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KNX Komponenten

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KNX Hausautomation - Grundlagen

KNX Grundlagen

Inhaltsverzeichnis

Was ist KNX?

KNX steht für Konnex, für Verbindung. KNX ist eine Technologie, um alle elektrischen Funktionen im Haus miteinander zu vernetzen. Heizung vergessen? Licht brennt unnötig? Mit KNX gehört das der Vergangenheit an. Durch die Vernetzung entsteht ein System, das energieeffizient ist und Wohnkomfort sowie Gebäudesicherheit erheblich steigert.

Wie funktioniert KNX?

Das KNX-System funktioniert im Wesentlichen über 3 Komponenten: Sensor, Aktor und Busleitung. Der Sensor, z.B. ein Bewegungsmelder meldet dem Aktor, z.B. der Beleuchtung, dass die Lampe eingeschaltet werden soll. Der Befehl wird über die Busleitung übertragen.

Die Busleitung ist ein separates Steuerungsnetz mit 29V Gleichspannung, das parallel zur Stromleitung verlegt wird. Über das Stromnetz werden die Verbraucher mit Energie versorgt und die Busleitung ist die Kommunikationsverbindung.

Zwischen Verbraucher (z.B. Lampe, Fensteröffner) und Stromleitung wird der Aktor eingebaut. Der Aktor erhält vom Sensor (z.B. Schalter, Temperaturfühler) über die Busleitung in Form von sogenannten Telegrammen den Befehl die Netzspannung zum Gerät durchzuschalten bzw. abzustellen. So wird etwa das Fenster bei einer bestimmten Temperatur geöffnet oder wieder geschlossen.

Die Befehle können auch aber auch indirekt über einen Computer erfolgen, der Sensordaten auswertet und je nach Programmierung die Aktoren entsprechend ansteuert.

Einmal installiert, bleibt das KNX-System flexibel. Sensoren und Aktoren lassen sich je nach Bedarf installieren und oder umprogrammieren.

Nicht nur Beleuchtung oder Heizung können so automatisiert werden, sondern auch sämtliche elektrische Geräte wie Waschmaschine, Kaffeemaschine oder Radio. Die Steuerung erfolgt herkömmlich über Schalter/Taster oder über Fernbedienung, Smartphone. Auch möglich ist eine zentrale Steuereinheit mit Touchpanel für das gesamte Haus.

Warum KNX als Smarthome Lösung?

Neben KNX gibt es weitere Bustechnologien auf dem Markt. Doch KNX hat sich als Standard durchgesetzt. Die Technologie für das intelligente Haus gibt es bereits seit 20 Jahren. Früher hieß Sie EIB und wurde ständig weiterentwickelt. Führende Unternehmen aus Elektrotechnik und Gebäudemanagement haben sich zusammengeschlossen und die KNX-Association gegründet. Seit 2003 ist KNX als europäische Norm EN50090 und seit 2006 als internationale Norm ISOTIEC 14543-3 akzeptiert.

KNX wird von den meisten Herstellern unterstützt (über 250 namhafte Hersteller) und die Installation und Programmierung ist leicht umsetzbar. Als Endkunde oder Bauherr stehen Ihnen unzählige Anwendungen zur Verfügung, Sie können Ihr KNX ganz nach Ihrem persönlichen Geschmack planen und dabei auf ein weites Netz an qualifizierten KNX Fachhandwerkern zurückgreifen.

KNX Vorteile

Energieeinsparpotenzial bei Hausautomation
  • Standardisiertes, herstellerübergreifendes System
  • Einfache Steuerung von einer Zentrale aus
  • Mehr Komfort
  • Mehr Sicherheit
  • Weniger Energieverbrauch

KNX verschafft klare Vorteile. Die Gebäudeautomatisierung spart Zeit und Energie. Sie macht das Wohnen komfortabler und sicherer. Heizung und Licht werden nur dann angeschaltet, wenn sie benötigt werden bzw. die Intensität von Licht und Temperatur wird automatisch den Gegebenheiten angepasst. Fenster und Rollläden werden automatisch geschlossen, wenn Sie außer Haus sind, die Haustür kann mit einer Zutrittskontrolle gesichert und mit einer Alarmanlage gekoppelt werden. Über die zentrale Steuereinheit sind Sie stets über alle Vorgänge informiert und können bei Bedarf handeln.

