Energie sparen mit KNXIm Teil 2 der Beitragsserie zum Thema Energie sparen wird es jetzt konkret. Ich stelle Ihnen im Rahmen eines praktischen Experiments vor, wie der Stromverbrauch in einem Smart Home Einfamilienhaus gesenkt werden kann. Lesen Sie im folgenden Beitrag den Missionsbericht zu Stromverbrauch senken mit KNX. Den Teil 1 der Beitragsreihe finden Sie hier: Stromverbrauch im Smart Home – Teil 1 der Serie

 

Energie sparen mit intelligenter Gebäudetechnik

Das Hauptansinnen der Mission Energie sparen soll sein, den Stromverbrauch dann zu senken wenn keine Bewohner anwesend sind oder das Haus sich im Schlafmodus befindet. Komforteinbußen sollen dadurch vermieden werden.

Die Ausgangssituation

Um die Messlatte nicht zu niedrig anzusetzen, gehe ich dabei von einer bereits relativ guten und moderat optimierten Ausgangssituation für das EFH mit 220 qm Wohnfläche aus. Die folgende Aufzählung fasst die vorhandenen Geräte und Stromverbraucher zusammen. Die meisten davon sollen nach wie vor im Dauerbetrieb funktionieren, das Optimierungspotenzial wird an diesen Stellen demnach recht gering sein. Anders sieht es für Verbraucher aus, die nicht 24/7 Stunden benötigt werden – dazu kommen wir aber gleich noch.

  • Haushaltsgeräte
    • Kühlschrank (neueste Gerätegeneration)
    • Gefrierschrank (neueste Gerätegeneration)
    • Waschmaschine mit versorgtem Aqua-Stop 
  • Gebäudetechnik
    • Komplettes TP1 KNX-System mit 960 mA Stromversorgung (meine Empfehlung: MDT STC-0960.01)
    • Gira Homeserver 3 mit ISDN-Anbindung an Fritzbox (Produktempfehlung: der neue Gira Homeserver 4
    • Gira TKS Türkommunikationssystem mit TKS-IP Interface, Transponder, beleuchteter Türstation und Kamera
    • Raspberry PI (Nr. 1) für Stromzählerabfrage und als Interface zu 1-Wire und vcontrol-Daemon (Viessmann Wärmepumpe), mit aktivem USB-Hub und Hutschienennetzteil Meanwell DR-15-5
    • 8 Port Gigabit Ethernet Switch (not managed) für Stromkreisverteiler, Meine Empfehlung: der ZyXEL GS-108B V3 / 8-Port Desktop Gigabit Ethernet Switch im Metallgehäuse, für Wandmontage
    • Cubitruck mit SSD (Messdaten-Server, Server für zentrale KODI Bibliotheksdaten)
    • Fritz!Box 7490 (Nr. 1) im Keller für DSL
    • Fritz!Box 7490 (Nr. 2) für WLAN und DECT
    • Visualisierung, bestehend aus Intel NUC, Touchscreen, Avantree Mini USB-Lautsprecher und Mikrophon wird über Präsenzmelder bereits nur bei Anwesenheit aktiviert und ist ansonsten im Standby-Zustand
    • zentraler Wasserenthärter (Empfehlung: Grünbeck WINNI-mat VGX 9)
  • Beleuchtung
    • Die Gesamte Beleuchtung wird über Präsenzmelder oder Bewegungsmelder gesteuert, daher kein Optimierungspotential hinsichtlich Ruhestrom
  • Heizung
    • Erdwärmepumpe (nicht erfasst, da separater Zähler). Der Standby-Verbrauch liegt aber ca. bei 14 Watt, gemessen.
  • IT-Infrastruktur
  • Multimedia
    • Fernseher und Raspberry PI (Nr. 2) im Schlafzimmer über Schaltaktor nur bei Bedarf eingeschaltet
    • Das Multiroom Sound- und Videosystem (Intel NUC, externe Soundkarte (Sweex SC016 7.1 USB), externe SAT-Karte (DVBSky S960CI USB) sowie die separaten Endstufen (Typ: SMSL SA-50 D-AMP TDA7492) der einzelnen Räume) werden bereits über Schaltaktoren und nur bei Bedarf eingeschaltet

Die Messmethode

Energie sparen: Stromverbrauch mit IR-Lesekopf messen
Stromverbrauch mit IR-Lesekopf messen

Die Messung und Aufzeichnung des Stromverbrauchs erfolgt automatisch und komfortabel über den oben erwähnten Raspberry PI (Nr. 1) in Verbindung mit dem Cubietruck als Messdatenbank (InfluxDB, Grafana). Dadurch dass beide Stromzähler (Haushaltsstrom, Wärmepumpe) direkt abgegriffen werden, ist die Messung bestmöglich genau.

