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Smart Home und Gebäudesystemintegration – Gebäudefunktionen gemeinsam planen

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Smart Home und Gebäudesystemintegration – Gebäudefunktionen gemeinsam planen

Einleitung

Lernkurs für die Ausbildung in Elektro-, Gebäude- und Versorgungstechnik

Thema: Licht, Beschattung, Heizung und Lüftung gemeinsam planen, steuern und überprüfen.

Lernformat: 6 kurze Lerneinheiten, ein durchgehender Ausbildungsfall, Anlagenschemata, Medien, Simulationen und interaktive Aufgaben.

Zeitbedarf: Etwa 90 Minuten für die Lerneinheiten und zusätzliche Zeit für das Ausbildungsprojekt.

Dein Lernziel: Du kannst die vier Gebäudefunktionen verknüpfen, einfache Automationsregeln entwickeln, Energie- und Hygieniefälle bewerten und Fehler systematisch eingrenzen.

Bildauftrag: Erkenne im Gebäudemodell mindestens vier Funktionen, die miteinander kommunizieren können.

Leitfrage: Wie muss ein Gebäude reagieren, wenn die Sonne scheint, sich Personen im Raum aufhalten und die Raumluft schlechter wird?

Sicheres Lernen

Alle praktischen Aufgaben verwenden ausschließlich fiktive Daten und lokale oder ausdrücklich autorisierte Testumgebungen.

Arbeite mit Zeichnungen, Tabellen, Offline-Simulationen oder freigegebenen Schulungsgeräten.
Greife niemals ungefragt auf fremde Netzwerke, Produktivanlagen oder Gebäudesteuerungen zu.
Verwende keine echten Zugangsdaten, personenbezogenen Kundendaten oder unautorisierten Anlagenprotokolle.
Arbeiten an elektrischen Anlagen dürfen nur durch entsprechend qualifizierte Personen unter Einhaltung der geltenden Sicherheitsregeln erfolgen.
Sicherheits-, Brand- und Schutzfunktionen werden nicht eigenmächtig verändert, umgangen oder abgeschaltet.

Wichtig: Alle folgenden Raumwerte, Schaltsignale und Störungen sind didaktische Beispieldaten, keine Vorgaben für reale Gebäude.

Ausbildungsfall: Der intelligente Schulungsraum R-101

Ein Ausbildungsbetrieb möchte einen fiktiven Schulungsraum modernisieren. Licht, außenliegende Jalousien, Heizungsregelung und mechanische Lüftung sollen als gemeinsames System funktionieren.

Merkmal	Planungsdaten des Modells
Raumfläche	30 m²
Belegung	maximal 8 Personen
Beleuchtung	6 LED-Leuchten mit je 20 W
Beschattung	3 motorisierte Außenjalousien
Heizung	Heizkörper mit regelbarem Ventil
Lüftung	Zu- und Abluftgerät mit Wärmerückgewinnung
Sensoren	Präsenz, Helligkeit, Temperatur, CO₂, Fensterkontakt, Wind
Betriebsarten	Unterricht, Pause, Leerstand, Störung

Vereinfachtes Gebäudemodell

                   NORD
        +---------------------------+
        | Lüftung / Zu- und Abluft  |
        |                           |
        |  L1   L2   L3             |
        |                           |
        |   8 Arbeitsplätze         |
        |                           |
        |  L4   L5   L6             |
        |                           |
        | Heizkörper   Sensorik     |
        +---------------------------+
          F1       F2       F3
          Außenjalousien
                   SÜD

Legende: L = Leuchte, F = Fenster mit Jalousie.

Arbeitsauftrag: Zeichne die Sensoren und Aktoren in diesen Raumplan ein. Begründe ihre Positionen.

Lerneinheit 1: Vom einzelnen Gerät zum Gesamtsystem

Lernzeit: 10 Minuten

Ein Smart Home verbindet technische Geräte. Die Gebäudeautomation ermöglicht, dass mehrere Anlagen anhand gemeinsamer Informationen reagieren.

Merke:

Sensor → Verarbeitung und Regelwerk → Aktor → Gebäudefunktion

PRÄSENZ ──────┐
HELLIGKEIT ───┤
TEMPERATUR ───┤
CO₂ ──────────┼──> AUTOMATIONSLOGIK
FENSTER ──────┤           |
WIND ─────────┘           v
                 +-------------------+
                 | Licht             |
                 | Beschattung       |
                 | Heizungsventil    |
                 | Lüftungsgerät     |
                 +-------------------+
                           |
                           v
                    Statusmeldung

Ein Sensor erfasst beispielsweise Temperatur oder Helligkeit.