Was brauche ich für eine KNX Installation?

Wie umfangreich Ihre KNX Installation wird, hängt ganz allein von Ihren Wünschen ab. Welche Geräte wollen Sie miteinander vernetzen, welche Anwendungen wollen Sie haben? Wollen Sie eine komplette Hausautomation oder auch noch manuell schalten? Im Kapitel KNX Grundlagen erfahren Sie, welche Anwendungen es gibt und welche Geräte Sie dafür benötigen. Im Kapitel KNX Planung wird erläutert, wie Sie Ihren persönlichen Bedarf ermitteln und wie Sie bei der Installation vorgehen.

KNX Grundlagen

KNX System schematische Darstellung
KNX System schematische Darstellung

Beim Verlassen des Hauses werden automatisch alle Fenster geschlossen, die Beleuchtung in jedem Raum ausgeschaltet und die Alarmanlage aktiviert. Diese und viele weitere Szenarien sind mit KNX möglich.

Alle Aktoren und Sensoren sind über eine gemeinsame Busleitung/Telefonleitung (verdrillte Zweidraht Datenleitung: KNX Twisted Pair KNX TP) miteinander verbunden. Das kleinste Bussystem wäre ein Aktor und ein Sensor (Busteilnehmer). Eine KNX-Anlage kann bis zu mehrere 10.000 Teilnehmer umfassen. Neben der Datenübertragung über KNX TP gibt es auch die Übertragung per Funk (KNX Radio Frequency, KNX RF), via Ethernet (KNX IP) oder über die vorhandene 230V Stromleitung (KNX Power Line KNX PL).

Da alle Geräte über dieselbe Busleitung kommunizieren, muss der Zugriff auf die Leitung eindeutig geregelt sein. Wer sendet was an wen. Sensoren erkennen Ereignisse wie zu kalt, zu dunkel und wandeln diese in Telegramme um, die über die Busleitung an den oder die Aktoren versendet werden. Die Aktoren wandeln die Informationen in Aktionen um wie Heizungsventil aufdrehen oder Licht anschalten. Das KNX System ist dezentral. Fällt ein Gerät aus, sind nur die Funktionen gestört, die das Gerät betreffen.

KNX TP

KNX TP

Bei KNX Twisted Pair werden die Busteilnehmer mit Spannung und Daten versorgt. Die Datenübertragungsrate beträgt 9600 Bit/s, die Nennspannung 24V. Die Aktoren und Sensoren werden über die sogenannte Busklemme an die Busleitung angeschlossen.

Es handelt sich um eine Steckklemme für bis zu 4 KNX Kabel. Jeder Aktor empfängt die Signale eines sendenden Sensors. Dank des CSMA/CA Verfahrens (Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance) werden die Telegramme hintereinander mit Prioritätsstufe gesendet. So kommt es zu keiner Datenkollision.

KNX PL

KNX Power Line

Bei KNX Powerline wird keine separate Busleitung verlegt. Die Stromleitung wird gleichzeitig als Datenleitung genutzt. Mittels Bandspreizverfahren (SFS, Spread Shift Keying) werden digitalen Daten über bestimmte Frequenzen übertragen. Die Datenübertragungs- geschwindigkeit beträgt 1200 Bit/s.

Aktoren und Sensoren werden über die sogenannte Stichleitung ins Stromnetz eingebunden. So ist gewährleistet, dass ein weit entfernter Teilnehmer nicht die Kommunikation anderer Teilnehmer unterbricht.

Anders als bei KNX TP werden die Telegramme nicht priorisiert hintereinander versendet. Das ist technisch nicht möglich. Eine Datenkollision wird hier durch Zeitschlitze verhindert. Per Zufallsprinzip ermittelt jeder Teilnehmer eine von sieben möglichen Zeiten fürs Versenden des Telegramms. Kommt es dennoch zur Kollision gehen evtl. Telegramme verloren.

 

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KNX RF

KNX Radio Frequency

Wenn keine Leitungen verlegt werden sollen, ist KNX Funk die ideale Lösung. Auch zur drahtlosen Erweiterung von KNX TP ist die Technologie einsetzbar. KNX RF Sensoren werden batteriebetrieben, da Sie nicht permanent senden müssen.

