten und erfahrenen Fachleuten selten erreicht wird. Somit können sogar qualitativ hochwertige Wohnungsstationen und solide geplante Systemhydraulik viele Probleme nicht gänzlich verhindern. Kleine Abweichungen bei der Installation oder bei der Auswahl der Systemkomponenten können dann schnell die Wärmeversorgung in einzelnen Wohnungen, bestimmten Zapfsituationen oder ganzen Gebäuden beeinträchtigen. Die Folgen solcher Abweichungen reichen von der Unterversorgung bis zur Energieverschwendung.

Eine vernetzte Elektronik hingegen kann mittels besserer Sensorik die gesamte Anlage ganzheitlich betrachten und verfügt zugleich über entsprechende Stellmöglichkeiten, um schnell und präzise zu agieren. So können die Versorgungssicherheit des Systems an jeder Zapfstelle erhöht, der Komfort gesteigert und zugleich die Energieeffizienz optimiert werden.

Für "doppelte Datensicherheit" sorgen

Aus Gründen des Datenschutzes ist bei der Datenübertragung unbedingt auf eine angemessene Verschlüsselung zu achten. Bei der Internetanbindung per WLAN sollte beispielsweise der WPA2-Sicherheitsstandard eingesetzt werden, der auf dem "Advanced Encryption Standard" (AES) basiert.

Darüber hinaus empfiehlt sich eine Unterteilung des Regelsystems in zwei Datennetze: ein privates für die Wohnung, welches nur für die jeweiligen Bewohner einsehbar ist, und ein systemweites, zur ganzheitlichen Optimierung des Heizsystems im Gebäude.

Somit kann die vernetzte Wohnungsstation ihr volles Potential entfalten, während zugleich die Privatsphäre der Bewohner geschützt bleibt.

Auch komplexe Systeme müssen einfach zu installieren sein

Die beste Technik bringt aber nichts, wenn die Installateure sie nicht gerne verbauen. Daher: unbedingt auf eine zeitsparende und praxisgerechte Installation Wert legen! Vor allem die oft in "gekrümmter Zwangshaltung" durchgeführte Verkabelung der Zonenregelung ist mühsam. Durch die Verwendung von Steck- statt Schraubklemmen kann diese jedoch stark beschleunigt werden.

Besonders wichtig ist im Kontext von IoT zudem eine unkomplizierte Einrichtung des Netzwerks. Beispielsweise sollten sich drahtlose Geräte, wie etwa Raumthermostate und -sensoren, per Knopfdruck einfach finden und miteinander verbinden lassen, ohne besondere Netzwerkkenntnisse vorauszusetzen. Weiterhin sollten zum Beispiel die Einbindung in das lokale WiFi und die Zuordnung von Sensoren zu den Räumen auf einem komfortablen Bediengerät mit klarem Menü ohne verwirrende Symbole und Abkürzungen erfolgen. Das spart Nerven und begünstigt die korrekte Einrichtung des Systems durch den Fachhandwerker.

1 www.zukunftsinstitut.de/dossier/megatrend-konnektivitaet

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7 Vorteile einer elektronisch geregelten und vernetzten Wohnungsstation

1 Kompensation kleiner Fehler im hydraulischen Abgleich oder unrealistischer Gleichzeitigkeits-Annahmen:

Die DIN-Vorgaben zum Gleichzeitigkeitsfaktor können für einzelne Projekte oder Leitungsstränge unzutreffend sein. Zu Stoßzeiten kommen die Systeme an ihre Grenzen, so dass an einigen Zapfstellen keine ausreichende Temperatur vorhanden ist. Elektronische, vernetzte Frischwasserstationen nutzen hingegen diverse Eingriffsmöglichkeiten, um situativ die richtige Warmwassertemperatur bereitzustellen.

2 Kommunikation mit der zentralen Umwälzpumpe:

Zentrale Umwälzpumpe und dezentrale Frischwasserstationen sind oft regeltechnisch entkoppelt, so dass der Volumenstrom nicht optimal auf den momentanen Bedarf angepasst werden kann. Die Konsequenz können überhöhte Energieverbräuche oder Unterversorgungen sein. Abhilfe schafft eine Systemlösung, die neben der Frischwasserbereitung in den Wohnungen auch direkt mit der Steuerung der zentralen Umwälzpumpe kommuniziert.

3 Präzise Warmwassertemperatur:

Die Temperaturregelung des Frischwasserteils ist häufig zu ungenau und träge. Abweichungen von +/-5 °C sind keine Seltenheit, obwohl schon kleinere Abweichungen den Duschkomfort deutlich beeinträchtigen. Eine elektronische Regelung mit reaktionsschnellen Stepper-Ventilen passt sich hingegen sekundenschnell den Gegebenheiten an.

4 Stabile Raumtemperatur:

Die Kombination aus Einzelraumregelung und außentemperaturgeführter Heizkreisregelung je Station passt die Vorlauftemperatur der Flächenheizung kontinuierlich an die jeweiligen Außen- und Raumtemperaturen an. Beispiel: Bei sinkenden Außen- oder Raumtemperaturen wird zunächst die Vorlauftemperatur angehoben und schon wieder langsam abgesenkt, sobald sich die Ist-Temperatur im Raum der Soll-Temperatur annähert. So wird eine stabile Raumtemperatur ohne merkliche Überschwingungen ermöglicht.

5 EnEV-Konformität:

Standardmäßig ist nur eine zentral einstellbare Heizungskennlinie möglich bzw. muss im System immer eine hohe Vorlauftemperatur zur Brauchwarmwasserbereitung vorgehalten werden, obwohl eine außentemperaturgeführte Regelung jeder Wohneinheit zunehmend gewünscht oder durch die EnEV gefordert wird. Diese muss dann für jede Wohnungsstation separat nachgerüstet werden. Effektiver wäre es, ein einheitliches Regelkonzept in der Wohnungsstation zu integrieren.

6 Besserer Service:

Elektronische und vernetzte Wohnungsstationen bieten Chancen zur Ferndiagnose, Datenauswertung oder für Wartungszwecke. Beispielsweise können Software-Updates über einen integrierten WiFi-Chip einfach per Knopfdruck aufgespielt werden, sei es zur Problembehandlung oder für funktionale Verbesserungen.

7 Weg ins "Smart Home":

Immer mehr Bewohner wollen die Heizung bequem per Smartphone steuern – am besten Raum für Raum. Auch über die Heizung hinaus werden Häuser und Wohnungen immer mehr automatisiert. Um zukunftsoffen für die Einbindung in ein "Smart Home" zu sein, empfiehlt sich der Einsatz offener und herstellerunabhängiger Kommunikationsprotokolle, wie WiFi, Bluetooth LE oder Z-Wave.