Ein Aktor schaltet, dimmt, verstellt oder betätigt eine technische Einrichtung.

Eine Rückmeldung informiert darüber, ob ein erwarteter Zustand tatsächlich erreicht wurde.

Kommunikationssysteme

KNX ist ein offener Standard für Haus- und Gebäudeautomation. DALI ist speziell für digitale Beleuchtungssteuerung standardisiert.

System	Typische Verwendung
KNX	Gewerkeübergreifende Raumautomation
DALI	Digitale Beleuchtungssteuerung
BACnet	Gebäudeautomation und Kommunikation zwischen Automationssystemen

Die Auswahl hängt von Anlagenstruktur, Kompatibilität, benötigten Funktionen und dokumentierten Schnittstellen ab.

Bildauftrag: Dieses Foto zeigt eine KNX-Entwicklungsplatine, keinen fertigen Gebäudeverteiler. Unterscheide zwischen einem Schulungs- bzw. Entwicklungsgerät und einer betriebsfertigen Anlage.

Basisfrage: Warum kann dieselbe Präsenzinformation gleichzeitig für Beleuchtung und Raumklima nützlich sein?

Feedback: Eine gemeinsam verwendete Information kann unnötige Betriebszeiten reduzieren. Für ausreichende Lüftung müssen jedoch weitere Größen wie CO₂ und die geforderte Luftversorgung berücksichtigt werden.

Lerneinheit 2: Licht und Beschattung koordinieren

Lernzeit: 10 Minuten

Situation: Die Sonne scheint direkt auf die Arbeitsplätze. Gleichzeitig ist der Raum belegt.

Eingangsinformation	Planungsentscheidung
Personen anwesend	Beleuchtung freigeben
Genügend Tageslicht	Künstliche Beleuchtung reduzieren
Starke Blendung	Jalousien in geeignete Blendschutzposition fahren
Windalarm	Jalousien entsprechend der vorgesehenen Schutzfunktion sichern
Keine Anwesenheit	Beleuchtung nach definierter Nachlaufzeit ausschalten

Wichtig: Sonnenschutz soll Blendung und sommerliche Wärmebelastung vermindern. Zu starke Beschattung kann wiederum mehr Kunstlicht erfordern.

Beobachtungsauftrag: Markiere im Modell alle Geräte, die für die gemeinsame Tageslichtnutzung erforderlich sein könnten.

Videoauftrag: Erkläre nach dem Video, weshalb DALI für steuerbare Leuchten sinnvoll sein kann und welche übergeordnete Rolle KNX übernehmen könnte.

Eine gemeinsame Lichtregel

WENN Raum belegt
UND Tageslicht unzureichend
DANN Beleuchtung einschalten

WENN genügend Tageslicht
DANN Beleuchtung reduzieren

WENN Windalarm
DANN Beschattung in Schutzposition

Anwendungsfrage: Soll die Jalousie bei einem Windalarm dem manuellen Bedienbefehl folgen?

Feedback: Nein, sofern die projektierte Schutzfunktion eine andere Stellung fordert. Die Sicherheitspriorität ist höher als der Komfortwunsch.

Lerneinheit 3: Heizung und Lüftung gemeinsam betrachten

Lernzeit: 12 Minuten

Heizungsregelung

Die Heizungsregelung berücksichtigt unter anderem Raumtemperatur, Sollwert, Nutzungszeit und vorhandene Wärmegewinne.

Beispielregel im Schulungsmodell:

Fenster längere Zeit geöffnet
          |
          v
Raum-Heizanforderung reduzieren
          |
          v
Fenster geschlossen
          |
          v
Normalregelung wieder freigeben

Fensterkontakte dürfen nicht pauschal die gesamte Heizungs- oder Frostschutzfunktion außer Kraft setzen.

Videoauftrag: Erkläre zwei Möglichkeiten, wie ein Fensterstatus für Heizungsregelung oder Anzeige genutzt werden kann.

Lüftung und Wärmerückgewinnung

Mechanische Lüftung versorgt Räume mit Außenluft und transportiert belastete Raumluft ab. Wärmerückgewinnung kann einen Teil der Wärme aus der Abluft nutzbar machen.

