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Smart Home: Alles unter Kontrolle

08.03.2016

Photovoltaik, Wärmepumpe, kontrollierte Lüftung mit Wärmerückgewinnung, Pufferspeicher: Dieses Haus ist  mit vielem bestückt, was zu einer regenerativen Energiegewinnung gehört. Doch nur wenn die einzelnen Komponenten optimal aufeinander abgestimmt sind, kann die Anlagentechnik ihre segensreiche Wirkung entfalten und beim Energiesparen helfen. Genau das hatten der Bauherr und Georg Frühauf, Systemintegrator und Geschäftsführer der Sys.Tec Gebäudeautomation, im Sinn, als sie sich an die Planung der Hausautomation machten.

Gebaut ist das Haus in Holzständerbauweise mit einer mehrschaligen Dämmung sowie Dreifach-Verglasung der Fenster – damit entspricht es bereits dem Standard eines KfW-Effizienzhauses 55. Die Nutzung der Sonnenenergie verbessert die Bilanz jedoch noch einmal erheblich, denn die Photovoltaikanlage mit ihren 86 Modulen erzeugt deutlich mehr Strom, als übers Jahr hinweg verbraucht wird.

Was aber tun mit dem Überschuss? Genau hier kommt die Anlagentechnik ins Spiel, denn den Solarstrom einfach ins Netz zu speisen, ist nicht mehr attraktiv aufgrund der mittlerweile stark reduzierten Vergütung. „Es geht darum, alle Bereiche möglichst auszuschöpfen und einen erhöhten Eigenbedarf zu ermöglichen“, erklärt Experte Frühauf. Deshalb hat er eine dreistufige Hierarchie geplant, was den Energiefluss betrifft.

Trotz seiner Größe erzeugt dieses Haus dank guter Dämmung, moderner Haustechnik und intelligenter Steuerung mehr Energie als es verbraucht. Foto: Gira

Eigenverbrauch soll noch erhöht werden

Zunächst wird die (erweiterbare) Speicherbatterie aufgeladen. Sind weitere Stromüberschüsse vorhanden, springt die Wärmepumpe an und lädt den Warmwasserpufferspeicher auf. Und erst danach werden zusätzliche Stromerträge ins Netz gespeist. Auf dieses Weise kann laut Frühauf stets die maximale Menge des Solarstroms selbst verbraucht werden.

In den ersten vier Monaten, von April bis August 2014, hat die PV-Anlage 12195 Kilowattstunden (kWh) Strom erzeugt, davon konnten 3588 kWh selbst genutzt werden, nur 991 kWh mussten zwischenzeitlich aus dem Netz bezogen werden, 8607 kWh wurden eingespeist. Um den Anteil des selbst verbrauchten Stroms zu erhöhen, soll der Lithium-Blei-Batteriespeicher mit einer Kapazität von 5,1 Kilowatt (kW) ausgebaut werden, angepasst an den tatsächlichen Bedarf aufgrund der Beobachtung der Energiedaten über ein Jahr hinweg. Daneben gibt es im Haus zwei Warmwasserboiler mit insgesamt 580 Litern als Pufferspeicher, die mit der überschüssigen Energie erwärmt werden. Der Warmwasserboiler zieht aber erst Strom von der PV-Anlage, wenn diese über 1500 Watt mehr einbringt, als in dem Moment verbraucht werden und die Batterie geladen ist. Eine Nachlaufzeit von zehn Minuten sorgt dafür, dass der Boiler nicht sofort bei kleinsten Änderungen umschaltet.

Beheizt wird mit einer Luft-Luft-Wärmepumpe, die mit der Lüftungsanlage gekoppelt ist. Hierfür hat Frühauf eigens die Schnittstelle geschaffen. So wird im Sommer bei Bedarf auch gekühlt und es herrscht jederzeit frische Luft im Haus. Dank der Einbindung in die Gebäudeautomation kann die Heizung vorausschauend arbeiten – unter Einbezug der Wetterprognose, von Daten der Wetterstation auf dem Dach und den aktuellen sowie gewünschten Einzel-Raumtemperaturen.

