White Paper
LonMark® und EnOcean: optimale Netzwerktopologien
in der Gebäudeautomation
Drahtgebundene Bussysteme wie LON bilden derzeit das Rückgrat derInformationsübermittlung in der Gebäudeautomation. Zunehmend
werden jedoch immer häufiger auch Funksysteme in diesem Bereich
eingesetzt – vor allem seitdem energieautarke und damit auchwartungsfreie Funkkomponenten verfügbar sind. Erfahrungen aus derPraxis zeigen, dass beide Technologien komplementäre Vor- undNachteile aufweisen. Eine optimale Installation – sowohl technisch alsauch wirtschaftlich – überträgt Informationen sowohl drahtgebunden
als auch per Funk. Dabei werden die Stärken beider Technologien
erfolgreich miteinander kombiniert.

1. Die Eigenschaften von Draht- und Funkübertragung sindkomplementär
Eigenschaften
Reichweite
Installationsaufwand und Flexilbilität
Datenvolumen
Verfügbarkeit der Information imRaum
Zuverlässigkeit
KostenDraht

Funk++-++-++-++++++++

Tabelle 1: Eigenschaften der Übertragungsmedien Draht und Funk
Die in der Tabelle zusammengefasste Bewertung der wesentlichen Eigenschaften zeigt,
dass keines der Übertragungsmedien die vollständige Punktzahl erreicht. Die optimale
Gebäudeautomatisierung benötigt beide Medien, die Idealerweise miteinander
kombiniert werden.
Nachfolgend werden die einzelnen Vergleichskriterien erläutert:
ReichweiteWenn Daten über weite Distanzen (> etwa 30 m) im Gebäude übertragen werden
müssen, existiert bisher keine wirtschaftliche Alternative zum drahtgebundenen Bus.
Besonders deutlich wird dies am Beispiel der Übermittlung von Sensor- undAktorinformationen über mehrere Stockwerke – von einer Zentrale aus. Für dieKommunikation über große Entfernungen bieten glasfaseroptische Netzwerke einepassende Alternative – zum Beispiel zwischen Gebäuden oder bei sehr großen
Datenmengen.

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Bild 1: UNIQA-Tower in Wien. Der Backbone verbindet viele Stockwerke. (Quelle: ©
Uniqa Versicherungen AG. Mit freundlicher Genehmigung von Johnson Controls und derThermokon Sensortechnik GmbH.)
Signalübertragungen innerhalb eines Stockwerkes und in einem Radius bis zu etwa 30m können jedoch durch die Funktechnik von EnOcean sehr gut bewältigt werden. Hierkommt die bewusste Wahl von Sub-GHz Frequenzen (868 MHz in Europa und 315 MHzin den USA) zum Tragen, die im Vergleich mit den 2,45 GHz basierten Funksystemenwie 802.15.4 und Bluetooth besonders geringe Funkdämpfungen durch Wände aufweist
und damit die doppelte Reichweite bei gleicher Sendeleistung sicherstellt.

Bild 2: Übertragungsdämpfung in Abhängigkeit der FrequenzWhite Paper – LonMark International & EnOcean Alliance2/ 9

Bild 2 zeigt die Performance von Funksystemen in Gebäuden in Abhängigkeit von derFrequenz. Frequenzen unter etwa 250 MHz sind wegen ineffizienter Antennen
benachteiligt, wenn diese marktgerecht kompakte Abmessungen aufweisen. HoheFrequenzen ab etwa 1 GHz leiden dagegen zunehmend an der stärkeren
Ausbreitungsdämpfung durch Wände und andere Hindernisse. Geringe FunkAusbreitungsdämpfung und damit die für die Wirtschaftlichkeit der Systeme (wenigeFunkknoten pro Fläche) erforderlichen hohen Reichweite finden wir zwischen etwa 300
MHz und 1 GHz.
Installationsaufwand und Flexibilität
Bezüglich des Installationsaufwands, des Umbaus und der Erweiterbarkeit derInstallation liegen die Vorteile klar bei der Funktechnologie. Die Funkkomponenten
können schnell, kostengünstig und flexibel montiert werden – selbst auf Flächen, diedrahtgebundenen Lösungen nicht zugänglich sind. Nicht nur bei Erweiterungen undUmbauten bestehender Installationen liegt die Funktechnologie vorne, sondern auchbei der Erstinstallation. Denn die konkrete Ausführung und Platzierung kann noch im
letzten Moment geändert werden – was in der Praxis nicht selten vorkommt.
Datenvolumen
Funksensoren eignen sich prinzipiell besonders gut für die Übermittlung von Messdaten
und Steuerbefehlen, da sie meist sehr geringe Datenvolumen aufweisen. Diese Daten
können für Monitoringfunktionen gesammelt oder anderen Diensten über eine
drahtgebundenen Infrastruktur zu Verfügung gestellt werden – auch an entfernten
Orten. Für die drahtgebundene Infrastruktur bietet der LonMarkStandard eineexzellente Lösung. Denn mit diesem können hohe Bandbreiten, geringere gesetzlicheRestriktionen und Funktionen wie beispielsweise ein voll isoliertes Routing genutztwerden.
Verfügbarkeit der Informationen
Ein grundsätzlicher Vorteil von Funksystemen ist die Tatsache, dass ausgesendete
Informationen überall in Raum zugänglich sind – und nicht nur an den Drähten. Damit
kann die optimale Position der Komponenten gewählt werden, ohne Rücksicht auf die
bereits verlegten Leitungen oder auf Leitungen auf generell unzugänglichen Stellen.
Dieser Vorteil kann durch die Kombination mit LON-Systemen in der Praxis besonders
wirkungsvoll realisiert werden.