Aktoren müssen jedoch stets empfangsbereit sein und werden über das Stromnetz mit Energie versorgt. Die Datenübertragung erfolgt wie bei KNX TP, nur eben per Funk. Bei größeren Gebäuden können große Distanzen mit Retransmittern überbrückt werden, die die Telegramme weiterleiten. Die Datenübertragungsrate beträgt 16 kBit/s.

KNX IP

KNX IP

Bei KNX IP erfolgt die Kommunikation der Teilnehmer ausschließlich via Ethernet. Das heißt, Sie können auch von außen auf Ihre KNX Installation zugreifen. Über das Internet können Sie so von jedem Ort der Welt aus Ihr Haus steuern.

So können Sie beispielsweise auch das iPhone oder iPad als Fernsteuerung für die Hausautomation verwenden. Die Daten werden per TCP/IP Protokoll übertragen und IP Adressen zugewiesen. Die unterschiedlichen KNX Übertragungsmedien können mit Hilfe von Medienkopplern zusammengeschaltet werden.

 

KNX Komponenten (Geräte)

Es gibt Aktoren und Sensoren sowie KNX Systemgeräte wie z.B. den Busankoppler. Aktoren setzen empfangene Befehle von Sensoren, Automatikschaltern oder Zeitschaltuhren in Aktionen um und bilden die Schnittstelle zwischen dem KNX System und den elektrischen Verbrauchern.

KNX Aktoren KNX Sensoren KNX Systemgeräte

Dimmaktoren

Lichtschalter

Bus Spannungsversorgung

Relais zum Schalten der Beleuchtung

Bewegungsmelder

Schnittstellen/Gateways z.B. zum Anschluss eines IP Netzwerkes oder externen Diagnosegerätes

Heizungsaktoren

Fenster-/Türkontakte

Router

Jalousieaktoren

Temperaturfühler

Funktionsmodule zur Steuerung und Regelung von Bustelegrammen für komplexe KNX Anwendungen

Umwälzpumpe Heizung

Verbrauchszähler (Gas, Wasser, Strom)

Visualisierung

Alarmmelder

Klingeltaster


Fan Coil Aktor zur Ansteuerung von Klima- und Lüftungsanlagen

Fernbedienungsempfänger


Unterhaltungselektronik

Wetterstation, Windsensoren


Raumtemperaturregler



Elektrischer Türöffner



Steuerung von Waschmaschine, Trockner oder Geschirrspüler



Beispiele für KNX Anwendungen

Die KNX Anwendungen für mehr Energieeffizienz, mehr Komfort und Sicherheit sind sehr zahlreich. Riesenvorteile ergeben sich auch für das Leben im Alter, weil das Wohnen in jeder Hinsicht erleichtert wird. Durch die sinnvolle Programmierung der KNX Anlage können zahlreiche Elektroanwendungen miteinander kombiniert und automatisiert gesteuert werden.

KNX Zeitschaltung
KNX Klima
KNX Sicherheit
KNX Visualisierung

Ihre Heizung wird per Zeitschaltung auf Wunschtemperatur reguliert, damit Sie es im Winter beim Aufstehen schön warm haben.

Durch Zusammenschalten von Lüftung, Heizung und Jalousien basierend auf CO2- und Temperaturfühler sowie Lichtsensoren  haben Sie immer frische Luft sowie eine konstante Raumtemperatur.

Mit Aktoren für Fenster- und Türöffner können Sie programmieren, dass alles Fenster und Türen geschlossen werden, wenn Sie das Haus verlassen. Sie können auch programmieren, welche elektrischen Geräte abgeschaltet werden sollen.

Mit der KNX Visualisierung können Sie per PC (auch Laptop, Tablet oder Smartphone) Ihr Haus steuern. Das Haus wird im Grundriss mit sämtlichen über das KNX Netzwerk zusammengeschlossenen Geräten angezeigt. Mit der KNX Visualisierung haben Sie von überall aus den Status Ihres Heims im Blick und können über die zentrale Steuerungseinheit   (KNX Homeserver) jederzeit eingreifen.

Wie KNX programmieren?

Das KNX System können Sie auf 2 Arten konfigurieren:

E-Mode (Easy Installation Mode) – mit Hilfe eines Handgerätes, über Taster oder auf andere Art und Weise. Keine Software-Kenntnisse notwendig. S-Mode (System Installation Mode) – Konfiguration mit PC und Software ETS (Engineering Tool Software). Mit der ETS Software können die Hersteller Apps und damit die Geräte entsprechend programmiert werden. Mit ETS ist auch Fehlerdiagnose und -reparatur im KNX System möglich.