Bildauftrag: Verfolge im beispielhaften HVAC-Schema die Luftwege. Die Abbildung zeigt ein allgemeines Haustechniksystem und ist kein Ausführungsplan des Ausbildungsraums.

Raumluft und CO₂

Die CO₂-Konzentration ist ein wichtiger Indikator für die Raumluftqualität und die Lüftungssituation in belegten Räumen. Sie ist jedoch kein direkter Nachweis für bestimmte Schadstoffe oder Krankheitserreger.

Zur Orientierung nennt die Arbeitsstättenregel ASR A3.6 folgende Bereiche:

CO₂-Konzentration	Einordnung und Maßnahmen
Unter 1000 ppm	In der Regel keine weiteren Maßnahmen, sofern kein problematischer Anstieg zu erwarten ist
1000 bis 2000 ppm	Lüftungsverhalten überprüfen und Lüftungsmaßnahmen verbessern
Über 2000 ppm	Weitergehende Maßnahmen erforderlich

Diese Angaben beziehen sich auf den entsprechenden Anwendungsbereich der Arbeitsstättenregel. Sie ersetzen keine projektspezifische Lüftungsplanung.

Mikroaufgabe: Erkläre, weshalb ein ausgeschalteter Präsenzmelder nicht automatisch bedeutet, dass die Lüftung sofort vollständig abgeschaltet werden darf.

Feedback: Raumluftqualität, erforderliche Mindestlüftung und Anlagenbedingungen können einen weiteren Betrieb verlangen. Eine reine Anwesenheitsentscheidung wäre deshalb unvollständig.

Lerneinheit 4: Gebäudefunktionen gemeinsam planen

Lernzeit: 12 Minuten

Zuerst werden Anforderungen und Schnittstellen abgestimmt. Anschließend entstehen Funktionen, Prioritäten und Testfälle.

Funktionsmatrix für R-101

Funktion	Sensoren	Regelungsziel	Ausgang
Licht	Präsenz und Helligkeit	Ausreichende Beleuchtung bei geringem Verbrauch	Schalt- oder Dimmaktor
Beschattung	Sonneneinstrahlung und Wind	Blend- und Anlagenschutz	Jalousieaktor
Heizung	Temperatur und Fensterkontakt	Bedarfsgerechte Wärme	Ventilstellantrieb
Lüftung	CO₂, Belegung und Anlagenstatus	Ausreichender Außenluftaustausch	Lüftungsregler

Prioritäten gemeinsam festlegen

Beispiel einer Planungsrangfolge:

Sicherheit: Zwingende Schutzfunktionen, beispielsweise projektierter Windschutz, bleiben wirksam.
Raumluftqualität: Erforderliche Lüftung und sonstige Hygieneanforderungen sicherstellen.
Komfort: Blendung, Temperatur und manuelle Bedienwünsche berücksichtigen.
Energieeffizienz: Unnötige Laufzeiten reduzieren, ohne wichtigere Ziele zu verletzen.

Reale Prioritäten und Verriegelungen müssen aus den geltenden Anforderungen, dem Brandschutzkonzept und den Herstellerangaben fachgerecht abgeleitet werden.

Betriebsszenen

Szene	Licht	Beschattung	Heizung	Lüftung
Unterricht	bedarfsgerecht	blendungsabhängig	Komfortregelung	bedarfsgeführt
Pause	reduziert	abhängig von Sonne und Wind	bedarfsgerecht	nach Luftqualität
Leerstand	aus	Wetter- und Schutzfunktion	reduzierter Betrieb	erforderlicher Grundbetrieb
Störung	definierter sicherer Zustand	projektierter Schutz	sichere Betriebsweise	Störung melden und fachgerecht behandeln

Videoauftrag: Beschreibe den Zweck eines Gateways zwischen KNX und DALI. Welche Informationen müssen zwischen den Systemen korrekt zugeordnet werden?

Feedback: Ein Gateway kann unterschiedliche Kommunikationssysteme funktional verbinden. Entscheidend sind passende Datenpunkte, Adressen, Zustände und eine geprüfte Parametrierung.

Lerneinheit 5: Drei interaktive Ausbildungsfälle

Lernzeit: 20 Minuten

Alle Werte sind fiktiv. Bearbeite die Entscheidung zuerst selbst. Nutze die Hilfen nur bei Bedarf und vergleiche anschließend mit dem begründeten Feedback.