Die Dachflächen sind mit nicht weniger als 86 Photovoltaikmodulen zur Stromerzeugung bestückt. Foto: Gira

KNX für koordinierte Gebäudefunktionen

Wie aber lassen sich alle diese energetischen Funktionen – neben weiteren wie Licht, Verschattung, Alarm – miteinander verknüpfen? Grundlage dieser Lösungen ist ein System, das die Daten über Kabelleitungen transportiert, die parallel zum Stromleitungsnetz verlegt werden. Man spricht von einem Bussystem nach KNX-Standard. Alle Daten laufen auf dem Gira Facility-Server zusammen. Dort werden die Informationen archiviert, ausgewertet und verarbeitet.

Was so ein KNX-Sytem leisten kann, hat sich der Bauherr zunächst live in einem Showroom angeschaut, dem Gira Revox Studio im Nimbus Mock-Up in Stuttgart. Die zentrale Steuerung von Licht, Jalousien, Musik oder Heizung sowie die zeitgemäße Bedienung über Handy und Tablet auch von unterwegs aus – das hat den Bauherrn überzeugt. Planung und Ausführung der Elektroinstallation lagen in verschiedenen Händen. „Wir konzentrieren uns auf die Planung, schaffen die Grundlagen und erstellen den Installationsplan, den dann ein regionaler Handwerker umsetzt“, erläutert Frühauf. Dennoch bleibt der Planer auch während der Installation im Spiel. „Wir organisieren und koordinieren und sind dann die rechte Hand für den Bauherren und für den Installateur.“ Für den Bauherrn sei es im Hinblick auf Wartungen oder Erweiterungen angenehmer, wenn er einen Installateur vor Ort habe.

Sämtliche Funktionen und Komponenten des Hauses lassen sich auch über mobile Geräte steuern, dank einer speziellen Gira HomeServer App. Auch Energiekennzahlen sind dort jederzeit einsehbar. Foto: Gira

Auch „im Kleinen“ wird Energie gespart

Die tatsächliche Energieeinsparung durch die intelligente Technik ist laut Frühauf schwer zu beziffern. Denn hier werde auch „im Kleinen“ Energie gespart. Der Bauherr bereite das Haus z. B. stets individuell auf seine bevorstehende Anwesenheit vor; dazu  sei die Bedienung sehr einfach. Deshalb setzt Frühauf die Energieeinsparung im Vergleich zu konventionellem Betrieb hoch an und beziffert sie auf „ca. 25-30 Prozent“. Im Hinblick auf die Kosten gibt der Planer zu bedenken, dass es in der neuen Energieeinsparverordnung „Bonuspunkte“ für Hausautomation gebe und dass generell „die Digitalisierung des Lebens nicht mehr zu stoppen“ sei. Insofern ist das für ihn ein nachhaltiges Investment, für das man erweiterte Sicherheit und Komfort bekommt. „Diese Flexibilität ist mit konventioneller Installation nicht oder nur sehr schwer zu erreichen.“

Bildergalerie

Der große Wohn- und Essbereich mit Küche stellt das Zentrum des Familienlebens dar. Das große Wanddisplay erlaubt Zugriff auf alle Technikkomponenten, die mit dem intelligenten KNX-System gesteuert werden. Foto: Gira
Übereck grenzt der Wohnbereich mit Kamin an die Küche. Fehlende Trennwände verstärken den großzügigen Gesamteindruck. Foto: Gira
Auch das Licht ist an die Hausautomation angebunden. Mit farbigen LED lässt sich die Küche individuell und je nach Stimmung beleuchten. Foto: Gira
Beheizt wird das Haus mit einer Luft-Luft-Wärmepumpe in Verbindung mit einer Lüftungsanlage. Zwei Warmwasserspeicher dienen als Puffer, wenn die PV-Anlage viel Strom erzeugt und die Speicherbatterie bereits vollständig geladen ist. Foto: Gira
Mit dem Panikschalter werden alle Leuchten im Haus und Garten aktiviert und potenzielle Einbrecher verschreckt. Im gesamten Haus wurde das Gira Schalterprogramm Esprit Glas Schwarz verwendet. Foto: Gira
Dank der Video-Türsprech-Station sind die Bewohner immer im Bild, wer vor der Haustür steht bzw. stand. Das Videobild der Gira Türstation wird ins Innere des Hauses auf die Touchpanel übertragen. Die Familie kommt mittels gespeicherter Fingerabdrücke ins Haus (Gira Keyless-In Fingerprint). Foto: Gira