Planungstipps

Grundsätzlich gilt: KNX Installation in Eigenleistung ist möglich, aber Sie sollten sich dabei dringend von einem Profi über die Schulter schauen lassen. Bevor es an die Installation geht, müssen Sie Ihre KNX-Anlage ausführlich planen: Welche KNX Komponenten benötige ich? Wo sollen die Leitungen verlaufen?

Was ist sinnvoll?

Sinnvoll ist die komplette KNX-Vernetzung in allen Etagen von Anfang an. Nachrüstung mit KNX-kompatiblen Schaltern oder nachträgliches Einziehen von Leitungen ist meistens teurer. Letztlich alle KNX-Anwendungen, die Ihnen das Leben erleichtern und energieeffizient  sind, sind sinnvoll.

  • Besuchen Sie jemanden, der KNX Hausautomation verwendet. Das bringt wesentliche Erkenntnisse über Möglichkeiten, Bedienbarkeit, Planung und Kosten.

  • Wenn Sie sich für KNX entschieden haben: Planen Sie in Szenen (Haus betreten, Haus verlassen, Sturm, Regen, Fernsehen, etc.)

  • Planen Sie genug Leerrohre für die KNX Installation, z.B. in den Decken für Präsenzmelder oder im Außenbereich für Bewegungsmelder und Beleuchtung.

  • Planen Sie genug Unterputzdosen für die Installation der Schaltertechnik (weniger ist mehr) Planen Sie die Anzahl der Schalter genau (so wenig wie möglich, schließlich wollen Sie automatisieren!)

  • Planen Sie auch fürs Alter Planen Sie flexibel, dass das KNX System je nach Bedarf einfach zu erweitern ist

Wo KNX kaufen?

KNX Geräte von führenden Schalterherstellern

Im Elektrofachhandel finden Sie eine große Auswahl an KNX Komponenten und erhalten kompetente Beratung. Alle führenden Schalterhersteller wie Gira, Jung, Merten oder Busch-Jaeger haben KNX Artikel im Sortiment, die über den Fachhandel offline und online vertrieben werden wie z.B. auch im Schalter und Steckdosen Shop, dem offiziellen KNX-Partner.

Besonders beliebt bei Installateuren sind KNX Produkte von ABB. Die Marke ABB ist Weltmarktführer im Bereich Elektro-Installationstechnik.

Sie können über die Webseiten der Hersteller nach Fachhändlern und KNX Spezialisten in Ihrer Nähe suchen. Wir empfehlen, die KNX Installation von geschultem Fachpersonal vornehmen zu lassen.

Kosten

Wenn es um Kosten für die Installation geht, vergleichen Sie bitte niemals konventionelle Technik und KNX. Natürlich ist KNX teurer, doch das intelligente Haus besitzt einfach Möglichkeiten, die Sie mit konventioneller Technik niemals lösen können. Die Höhe der Kosten für Ihre KNX Installation hängt in erster Linie natürlich von Ihren Wünschen und der Größe Ihres Hauses ab.

Für eine Komplett-Installation mit Verlegen von Leerrohren &, Leitungen, Setzen von UP Dosen und Einbau der Komponenten sowie Programmierung ist in diversen KNX-Foren und Bloggerbeiträgen die Rede von 15.000 bis 30.000 Euro. Wir zeigen Ihnen hier einmal eine Beispielrechnung für die Steuerung von Rollläden.

Ausgehend von 12 Rollläden im gesamten Haus brauchen Sie:

Zwei 8-fach Aktoren, macht 16 Anschlüsse (es könnten also noch vier weitere Jalousien geschaltet werden.)

2 x Busch-Jaeger Jalousieaktor á 500,- Euro

Je nach Bedarf Sensoren für Licht und Wetter, je nachdem wie Sie automatisieren wollen

1 x Busch-Jäger Kombi Wettersensor á 400,- Euro (Licht und Wetter in einem)

Macht zusammen: 1.400 Euro

Unser Tipp: Erbringen Sie so viel wie möglich in Eigenleistung und planen Sie clever: So wenig Schalter wie möglich!

 
 

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