Fall A: Energie – Wie viel Strom wird gespart?

Ausgangsdaten:

6 Leuchten mit je 20 W. Ohne Automatik leuchten sie täglich 5 Stunden. Durch Tageslicht und Abwesenheit sind sie künftig insgesamt 2 Stunden ausgeschaltet.

Deine Aufgabe: Berechne die Einsparung pro Tag in kWh und erläutere die Annahmen.

Hilfe 1: Bestimme die gesamte Leistung.

Hilfe 2: Rechne Watt in Kilowatt um.

Hilfe 3: Verwende Energie = Leistung × Zeit.

Feedback und Musterlösung:

6 × 20 W = 120 W = 0,12 kW.

0,12 kW × 2 h = 0,24 kWh Einsparung pro Tag.

Ohne Automatik: 0,60 kWh. Mit Automatik: 0,36 kWh.

Das entspricht einer modellhaften Einsparung von 40 % bei der betrachteten Beleuchtungsenergie.

Begründung: Die Berechnung ist nur unter der Annahme korrekt, dass alle sechs Leuchten in diesen zwei Stunden vollständig ausgeschaltet sind. Standby-Verbrauch, Dimmbetrieb und veränderte Nutzungszeiten sind hier nicht berücksichtigt.

Fall B: Hygiene – Schlechte Luft im Unterricht

Fiktiver Simulationszustand:

Messgröße	Wert
Raumbelegung	8 Personen
CO₂-Konzentration	1450 ppm
Lüftungsanforderung	30 %
Rückmeldung Lüftungsleistung	30 %

Deine Aufgabe: Entscheide, ob die Lüftung unverändert bleiben sollte. Welche Beobachtungen sind für die Entscheidung zusätzlich sinnvoll?

Hilfe 1: Betrachte die CO₂-Einordnung aus Lerneinheit 3.

Hilfe 2: Unterscheide Lüftungsanforderung und tatsächliche Rückmeldung.

Hilfe 3: Überlege, wie die Raumluft verbessert werden kann, ohne eine feste Lüftungsstufe für jedes Gebäude vorzuschreiben.

Feedback:

Bei 1450 ppm ist eine Überprüfung und Verbesserung der Lüftung angezeigt. Im Modell lässt sich eine höhere Außenluftversorgung simulieren.

Begründung: Eine unveränderte Lüftungsleistung ist nicht automatisch ausreichend. Die passende Maßnahme hängt unter anderem von Raumbelegung, Außenluftvolumenstrom und tatsächlicher Anlagenleistung ab. Prüfe außerdem den weiteren CO₂-Verlauf.

Fall C: Diagnose – Der Lüfter reagiert nicht

Fiktive Diagnosedaten aus einer isolierten Simulation:

Raum: R-101
Anforderung_Lueftung = EIN
Rueckmeldung_Luefter = AUS
CO2_Wert = 1650 ppm
Störmeldung = AKTIV
Zeitstempel = Simulationszeit

Deine Aufgabe: Entwickle eine sichere Diagnose-Reihenfolge, ohne auf eine reale Anlage zuzugreifen.

Hilfe 1: Vergleiche Befehl und Rückmeldung.

Hilfe 2: Prüfe die simulierten Verriegelungen und Statusmeldungen.

Hilfe 3: Formuliere mehrere mögliche Fehlerursachen, statt sofort ein Bauteil als defekt zu erklären.

Feedback:

Die Signale zeigen eine Abweichung zwischen Anforderung und gemeldetem Betrieb.

Eine sinnvolle Reihenfolge lautet:

Fiktive Mess- und Statusdaten plausibilisieren.
Sollzustand und Istzustand vergleichen.
Simulierte Verriegelungen und Freigaben kontrollieren.
Mögliche Kommunikations-, Sensor- oder Gerätefehler unterscheiden.
Diagnose dokumentieren und für reale Anlagen an die zuständige Fachkraft übergeben.

Begründung: Eine fehlende Betriebsrückmeldung beweist allein weder einen Motorschaden noch einen Busfehler. Erst mehrere passende Prüfhinweise ermöglichen eine begründete Eingrenzung.

Lerneinheit 6: Inbetriebnahme, Dokumentation und Übergabe

Lernzeit: 10 Minuten

Bildauftrag: Beobachte im Diagramm die Verzögerung zwischen veränderten Bedingungen und Raumtemperatur. Warum darfst Du bei einer trägen Heizung nicht nach wenigen Sekunden eine vollständige Wirkung erwarten?