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Bild 3: Fensterkontakt

Bild 4: Raumtemperaturfühler

Zuverlässigkeit
Die Zuverlässigkeit drahtgebundener LON Bussysteme ist in der Praxis
ausreichend nachgewiesen.
Bei Funksystemen existieren teilweise noch Vorurteile, die jedoch durch den
erfolgreichen Einsatz in der Praxis immer mehr abgebaut werden können.
Bereits heute gibt es Zehntausende von Gebäuden, die von der EnOceanFunktechnologie profitieren. Hierzu zählen unter anderem Firmenzentralen vonSAP, IBM, Bosch, Siemens und Nestle; öffentliche Gebäude wie Schulen,Krankenhäuser, Behörden; historische und denkmalgeschützte Gebäude;Wohngebäude sowie Hotels.
Technische Risiken der Funkübertragung werden zum durch eine hochwertige
Funktechnologie ausgeräumt, deren Qualität sich deutlich von den Produkten
verschiedener Anbieter unterscheidet. Eine solide Funkplanung ist der zweite
Baustein für zuverlässige Funksysteme. Für diese Aufgabe bietet EnOcean
messtechnische Unterstützung sowie praxiserprobte Planungsrichtlinien an.
Die Versorgung der Funkkomponenten mit Energie ist ein weiterer
Schwerpunkt einer sicheren Installation. Nicht der Ausfall eines Sensors,sondern bereits die verminderte Reichweite infolge ermatteter Batterie des amhäufigsten genutzten Sensors bestimmt bei batteriebetriebenen Geräten das
Wechselintervall. Daher ist die zuverlässige Nutzung frei verfügbarer
Umgebungsenergie – wie zum Beispiel Solar-, Bewegungs-, Wärme- oder
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Vibrationsenergie – enorm wichtig. Ganz ohne Batterien und Wartung, heißt
das das Schlüsselargument für die breite Marktakzeptanz dieser Funklösung –vor allem im Bereich von Bürogebäuden. Die gegenüber batteriebetriebenen
Funksensoren bestehenden Bedenken von Bauunternehmern, Architekten undFacility Managern, hinsichtlich des regelmäßig erforderlichen Batteriewechsels
in einem modernen Gebäude bleiben bei EnOcean Sensoren aus. Der Einsatz
von Batterien kann zunächst kostengünstiger erscheinen, doch die Wartungund Entsorgung toxischer Abfälle sowie Fehlfunktionen können dieanfänglichen Einsparungen schnell unterbinden.
KostenFunksysteme bieten heute bereits in der Erstinstallation Kostenvorteile von bis
zu 15 Prozent gegenüber drahtgebundenen Lösungen mit gleichem
Funktionsumfang (abhängig von der Komplexität der Installation). Bei Umbau
und Erweiterung beträgt der Kostenvorteil sogar bis zu 80 Prozent. Die
Nutzung von drahtlosen EnOcean Komponenten in einem LON Netzwerk bietet
zusätzlich den Vorteil, die physische Reichweite der erhobenen Sensordaten zuerhöhen.

