Lütftungsüberwachung fürs Smart Home

Als Bill Gates 1995 die erste funktionstüchtige Smart-Home-Konzeption präsentierte, schien die digitale Revolution ihren krönenden Abschluss gefunden zu haben. Allerdings bezweifelten viele Eigenheimbesitzer damals noch den praktischen Nutzen des vollautomatisierten Hauses, das mit digitalen Kunstwerken, in den Tapeten integrierten Lautsprechern bis hin zur intelligenten Lüftung übertechnologisiert erschien. Bezüglich des zuletzt genannten Punktes vollzog sich im 21. Jahrhundert ein radikaler Meinungsumschwung.

Gesetzliche Veränderungen und die Energiesparverordnung

Hier hat vielmehr die deutsche Bundesregierung ihre Finger im Spiel, die erstmalig im November 2001 die bautechnischen Anforderungen für Wohn- und Bürogebäude vollständig überarbeitete und in der Energieeinsparverordnung (EnEv) zusammenfasste. Eine sehr einschneidende Veränderung, die damit einherging, betrifft verschärfte Bestimmungen der Gebäudedämmung, mit denen die Ökobilanz optimiert werden sollte. Was in der Bevölkerung zunächst großen Anklang fand, erwies sich aber schon bald als kontraproduktiv. So verringert die hermetische Abriegelung der deutschen Wohn- und Büroräume deren Heiz- und Energiebedarf tatsächlich erheblich. Leider werden dabei aber nicht nur die erwärmte Luft, sondern auch all deren Inhaltsstoffe in der Wohnung konserviert. Was bei unbewohnten Immobilien weiter kein Problem darstellt. Sobald sich jedoch Menschen, Tiere oder Pflanzen darin aufhalten, reichern sich Luftfeuchtigkeit und Kohlenstoffdioxid unaufhörlich an. Die direkte Folge ist uns nur zu gut bekannt: Die Luft in der Wohnung wird zunehmend stickig und muffig. Darüber hinaus lässt unsere Konzentrationsfähigkeit rapide zu wünschen übrig, sobald der Kohlenstoffdioxidgehalt in der Luft den Wert von 1.000 ppm (parts per million) bzw. 0,1 % überschreitet.

Was während der Planungsphase der EnEv offenbar nicht berücksichtigt wurde, war jedoch, dass dieser Wert in hermetisch abgeriegelten Räumen bereits nach 60 – 90 Minuten erzielt wird. Der erste Impuls, den die deutschen Eigenheimbesitzer daraufhin verspürten, war es natürlich frische Luft hereinzulassen, indem sie die Fenster öffnen. Wer eine dauerhafte Lösung wünschte, tendierte eher dazu, sie ausbauen oder direkt einzuwerfen. Da diese Aktivitäten dem ursprünglichen Zweck der EnEv entgegenwirken, wurden daraufhin großzügige Förderprogramme für Anlagen zur vollautomatischen Wohnraumlüftung aufgelegt. Die intelligente Lüftung hielt nun also auch Einzug in deutsche Eigenheime, so wie sie es schon 1995 im Gates-Anwesen tat. Damit diese auch vollkommen autonom wirken kann, bedarf es neben der eigentlichen Hauptanlage natürlich ausgeklügelter Steuerungs- und Überwachungssysteme, denen wir uns nun etwas detaillierter widmen möchten.

Lüftungsüberwachung – Die Sinnesorgane der Wohnraumlüftung

Gates musste zu diesem Zweck noch chronologisch vorgehen: Seine Lüftungsüberwachung setze sich aus separaten Sensoren zusammen, die jeweils unabhängig voneinander die Temperatur, den Kohlenstoffdioxidgehalt in der Luft sowie die relative Luftfeuchtigkeit aufzeichneten und ans Steuerungsgerät übermittelten. Erstaunlicherweise wird diese Technologie bis heute für Eigenheime und Bürogebäude produziert, die schon in der Frühphase der Smart-Home-Entwicklung die intelligente Lüftungsüberwachung einsetzten und noch über die alten Steuerungselemente verfügen. Ein aktuelles Beispiel dafür wäre der Air Control, der sowohl die Kohlenstoffdioxidkonzentration in der Luft (bis 3.000 ppm) als auch die Temperatur (bis 50 Grad Celsius) misst und jeweils im Wechsel anzeigt. Im Vergleich zu Gates Lüftungsüberwachung benötigt der Air Control jedoch nicht mehr die vollen 230 Volt Wechselspannung, sondern wird mit 12 V Gleichspannung (also über eine USB-Schnittstelle) betrieben.