Videoauftrag: Unterscheide in der Fehlerdiagnose zwischen Beobachtung, vermuteter Ursache und nachgewiesener Ursache. Das Video zeigt Erfahrungsfälle und ersetzt keine eigene fachliche Prüfung.

Prüfliste für die Simulation

Prüfschritt	Nachweis
Funktion	Erwarteter Ausgang bei definiertem Eingang
Rückmeldung	Vergleich Sollzustand und Istzustand
Priorität	Schutzfunktion hat Vorrang
Energie	Rechenweg und Annahmen nachvollziehbar
Hygiene	CO₂-Verlauf und Lüftungsreaktion plausibel
Bedienung	Manuelle Bedienung und Rückfallzustände beschrieben
Dokumentation	Funktionsmatrix und fiktives Testprotokoll vollständig

Merksatz: Eine gemeinsame Planung ist erst dann vollständig, wenn Funktionen, Schnittstellen, Prioritäten, Betriebszustände und Prüfverfahren abgestimmt sind.

Interaktive Aufgaben

Quiz: Teste Dein Wissen

Welche Komponente erfasst die Raumtemperatur? (Temperatursensor) (!Jalousieaktor) (!LED-Leuchte) (!Ventilstellantrieb)

Welche Komponenten gehören typischerweise zur Feldebene? (Sensoren und Aktoren) (!Lehrbücher und Stundenpläne) (!Rechnungen und Verträge) (!Notenlisten und Zeugnisse)

Welcher Standard wird für gewerkeübergreifende Haus- und Gebäudeautomation verwendet? (KNX) (!HDMI) (!PDF) (!USB-Massenspeicher)

Welches System ist speziell für digitale Beleuchtungssteuerung standardisiert? (DALI) (!SMTP) (!JPEG) (!Bluetooth-Audio)

Welche Aussage über CO₂ im Raum ist fachlich richtig? (CO₂ ist ein Indikator für die Raumluftqualität) (!CO₂ misst direkt die Windgeschwindigkeit) (!CO₂ bestimmt die Farbe aller Leuchten) (!CO₂ beweist immer einen Lüfterdefekt)

Was hat bei einem entsprechend projektierten Windalarm Vorrang? (Die Schutzfunktion der Außenjalousien) (!Der letzte manuelle Komfortbefehl) (!Die dekorative Beleuchtung) (!Die zuletzt gespeicherte Lichtsituation)

Wie viel Energie sparen Leuchten mit zusammen 120 W bei zwei Stunden Ausschaltzeit? (0,24 kWh) (!2,4 kWh) (!24 kWh) (!0,024 kWh)

Welche Reaktion ist bei 1450 ppm CO₂ im belegten Schulungsraum sinnvoll? (Lüftung überprüfen und bedarfsgerecht verbessern) (!Den CO₂-Sensor dauerhaft abschalten) (!Die Lüftung grundsätzlich sperren) (!Alle Raumtemperatursensoren entfernen)

Was folgt aus Lüfteranforderung EIN und Rückmeldung AUS? (Anforderung und Istzustand müssen untersucht werden) (!Der Lüftermotor ist sicher defekt) (!Das KNX-Kabel ist sicher beschädigt) (!Der Raum ist nachweislich unbelegt)

Welche Arbeitsweise ist bei Ausbildungsübungen an Gebäudeautomation geeignet? (Autorisierte Simulation mit fiktiven Daten) (!Ungefragte Änderung einer fremden Anlage) (!Übertragung echter Kundenzugangsdaten) (!Abschaltung unbekannter Sicherheitsfunktionen)

Begründetes Quiz-Feedback

Frage 1: Ein Sensor erfasst Messgrößen. Aktoren wirken auf technische Einrichtungen.
Frage 2: Sensoren und Aktoren bilden die Verbindung zur technischen Anlage.
Frage 3: KNX ermöglicht standardisierte Kommunikation zwischen Gebäudefunktionen.
Frage 4: DALI ist ein spezialisiertes Beleuchtungsprotokoll nach IEC 62386.
Frage 5: CO₂ hilft bei der Lüftungsbewertung, ersetzt aber keine vollständige Schadstoffanalyse.
Frage 6: Projektierte Schutzfunktionen haben Vorrang vor widersprechenden Komfortbefehlen.
Frage 7: 0,12 kW multipliziert mit 2 Stunden ergibt 0,24 kWh.
Frage 8: Im Bereich von 1000 bis 2000 ppm sind nach ASR A3.6 Verbesserungen der Lüftung zu prüfen.
Frage 9: Eine fehlende Rückmeldung ist ein Diagnosehinweis, kein eindeutiger Bauteilnachweis.
Frage 10: Autorisierte Simulationen ermöglichen Lernen ohne Gefährdung fremder oder produktiver Systeme.

