Inbetriebnahme und Abnahme einer KNX-Anlage

Wer eine KNX-Anlage in Betrieb nimmt, steht an einem Punkt, an dem viele Monate Planung, Programmierung und Installation auf ihre Tauglichkeit geprüft werden. Dieser Moment verdient mehr als einen kurzen Rundgang mit dem Integrator. In unserer Erfahrung ist die Abnahme der Schritt, der über Garantie, Betrieb und Verantwortung entscheidet, und gleichzeitig derjenige, der am häufigsten zu wenig vorbereitet ist. Dieser erste Teil der Serie «KNX in Betrieb und Bestand» zeigt, welche Prüfungen und Protokolle zu einer vollständigen KNX-Abnahme gehören, wie Stichproben und Vollprüfungen sinnvoll kombiniert werden und wie die Abnahme mit dem integralen Test zusammenspielt.

Die Grundlagen zur Planung, Topologie und Projektierung einer KNX-Anlage haben wir in der Serie «KNX richtig planen» behandelt. Dieser Beitrag setzt dort an, wo die Ausführung abgeschlossen ist und der Nachweis beginnt.

Was eine Abnahme leisten muss

Eine Abnahme ist kein Formalakt. Sie ist der Nachweis, dass eine Anlage das liefert, was vereinbart wurde, und zwar nachvollziehbar, protokolliert und für Dritte überprüfbar. Im Kontext von KNX bedeutet das: Nicht nur einzelne Taster und Aktoren funktionieren, sondern die Anlage verhält sich als Ganzes so, wie es das Pflichtenheft und die Ausführungsunterlagen beschreiben.

Die SIA 118/380 beschreibt die werkvertraglichen Grundlagen für Gebäudetechnik-Anlagen in der Schweiz. Sie regelt unter anderem, was als Mangel gilt, welche Fristen gelten und wie die Abnahme den Übergang der Verantwortung markiert. Für die Bauherrschaft ist dieser Übergang entscheidend: Mit der Abnahme beginnt die Garantiefrist, und Mängel, die danach auftauchen, müssen klar dem Verantwortungsbereich des Unternehmers zugeordnet werden können. Das gelingt nur, wenn bei der Abnahme ein vollständiges Bild der Anlage vorliegt.

SIA 2046 beschreibt den integralen Test als übergeordnetes Prüfverfahren, das verschiedene Gewerke und Systeme gemeinsam prüft. Die KNX-Abnahme ist ein Teil davon, aber nicht dasselbe. Sie prüft zuerst das KNX-System für sich, bevor es im Zusammenspiel mit anderen Systemen getestet wird. Wer diesen Unterschied nicht kennt, riskiert, dass Mängel im integralen Test auftauchen, die eigentlich schon bei der KNX-Abnahme hätten erkannt werden müssen, und dann ist die Zuordnung schwierig.

Voraussetzungen vor der Abnahme

Eine Abnahme kann nur gelingen, wenn bestimmte Voraussetzungen erfüllt sind. Wir empfehlen, diese Punkte als formale Checkliste vor dem Abnahmetermin zu prüfen und fehlende Unterlagen oder Zustände als Abnahmehindernis zu behandeln.

Die erste Voraussetzung ist eine vollständige Dokumentation. Dazu gehören das ETS-Projekt mit allen programmierten Geräten, die physikalischen Adressen, die Gruppenadressstruktur und die Geräteparameter. Das ETS-Projekt muss dem Stand der ausgeführten Anlage entsprechen, nicht dem Stand der Planung. Abweichungen zwischen Plan und Ausführung müssen dokumentiert und begründet sein. Wie das ETS-Projekt strukturiert und übergeben werden soll, haben wir in Teil 5 von 5 der Serie «KNX richtig planen», «Das ETS-Projekt gehört dem Bauherrn», ausführlich beschrieben.

Die zweite Voraussetzung ist die abgeschlossene Erstinbetriebnahme durch den Integrator. Alle Geräte müssen programmiert, alle Gruppenadressen zugewiesen und alle Kommunikationsobjekte mit den richtigen Flags versehen sein. Geräte im Programmiermodus oder mit Werkseinstellungen sind kein Abnahmezustand.

Die dritte Voraussetzung ist die Verfügbarkeit aller Systeme, die für den Funktionstest benötigt werden. Dazu gehören Spannungsversorgungen, angeschlossene Aktoren, Sensoren und Schnittstellen zu anderen Systemen. Wer eine Abnahme mit halbfertiger Installation durchführt, erhält ein halbfertiges Ergebnis.

Dokumentationsprüfung: Was geprüft wird

Die Dokumentationsprüfung ist der erste Schritt der Abnahme und wird oft unterschätzt. Sie klärt, ob die Unterlagen vollständig, konsistent und für den Betrieb tauglich sind.