Das Aufsetzen eines solchen Smart Metering Systems ist übrigens komplett im großen Heimautomations-Kompendium beschrieben. Sie können es versandkostenfrei zum Beispiel beim Rheinwerk-Verlag erwerben:

Heimautomation mit KNX, DALI, 1-Wire und Co.

Die Optimierung

GerätOptimierungerreicht durch
24 Port Gigabit Ethernet Switch (managed)Bei Abwesenheit oder im Schlafmodus abschalten. Alle essentiellen Geräte wie z.B. HomeServer, Raspberry PI (Nr. 1) und Cubietruck sind unabhängig vom Switch über die Fritz!Box vernetztPräsenzmelder, Schaltaktor
SAT Multiswitchbei Abwesenheit oder im Schlafmodus abschalten, wenn keine Aufnahmen programmiert sind

Schaltaktor und Homeserver

Philips Hue Bridgebei Abwesenheit oder im Schlafmodus abschaltenPräsenzmelder, Schaltaktor
Fritz!Box (Nr. 2)WLAN bei Abwesenheit oder im Schlafmodus deaktivieren, DECT bleibt dabei aktivHomeserver oder openHAB
Fritz!Box (Nr. 3)bei Abwesenheit oder im Schlafmodus komplett abschaltenPräsenzmelder, Schaltaktor

Radiowecker mit Batteriepuffer

Trennung vom Netz über Nacht (Netzfreischaltung)Schaltaktor
PC und Monitorwerden bei Abwesenheit oder während Schlafmodus vom Netz getrennt, wenn sie nicht in Betrieb sind

Präsenzmelder und Schaltaktor mit Strommessung

PC Soundsystem und Druckerwerden bei Abwesenheit oder während Schlafmodus vom Netz getrennt, wenn sie nicht in Betrieb sind

Präsenzmelder und Schaltaktor mit Strommessung

Kino: 5.1 Soundsystem, Decken-Beamerwird nur angeschaltet, wenn Szene „Kino“ aktiviert wird

Schaltaktor

Wohnzimmer: Multimedia
  • TV und Harmony Hub: nur bestromt bei Anwesenheit im Wohnzimmer
  • SAT Receiver: Standby wenn Sendung programmiert, ansonsten vom Netz getrennt bei Abwesenheit
  • Soundsystem, Blu-ray Player, Raspberry PI mit KODI (Nr.3): nur aktiv bei Szene „Kino“, ansonsten vom Netz getrennt

Präsenzmelder, Schaltaktor mit Strommessung und Homeserver für IR-Signale über Harmony Hub (Produktempfehlung: Hub plus Fernbedienung)

Netzteil für Akkustaubsaugerwird nach vordefinierter maximaler Ladezeit vom Netz getrennt

Schaltaktor

KNX-Systemdie Beleuchtung von LED-Anzeigen, Raumcontrollern und Tastsensoren wird nur bei Anwesenheit im jeweiligen Raum aktiviert

Präsenzmelder und Homeserver

Steckdosenalle weiteren Steckdosen werden bei Abwesenheit oder im Schlafmodus vom Netz getrennt (Netzfreischaltung, Brandschutz)

Präsenzmelder und Schaltaktor

 

Energie sparen: Missionsergebnis

Die folgenden beiden Grafiken zeigen das Resultat der Optimierungsmaßnahme im zeitlichen Vergleich. Ich habe dabei exemplarisch den Zeitraum von 2:10 Uhr bis 5:10 Uhr, während sich das Gebäude im Schlafmodus befindet, herangezogen. In dieser Zeit waren keine Störgrößen wie z.B. die Regeneration des Wasserenthärters zu beobachten. Die Stromspitzen in den beiden Grafiken stammen vom Kompressor des Kühlschranks.