Memory

Ordne den technischen Komponenten ihre passende Funktion zu.

Präsenzmelder	Anwesenheitssignal
Helligkeitssensor	Tageslichtmessung
CO₂-Sensor	Luftqualitätsindikator
Jalousieaktor	Sonnenschutzbewegung
Ventilstellantrieb	Heizwasserdurchfluss
Ventilator	Luftförderung

Drag and Drop

Ordne die richtigen Begriffe zu.	Gebäudefunktion
Helligkeitssensor	Tageslichterfassung
Jalousieaktor	Beschattungsbewegung
Temperaturfühler	Raumtemperaturmessung
Ventilstellantrieb	Heizleistungsbeeinflussung
CO₂-Sensor	Luftqualitätsbewertung
Lüftungsregler	Außenluftversorgung

Kreuzworträtsel

Sensor	Welche technische Komponente erfasst physikalische Messgrößen?
Aktor	Welche Komponente verändert auf Befehl einen Anlagenzustand?
Jalousie	Welcher bewegliche Sonnenschutz kann automatisiert werden?
DALI	Wie heißt das standardisierte digitale Beleuchtungsprotokoll?
Heizung	Welches Gebäudesystem liefert die benötigte Raumwärme?
Regelung	Wie heißt ein Verfahren, das einen Istwert mit einem Sollwert vergleicht und darauf reagiert?

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Lückentext

Ein intelligentes Gebäude verbindet mehrere technische

miteinander.

Ein

erfasst beispielsweise Temperatur oder Helligkeit.

Ein

verändert den Zustand eines technischen Geräts.

Der Standard

kann unterschiedliche Gebäudefunktionen miteinander vernetzen.

Das Beleuchtungsprotokoll

unterstützt digitale Lichtsteuerung.

Die Nutzung vorhandenen

kann den Strombedarf der Beleuchtung reduzieren.

Ein motorisierter Sonnenschutz kann durch einen

bewegt werden.

Der

kann eine Schutzposition für Außenjalousien auslösen.

Ein Fensterkontakt kann die

beeinflussen.

Die CO₂-Konzentration dient als

für die Raumluftqualität.

Das Lüftungsgerät kann durch

Wärme aus der Abluft nutzen.

Die sechs Leuchten im Modell benötigen zusammen

Watt.

Zwei Stunden vollständige Abschaltung sparen im Beispiel

kWh.

Die tatsächliche Wirkung eines Steuerbefehls lässt sich mithilfe einer

überprüfen.

Bei einem Fehler müssen mögliche Ursachen durch systematische

eingegrenzt werden.

Die praktische Erprobung erfolgt ausschließlich in einer freigegebenen

.

Offene Aufgaben

Bearbeite die Aufgaben in aufsteigender Schwierigkeit. Zu jeder Aufgabe erhältst Du ein Kriterium für begründetes Feedback.

Leicht – Basisaufgaben

Gebäudemodell: Zeichne den Raum R-101 und kennzeichne die vier Gewerke. Feedback: Die Planung ist vollständig, wenn alle Funktionen mit ihren Wirkorten dargestellt sind; sonst können Abhängigkeiten übersehen werden.
Sensor: Ordne sechs vorgegebene Sensoren den passenden Messgrößen zu. Feedback: Korrekt ist Deine Zuordnung, wenn der Sensor tatsächlich die benötigte Information liefern kann.
Aktor: Erstelle vier kleine Bildkarten für Leuchte, Jalousie, Heizventil und Lüftungsgerät. Feedback: Jede Karte soll zeigen, welche physische Wirkung durch einen Steuerbefehl entsteht.
Anlagenschema: Ergänze Sensor, Regelwerk, Aktor und Rückmeldung in einem Blockschema. Feedback: Eine geschlossene Funktionskette erleichtert die spätere Fehlersuche.