Wir prüfen dabei folgende Punkte: Stimmt die Anzahl der programmierten Geräte im ETS-Projekt mit der Anzahl der installierten Geräte überein? Sind alle physikalischen Adressen nach dem vereinbarten Schema vergeben? Entspricht die Gruppenadressstruktur der Namenskonvention aus dem Pflichtenheft? Sind alle Kommunikationsobjekte, die für den Betrieb relevant sind, mit den richtigen Flags versehen, also Kommunikation, Lesen, Schreiben, Übertragen, Aktualisieren und Lesen bei Initialisierung, je nach Funktion korrekt gesetzt?

Dazu kommt die Prüfung der Schnittstellendokumentation. Wenn die KNX-Anlage über Gateways mit DALI, Modbus oder BACnet verbunden ist, müssen die Schnittstellen beschrieben und die Datenpunkte auf beiden Seiten dokumentiert sein. Eine Schnittstellenliste, die nur auf einer Seite vollständig ist, ist keine vollständige Dokumentation.

Ein häufiger Befund in unserer Praxis: Das ETS-Projekt enthält Geräte, die in der Anlage nicht mehr vorhanden sind, oder umgekehrt, installierte Geräte, die im Projekt fehlen. Beides ist ein Mangel, der vor der Abnahme behoben sein muss.

Busnetzprüfung: Leitungen, Spannungen und Buslast

Bevor Funktionen getestet werden, prüfen wir das physikalische Busnetz. Diese Prüfung ist unabhängig von der Programmierung und gibt Auskunft über den Zustand der Installation.

Die Busspannung wird an mehreren Punkten im Liniensegment gemessen. Der typische Wert liegt bei 30 V DC, und die Versorgung muss auch bei Volllast stabil bleiben. Spannungseinbrüche unter Last sind ein Hinweis auf zu lange Leitungen, zu viele Teilnehmer an einer Versorgung oder fehlerhafte Verbindungen. Die Leitungslängen je Liniensegment sind normiert: Die Gesamtlänge beträgt maximal 1000 m, der Abstand von der Spannungsversorgung zu einem Teilnehmer maximal 350 m, und der Abstand zwischen zwei Teilnehmern maximal 700 m. Werden diese Werte überschritten, ist die zuverlässige Kommunikation nicht mehr gewährleistet.

Die Buslastmessung ist ein weiterer zentraler Bestandteil der Busnetzprüfung. KNX TP arbeitet mit CSMA/CA als Buszugriffsverfahren, und der Empfänger quittiert jedes Telegramm mit ACK, NAK oder BUSY. Bei hoher Buslast steigt die Kollisionswahrscheinlichkeit, und Telegramme müssen wiederholt werden, bis zu dreimal. Eine dauerhaft hohe Buslast ist ein Zeichen dafür, dass die Topologie überarbeitet oder die Anlage auf mehrere Linien aufgeteilt werden sollte.

Die Buslastmessung erfolgt mit einem Busmonitor, der den Telegrammverkehr aufzeichnet. Wir empfehlen, die Messung sowohl im Ruhezustand als auch unter simulierter Last durchzuführen. Szenarien mit vielen gleichzeitigen Telegrammen, zum Beispiel beim Einschalten aller Beleuchtungsgruppen oder beim Aktivieren einer Szene, zeigen, ob die Anlage auch unter Spitzenlast stabil bleibt. Wie der Busmonitor für die Fehlersuche eingesetzt wird, beschreiben wir in Teil 2 von 4 der Serie «KNX in Betrieb und Bestand», «Fehlersuche im KNX-Bestand mit Busmonitor und Telegrammanalyse».

Funktionstest: Vollprüfung und Stichproben

Der Funktionstest ist der aufwendigste Teil der Abnahme. Hier wird geprüft, ob jede Funktion das tut, was vereinbart wurde. Die Frage, ob eine Vollprüfung oder eine Stichprobenprüfung durchgeführt wird, hängt von der Grösse der Anlage, der Risikobeurteilung und den vertraglichen Vereinbarungen ab.

Vollprüfung

Bei kleineren Anlagen und bei Anlagen mit sicherheitsrelevanten Funktionen empfehlen wir eine Vollprüfung. Dabei wird jede Funktion einzeln ausgelöst und das Ergebnis protokolliert. Die Funktionstestliste ist nach Raumtypen gegliedert: Büroraum, Besprechungsraum, Korridor, Sanitärraum, Technikraum und so weiter. Für jeden Raumtyp gibt es eine Standardliste von Funktionen, die geprüft werden, und eine Spalte für das Ergebnis sowie allfällige Bemerkungen.