2. Nutzungsbeispiele EnOcean - LON
Energiesparen durch Energieeffizienz
Etwa 40 Prozent des Energiebedarfes der Industrienationen wird in Gebäuden
verbraucht. Das bietet ein beachtliches Potential für Einsparungen. Denn oft
wird ein ganzes Gebäude beleuchtet, obwohl sich dort höchstens ein oder zwei
Personen aufhalten – zum Beispiel spät abends. Nicht selten betritt man auchmenschenleere Räume, in denen die Kühlung oder die Heizung seit vielen
Stunden auf Hochtouren laufen.
Doch die Notwendigkeit zur Energieeinsparung wird nicht nur durch hohe
Energiekosten angetrieben, sondern ist vor allem in der Tatsache begründet,
dass viele Staaten und Länder zukünftig nicht mehr genügend Energie für den
eigentlichen Gebrauch haben werden. Deswegen wird die Energieeinsparung
immer mehr zu einer Herausforderung. Bedarfsgesteuerte und kostenintensive
Programme für stark betroffene Gebiete sind da nur eine kurzfristige
Notwendigkeit. Die effektivste Lösung für dieses Problem liegt darin, Gebäude
so zu bauen oder existierende so nachzurüsten, dass sie energieeffizient sind.
Dadurch lassen sich mehr als 30 Prozent Energie einsparen.
LON und EnOcean ergänzen sich
Gemeinsame Zielsetzung von LonMark International und der EnOcean Alliance
ist eine deutliche Reduzierung des Energiebedarfs in Gebäuden. BeideTechnologien ergänzen sich optimal. LON ist die führende drahtgebundene
Technologie
in der intelligenten Gebäudeleittechnik (Twisted-Pair Kabel,White Paper – LonMark International & EnOcean Alliance

5/ 9Koaxialkabel, Glasfaser und Starkstromleitungen) mit etwa 100.000.000
Installationen.
EnOceanhingegenist
dieführende
funkbasierte
Automatisierungstechnologie mit mehr als 10.000 realisierten Gebäudenweltweit.
Batterielose Funksensoren und Aktoren kommunizieren beispielsweise perFunk als intelligentes Unternetzwerk innerhalb eines Raumes und ersetzen die
konventionelle Verkabelung genau dort, wo sich die Raumaufteilung amhäufigsten ändert und damit besonders hohe Kosten verursacht.
Die übergeordnete Kommunikation zur Leitebene erfolgt beispielsweise durch
LON-Gateways, die jeweils mehrere Räume beziehungsweise intelligente
Unternetzwerke mit dem LON-Backbone der Gebäudeautomatisierung
verbinden. Damit wird die Flexibilität eines Funk-Systems mit der hohen
Bandbreite und Reichweite eines drahtgebundenen Backbones ideal
kombiniert.
Da sich die Raumaufteilung in modernen Bürogebäuden im Schnitt alle fünf
Jahre ändert, unterstützen Funksysteme die hier geforderte Flexibilität
optimal. Innenarchitekten entdecken zunehmend die neuen Möglichkeiten, diesich bei der Gestaltung und Installation von Funksystemen eröffnen. Die
Position eines Schalters oder Sensors ist nicht mehr an elektrische Leitungengebunden, sondern kann dort angebracht werden, wo sie aus ergonomischen
Gesichtspunkten am sinnvollsten ist. So können beispielsweise Schalter für dieSteuerung von Beleuchtung und Jalousienen einfach an jedem Arbeitsplatz
installiert werden. Lichtschalter können an das Kopfteil eines Hotelbettes, anden Spiegel, die Fliesen oder die Duschabtrennung im Badezimmer angebracht
werden. Zudem müssen Raumtemperaturfühler nicht mehr in der Nähe vonTüren installiert werden, so dass eine Verfälschung des Temperaturwertes
durch Öffnen und Schließen der Tür vermieden wird. Die auf der EnOceanTechnologie basierende Produkte reduzieren nicht nur die Kabelverlegung
inner- und außerhalb von Gebäuden, sondern gestatten dem Anwender,
Sensoren praktisch an jedem Ort anzubringen – egal ob an Glas, Möbeln oderFenstern.
Prädestiniert für Raumautomation
Die neue Generation des Gateways ermöglicht zukünftig eine vollständig
bidirektionale Kommunikation. Daten, die von EnOcean basierenden Sensoren
generiert werden, können direkt von LON basierenden Aktoren und Reglern
abgerufen werden. LON basierte Controller können zudem problemlos mit
EnOcean basierten Aktoren kommunizieren. Typische Anwendungen hierfürsind energiesparende Funktionen, wie zum Beispiel das Dimmen oderAusschalten der Beleuchtung bei Nicht-Belegung des Raumes, HLKAbschaltung bei offenem Fenster oder Stand-by-Modus von Heizung, Lüftungund Klimaanlage bei Nicht-Belegung eines Raumes.