Stromverbrauch vor Optimierung

  • Minimum: 205 Watt
  • Maximum: 305 Watt
  • Durchschnitt: 231 Watt
Stromverbrauch nachts ohne Optimierung
Stromverbrauch nachts ohne Optimierung

Stromverbrauch nach Optimierung

  • Minimum: 106 Watt
  • Maximum: 173 Watt
  • Durchschnitt: 130 Watt
Stromverbrauch nachts mit Optimierung
Stromverbrauch nachts mit Optimierung

Energie sparen: Fazit

Die Maßnahmen zum Energie sparen waren mit einem intelligenten Gebäudetechniksystem wie KNX relativ leicht umzusetzen. Das Ergebnis erstaunte mich aber dennoch. Obwohl der Ruhestromverbrauch bereits recht niedrig war, konnte er durch die Optimierung nochmals um ca. 48 % gesenkt werden. Ohne den Wohnkomfort spürbar zu beeinflussen, war eine durchaus respektable Ersparnis von immerhin ca. 100 Watt das Ergebnis.

Energie Optimierung mit KNX
Energie Optimierung mit KNX

Ganz nebenbei verringerte die Optimierung natürlich auch den Elektrosmog (Schlafmodus) und die mögliche Brandgefahr. Wohlgemerkt, die Umsetzung der Optimierung war rein durch Software möglich, benötigte keine zusätzlichen Geräte und reduziert den Stromverbrauch während der Abwesenheit und im Schlafmodus vollautomatisch.

E-Book zum Thema

Stromkosten können nicht nur durch die Reduktion des Verbrauchs gespart werden, sondern auch durch den Wechsel auf einen günstigeren Stromanbieter. Auf der Webseite von www.StromKampagne.com finden Sie ein sehr informatives E-Book zum Thema Stromanbieter vergleichen und wechseln. Das E-Book ist kostenlos und es ist keine Registrierung erforderlich.

Ausblick: Weiteres Optimierungspotential

Während der laufenden Optimierung sind mir noch ein paar Möglichkeiten eingefallen, die zwar noch nicht umgesetzt sind, aber auf der Liste der künftigen Verbesserungen vermerkt sind:

  • Reduktion des DALI-Standby-Stromverbrauchs
  • Umrüstung bei den thermoelektrischen Stellantrieben für die Fußbodenheizung: NO (normally open) statt NC (normally closed)
  • Abschalten der Küchengeräte (Herd, Dampfgarer) während Abwesenheit, falls dadurch die eingebauten Uhren nicht neu gestellt werden müssen

Damit wäre das Potential meiner Meinung nach voll ausgeschöpft. Zusätzliche Maßnahmen wie z.B. die Abschaltung von DECT/Telefon während der Nacht hätten dann bereits Komforteinbußen zur Folge, was nicht das Ziel war.

Haben Sie selbst schon den Stromverbrauch in Ihren eigenen 4 Wänden optimiert? Evtl. sogar mit Hilfe eines KNX-Systems? Ich würde mich freuen, von Ihren Erfahrungen zu hören. Bitte nutzen Sie dazu die Kommentar-Funktion am Ende des Beitrags.

 

Energie sparen im Einfamilienhaus – Teil 2 der Serie
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4 Gedanken zu „Energie sparen im Einfamilienhaus – Teil 2 der Serie

  • 7. Februar 2017 um 9:58
    Permalink

    Hallo, super Blog. Welchen IR-Lesekopf verwenden Sie bzw können Sie empfehlen? Danke. Gruß

    Antworten
  • 24. August 2016 um 19:27
    Permalink

    Hallo Stefan
    schön von dir zu lesen und danke für das Lob.
    Es gibt prinzipiell 2 Arten von Stellantrieben. Stromlose geschlossen (NC = normally closed) und stromlos geöffnet (NO). NO benötigt zum Schließen Spannung und eignet sich dann, wenn Ventile öfter geöffnet als geschlossen sind.
    Je nach Anwendungsfall (FBH oder Wandheizkörper) und je nach Ort (Bad, Schlafzimmer) kann das eine oder das andere besser sein. Du kannst mit KNX beide Antriebe bedienen.

    Beste Grüße,
    (auch) Stefan

    Antworten
  • 24. August 2016 um 16:35
    Permalink

    Hallo,
    super Artikel, gefällt mir sehr gut!
    Ich bin gerade dabei, mir meine Neubauwohnung mit KNX auszurüsten und da interessiert mich das alles sehr.
    Insbesondere der Punkt im Ausblick interessiert mich, da ich das noch beeinflussen könnte:
    „Umrüstung bei den thermoelektrischen Stellantrieben für die Fußbodenheizung: NO (normally open) statt NC (normally closed)“
    Was genau ist da der Hintergrund?
    Danke & Grüße
    Stefan

    Antworten

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