Standard – Anwendungsaufgaben

Funktionsmatrix: Entwirf eine Tabelle für die Betriebsarten Unterricht und Leerstand. Feedback: Gute Regeln berücksichtigen mehrere Eingangsgrößen und vermeiden unbegründete Ein- oder Ausschaltbefehle.
Energieeffizienz: Berechne die Beleuchtungsenergie für fünf Tage mit und ohne Automatik. Feedback: Bei unveränderten Modellannahmen ergibt sich eine Einsparung von 1,20 kWh; rechne Leistung und Zeit mit korrekten Einheiten.
Raumluftqualität: Zeichne einen fiktiven CO₂-Verlauf mit 850 ppm, 1450 ppm und 900 ppm und erläutere die erforderlichen Entscheidungen. Feedback: Die Bewertung ist überzeugend, wenn Du Lüftungsmaßnahmen und die Entwicklung der Messwerte miteinander verknüpfst.
Fehlerdiagnose: Erstelle für Fall C ein Diagnoseprotokoll mit mindestens drei möglichen Ursachen. Feedback: Eine gute Diagnose trennt beobachtete Fakten von noch unbewiesenen Vermutungen.

Schwer – Transferaufgaben

Gebäudeautomation: Entwirf eine gewerkeübergreifende Automationsstrategie für einen Raum mit wechselnder Belegung und starker Sonneneinstrahlung. Feedback: Die Lösung überzeugt, wenn Energie, Komfort, Hygiene und Sicherheit auch bei widersprüchlichen Anforderungen berücksichtigt werden.
Sonnenschutz: Entwickle ein Prioritätenschema für manuelle Bedienung, Blendschutz und Windalarm. Feedback: Fachlich überzeugend ist eine dokumentierte Vorrangregel, die die vorgesehenen Schutzfunktionen erhält.
Barrierefreiheit: Entwirf eine leicht verständliche manuelle Bedienoberfläche mit Rückmeldungen und einem geeigneten Rückfallkonzept. Feedback: Gute Bedienbarkeit ermöglicht die Kontrolle der Anlage, ohne Sicherheitsanforderungen zu umgehen.
Lernvideo: Produziere ein 90-sekündiges Erklärvideo über die Integration aller vier Gebäudefunktionen anhand Deines fiktiven Modells. Feedback: Das Video ist gelungen, wenn Funktionswege, Prioritäten und ein konkreter Konflikt verständlich erklärt werden; verwende nur eigene oder nachweislich erlaubte Medien.

Lernkontrolle

Bearbeite die folgenden Aufgaben ohne die Musterlösungen der Ausbildungsfälle zu übernehmen.

Energiekonzept: Eine starke Beschattung verhindert sommerliche Erwärmung, erhöht aber den Kunstlichtbedarf. Entwickle zwei mögliche Steuerstrategien und bewerte ihre Vor- und Nachteile.
Lüftung: In einem belegten Raum steigt CO₂ trotz erhöhter Lüftungsanforderung weiter an. Erstelle einen plausiblen Diagnoseplan und benenne die Informationen, die Dir noch fehlen.
Heizungsregelung: Ein Fenster wird häufig für kurze Zeit geöffnet. Begründe, wann und wie eine Heizungsabsenkung sinnvoll sein könnte und welche Nebenwirkungen zu berücksichtigen sind.
Gebäudesystemintegration: Ein neuer Beschattungsaktor soll in ein bestehendes System integriert werden. Leite ab, welche Schnittstellen, Funktionen, Rückmeldungen und Schutzprioritäten vor der Freigabe zu prüfen sind.
Ausfallsicherheit: Die Kommunikation zur Visualisierung fällt aus. Entwickle ein Konzept, das notwendige lokale Funktionen und eine sichere Bedienmöglichkeit erhält.
Datenschutz: Ein Betrieb möchte echte Raumbelegungsdaten für die Ausbildung nutzen. Entwickle eine datensparsame Alternative mit synthetischen Testdaten und begründe Deine Entscheidung.

Bewertungshinweis: Eine überzeugende Lösung erklärt Ursache-Wirkungs-Zusammenhänge, berücksichtigt Zielkonflikte, nennt Annahmen und schlägt überprüfbare Maßnahmen vor.

Lernnachweis

Als Lernnachweis erstellst Du eine digitale Projektmappe für den fiktiven Schulungsraum R-101.