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Die EnOcean Technologie hat sich mittlerweile als Standard unter Architekten
und Systemintegratoren in ganz Europa etabliert und ist nun auf dem besten
Weg, sich in Nord-Amerika und im Nahen Osten durchzusetzen.
Im Gegensatz zu sogenannten netzbildenden (vermaschten) Funknetzwerken
ist der EasySens-Funkschalter nicht die ganze Zeit aktiv, sondern nur bei
Betätigung. Dieser sendet nur dann, wenn er tatsächlich betätigt wird. Dabei
ist die elektromagnetische Emission eines EasySens/EnOcean Schalters
deutlich niedriger als die Emission eines vergleichbaren konventionellen
Schalters, der eine 100W Glühlampe schaltet. Auch die Anfänglich geäußerten
medizinischen Bedenken hinsichtlich der Hochfrequenzstrahlung vonFunksensoren konnten durch wissenschaftliche Befragungen ausgeräumt
werden. So kann der Einsatz von EasySens/EnOcean auch in Krankenhäusern,Schulen, Kindergärten, Regierungs- und Bürogebäuden uneingeschränkt
empfohlen werden. Funkschalter können daher auch baubiologischunbedenklich direkt am Bettkopfteil oder auf dem Nachttisch angebracht
werden.
Anwendungsbeispiele LON und EnOcean
Die Vorteile der kombinierten Technologien wurden bereits in mehreren
Installationen nachgewiesen – beispielsweise wie in dem in Bild 5 gezeigten
Beispiel. Im Korridor des Firmengebäudes der Thermokon SensortechnikGmbH wurden 4 EasySens-LON Gateways in der abgehängten Decke
installiert, die jeweils mit mehreren Büros kommunizieren. Alle Büros sind mit
Raumtemperaturfühlern, Schaltern für Licht- und Jalousiesteuerung,
Fensterkontakten
zur
ZustandsüberwachungderBalkontüren
sowie
Multisensoren zur Erfassung von Bewegung und Helligkeit ausgestattet.
Insgesamt wurden Funkkomponenten im Empfangsbereich, der Küche, demPausenraum, den technischen Bereichen, dem Konferenzraum und 6 Büros
installiert.

Bild 5: Bürogebäude, ausgestattet mit LON/EnOcean Technologie(Mit freundlicher Genehmigung der Thermokon Sensortechnik GmbH.)

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Bild 6: Technikraum LON

Bild 7: LON/EnOcean Installation

Bild 8: Sensor auf GlasDiese Installation zeigt die nahtlose Interaktion von verkabelten LON Sensoren
mit EnOcean basierenden Funkkomponenten. Außer 230V~ Steckdosen undComputernetzwerk, die in den im Fußboden versenkten Bodentanks installiert
wurden, sind die Büroflächen kabellos. Dadurch werden auch bei Änderungender Raumaufteilung keine teuren Verkabelungskosten hervorrufen.
Funktional wurden Heizung und Beleuchtung der einzelnen Büros
automatisiert. Sobald die bedrahteten LON-Multisensoren eine Bewegung imBüro
detektieren,
wird
dieBeleuchtung
eingeschaltet.
Jenach
Umgebungshelligkeit werden entweder die gesamte Beleuchtung oder nur
einzelne Lampen eingeschaltet.
Der Sollwert der Heizung, der durch das Signal des Bewegungsmelders
gesteuert wird, wird bei geschlossener Balkontür vom Stand-by Modus in den
Normalbetrieb hochgefahren. Die Heizungsventile werden über LON I/OModulegesteuert,
diemitden
Funk-Raumtemperaturfühlern
undFensterkontakten kommunizieren. Mit Verfügbarkeit des neuen bidirektionalen
LON-Gateways werden die Außenjalousien, Beleuchtung und Heizungsventile
ebenfalls auf Funkbasis von I/O Modulen gesteuert werden können. Derzeit
erfolgt die Steuerung der Außenjalousien noch manuell. Außerdem ist eine
Automatisierung mit einer Wetterstation geplant.
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LonMark Deutschland e.V.
LonMark Deutschland e. V. ist die Interessengemeinschaft der Unternehmen
und Institutionen, die im deutschsprachigen Raum mit der LON-Technologiearbeiten. LonMark Deutschland wurde 1993 unter dem Namen LON Nutzer
Organisation e.V. (LNO) gegründet. Anfang 2006 hat die Organisation ihren
Namen in LonMark Deutschland e.V. verändert.Ziel von LonMark Deutschland
ist es, die Verbreitung der LON-Technologie zu fördern und Anwendungenweiter zu entwickeln. In der Gebäudeautomation, der Industrie und anderen
Bereichen gibt es vielfältige Märkte für LON.
EnOcean Alliance
Weltweit führende Unternehmen aus der Gebäudebranche haben sich zur
EnOcean Alliance zusammengeschlossen, um innovative
Automatisierungslösungen für nachhaltige Gebäudeprojekte zu etablieren –und so Gebäude energieeffizienter, flexibler und kostengünstiger zu machen.
Die Kerntechnologie der Alliance ist die batterielose Funktechnik von EnOcean
für flexibel positionierbare, wartungsfreie Sensorlösungen. Die EnOcean
Alliance hat sich zum Ziel gesetzt, die EnOcean-Funktechnologie zu
standardisieren, internationalisieren und die Interoperabilität der Produkte
verschiedener OEM-Partnern zu sichern. Derzeit gehören 70 Unternehmen derEnOcean Alliance an. Der Hauptsitz der Non-Profit-Organisation ist in San
Ramon, Kalifornien.

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