Die Lüftungssteuerung selbst, glich die Werte wiederum mit ihren vorprogrammierten Einstellungen ab und aktivierte bei Bedarf die Lüftung. An diesem Funktionsprinzip hat sich bis heute nicht viel geändert, wenngleich Lüftungsüberwachung und -steuerung inzwischen in einem Gerät kombiniert werden. Welche weiteren Funktionen und Vorzüge die intelligente Wohnraumlüftung im Smart-Home bieten soll, ist zunächst eine Frage des zur Verfügung stehenden Budgets. So verfügt etwa der Luftgütewächter LGW-13 von ZILA neben handelsüblichen Feuchtigkeits- und Temperaturmessern über hochmoderne NDIR-Sensoren, um Kohlenstoffdioxid per Infrarot zu detektieren. Darüber hinaus stattet ZILA seine Lüftungsüberwachung mit einem individuell programmierbaren Alarmmelder aus, um den Brandschutz in sensiblen Arbeitsbereichen zu gewährleisten. Um die Kosten niedrig zu halten, mussten daher bei einer anderen Komponente, und zwar der Anzahl der Ausgänge, Zugeständnisse gemacht werden: So kann man mit dem LGW-13 lediglich eine intelligente Lüftung ansteuern.

Hier ist ihm der KCS-10 (ebenfalls von ZILA) deutlich überlegen: Er besitzt zwei Schaltausgänge, die Anlagen bis zu einer Gesamtleistung von jeweils 500 Watt ansteuern können. Die kompakte Lüftungssteuerung vereint damit genügend Energie, um auch motorbetriebene Fensteröffnungen betrieben zu können. Nicht zuletzt diese Eigenschaft, prädestiniert den KCS-10 zur optimalen Lüftungsüberwachung und -steuerung größerer Wohngebäude, mehrstöckiger Büros oder Mietshäuser. Für das klassische Eigenheim eignet sich dagegen eher eine Allround-Lösung, wie der Zila AERO_aH.

All in One: Der Zila AERO_aH mit Wärmerückgewinnung

Schließlich wurde hierbei die Grenze zwischen Lüftung und Lüftungsüberwachung durchbrochen. So verfügt der AERO sowohl über Fühler fürs Innen- und Außenklima wie auch über Sensoren, um die relative Luftfeuchtigkeit zu bestimmen. Die damit gewonnenen Daten werden direkt geräteintern ans Lüftungsgebläse übermittelt, um der Wohnung im Bedarfsfall ausreichend Frischluft zuzuführen. Wie bei heutigen Lüftungsanlagen üblich, wird der Luftstrom währenddessen über einen Wärmetauscher geleitet, damit die Wohnung nicht zu stark auskühlt, was ja schließlich die Heizkosten erneut in die Höhe treiben würde. Die dabei transportierte Luftmenge beträgt immerhin bis zu 30 Kubikmeter in der Stunde, bei einer Leistungsaufnahme von nur 15 Watt.

Darüber hinaus wird die Raumluft im selben Zeitraum um 330 ml Wasser erleichtert, was insbesondere an schwülen Tagen nicht zu verachten ist. Bis auf einen kleinen Makel kann der AERO somit als Ideallösung fürs Smart-Home betrachtet werden: Seine Lüftungsüberwachung beinhaltet leider keinen Detektor für Kohlenstoffdioxid.

Dieser muss demnach, etwa in Form des Air Control, zusätzlich erworben und dem System hinzugefügt werden. Abgesehen davon lässt der AERO_aH jedoch keine Wünsche offen, da das Hauptgerät um beliebige Sekundärlüfter (dem sogenannten AERO-aH 100) erweitert werden kann, die über Sensorverbindungskabel angesteuert werden und an denen jeweils eigene Temperatur- und Lüftungseinstellungen vorgenommen werden können.

Logisch: Wie Schimmel und stickige Luft dem Klimaschutz dienen

Alles in allem hat die Elektroindustrie, und insbesondere ZILA, den nicht restlos durchdachten Vorstoß des Bundestages somit hervorragend pariert. Was jedoch noch lange kein Grund zum durchatmen ist: Die EnEv wurde nach ihrem Inkrafttreten bereits dreimal modifiziert. Und wenn man berücksichtigt, dass die anvisierten Klimaziele der Regierung noch in weiter Ferne liegen, werden in den kommenden Jahren und Jahrzehnten noch einige bautechnische Verbesserungen auf die deutschen Eigenheimbesitzer lauern.