Sie enthält:

Raumplan: Beschriftetes Gebäudemodell mit Sensoren und Aktoren.
Funktionsbeschreibung: Gemeinsames Konzept für Licht, Beschattung, Heizung und Lüftung.
Schnittstelle: Funktionsmatrix mit Eingängen, Ausgängen und Rückmeldungen.
Energiebilanz: Eine nachvollziehbare Rechnung mit Annahmen und Einheiten.
Raumluftqualität: Einen begründeten Hygiene- und Lüftungsfall.
Fehlerdiagnose: Ein sicheres Simulationsprotokoll mit Beobachtungen und möglichen Ursachen.
Sicherheitskonzept: Dokumentation der Schutzprioritäten und der erlaubten Testumgebung.
Reflexion: Eine kurze Bewertung, welche Zielkonflikte Du bei der Planung gelöst hast.

Vorschlag für die Bewertung:

Kriterium	Anteil
Systemverständnis und Planung	30 %
Energie, Hygiene und fachliche Begründungen	25 %
Diagnose und Prüfbarkeit	25 %
Sicherheit, Dokumentation und Reflexion	20 %

Erfolgreicher Lernnachweis: Du kannst nicht nur beschreiben, was ein einzelnes Gerät macht, sondern begründen, wie mehrere Funktionen gemeinsam sinnvoll und sicher arbeiten.

Fachquellen und Medienrechte

Geprüfte fachliche Grundlagen

KNX Association – Was ist KNX?: Standardisierte Gebäudeautomation und herstellerübergreifende Kommunikation.
DALI Alliance – Technology: Digitales Lichtmanagement und IEC 62386.
BAuA – ASR A3.6 Lüftung: Anforderungen und Maßnahmen zur Lüftung von Arbeitsstätten.
Umweltbundesamt – Innenraumluft und CO₂: Fachliche Einordnung von Raumluftqualität.
ISO 52120-1:2021: Beitrag der Gebäudeautomation zur Energieeffizienz von Gebäuden.
KNX Virtual: Offizielle Lern- und Simulationsressource; nur gemäß den Nutzungsbedingungen und innerhalb freigegebener Ausbildungsumgebungen verwenden.

Hinweis: Normen, Fachquellen und Herstellervorgaben müssen für reale Projekte in ihrer gültigen Fassung und im jeweiligen Anwendungsbereich geprüft werden. Öffentlich zugängliche Fachinformationen sind nicht automatisch offen lizenzierte Volltexte.

Bildnachweise und Lizenzen

Die eingebundenen Bilder stammen von Wikimedia Commons. Ihre Dateiseiten und angegebenen Lizenzen wurden geprüft. Die Bilder wurden für diesen Kurs nicht verändert.

Bilddatei und Quelle	Urheber	Lizenz
Smart Home Model.png	Adrian Alexandru Stanciu	CC BY-SA 4.0
Intelligent building system-diagram.png	PanzerMaus	Gemeinfrei
Embedded World KNX TP Demo Board.jpg	Thomas Springer / Ordercrazy	CC0
Exterior Venetian Blind.jpeg	Insyncsolar	CC BY-SA 4.0
Heizkreis Schema.svg	-donald- und MatthiasDD	CC BY-SA 3.0
Heat recovery.gif	Mcarussell18	CC BY-SA 4.0
HVAC system diagram.jpg	sammsheatingandair	CC BY-SA 2.0
Aranet4 carbon dioxide sensor.jpg	Foonarres	CC0
Raumthermostat-Regelungsverhalten.svg	SchmiAlf	CC0

Für Bilder unter CC BY-SA gelten insbesondere die Anforderungen an Namensnennung, Lizenzverweis und gegebenenfalls die Weitergabe von Bearbeitungen unter kompatibler Lizenz. Die vollständigen Lizenzinformationen stehen auf den verlinkten Dateiseiten.

Verwendete Videos

DALI – Wie funktioniert Gebäudeautomation? – Torben Ledermann.
Fensterstatus in KNX – Torben Ledermann.
KNX und DALI verbinden – Torben Ledermann.
Top 5 Ausfälle bei KNX-Komponenten – Smartest Home.

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OERs zum Thema

Wikipedia: Der Artikel Gebäudeautomation bietet vertiefende Informationen über Raumautomation, technische Ebenen und die Integration unterschiedlicher Gebäudefunktionen.

Ergänzende freie Medien: Die Wikimedia-Commons-Dateien in diesem Kurs können entsprechend ihrer jeweiligen Lizenzbedingungen für eigene Lernmaterialien verwendet werden.