Eine typische Funktionstestliste für einen Büroraum enthält: Schalten der Beleuchtungsgruppen über Taster, Dimmen über Taster, Jalousie auf und ab über Taster, Jalousie Lamellenverstellung, Raumtemperaturregelung über Raumthermostat, Präsenzmelder Beleuchtung ein und aus, Präsenzmelder Jalousie, Szenen über Tastsensor, Zentralbefehle Beleuchtung aus und Jalousie auf, sowie allfällige Schnittstellen zu Raumkontrollern oder Managementsystemen.

Stichprobenprüfung

Bei grossen Anlagen mit vielen gleichartigen Räumen ist eine Vollprüfung aller Räume oft nicht wirtschaftlich. In diesem Fall wird eine Stichprobenprüfung durchgeführt. Die Stichprobe muss repräsentativ sein: Sie umfasst mindestens einen Raum jedes Raumtyps pro Linie oder pro Bereich, und sie wird so gewählt, dass verschiedene Integratoren, verschiedene Hersteller und verschiedene Installationszeitpunkte abgedeckt sind.

Wichtig ist, dass die Stichprobenprüfung klar als solche dokumentiert wird. Das Protokoll hält fest, welche Räume geprüft wurden, nach welchem Auswahlprinzip und mit welchem Ergebnis. Wenn die Stichprobe Mängel zeigt, wird der Prüfumfang ausgeweitet, bis die Ursache und das Ausmass des Mangels klar sind.

In unserer Erfahrung ist die Stichprobenprüfung kein Sparmodell, sondern ein risikobasiertes Vorgehen. Wer die Stichprobe zu klein wählt, riskiert, systematische Fehler zu übersehen. Wer sie zu gross wählt, verliert den Vorteil gegenüber der Vollprüfung. Eine Stichprobe von zehn bis fünfzehn Prozent der Räume je Raumtyp ist in der Praxis ein guter Ausgangspunkt, muss aber je nach Anlage angepasst werden.

Sonderfunktionen und systemübergreifende Prüfungen

Neben den raumweisen Funktionstests gibt es Funktionen, die systemübergreifend geprüft werden müssen. Dazu gehören Zentralbefehle, Szenen, Zeitprogramme und Alarme.

Zentralbefehle wie «Alle Lichter aus» oder «Alle Jalousien auf» werden von einem zentralen Tastsensor oder von der Managementebene ausgelöst und müssen in der gesamten Anlage oder in definierten Bereichen wirken. Die Prüfung erfolgt durch Auslösen des Befehls und Kontrolle des Zustands in einer repräsentativen Auswahl von Räumen. Dabei wird auch die Reaktionszeit beobachtet: Bei einer grossen Anlage mit vielen Teilnehmern kann es zu Verzögerungen kommen, wenn viele Telegramme gleichzeitig auf dem Bus sind.

Szenen werden nach der Szenenliste aus dem Pflichtenheft geprüft. Jede Szene wird aufgerufen, und der resultierende Zustand wird mit dem Sollzustand verglichen. Abweichungen werden protokolliert. Häufige Befunde sind falsche Helligkeitswerte, fehlende Teilnehmer in einer Szene oder Szenen, die nicht gespeichert wurden.

Zeitprogramme werden, soweit möglich, durch Simulation geprüft. Das bedeutet, die Systemzeit wird auf einen Zeitpunkt gesetzt, zu dem ein Zeitprogramm aktiv werden soll, und das Ergebnis wird beobachtet. Alternativ wird das Zeitprogramm dokumentiert und die korrekte Konfiguration im ETS-Projekt oder im Raumcontroller nachgewiesen.

Wenn die KNX-Anlage über Schnittstellen mit anderen Systemen verbunden ist, zum Beispiel mit DALI-Gateways für die Beleuchtung, mit Modbus-Gateways für Zähler oder Lüftungsgeräte, oder mit BACnet für die Gebäudeleittechnik, werden diese Schnittstellen ebenfalls geprüft. Die Prüfung umfasst das Senden eines Befehls von KNX und die Kontrolle der Wirkung auf der anderen Seite, sowie das Lesen eines Werts von der anderen Seite und die Kontrolle der Darstellung auf KNX. Die Schnittstellen zu DALI, Modbus und BACnet behandeln wir vertieft in der Serie «Schnittstellen rund um KNX».

KNX Secure: Zusätzliche Prüfpunkte

Wenn die Anlage KNX Secure einsetzt, kommen weitere Prüfpunkte hinzu. KNX Secure umfasst KNX Data Secure für die Ende-zu-Ende-Verschlüsselung auf Anwendungsebene und KNX IP Secure für die verschlüsselte Kommunikation im IP-Netz. Beide verwenden AES-128 im CCM-Modus.

Bei der Abnahme wird geprüft, ob alle Geräte, die KNX Secure unterstützen sollen, tatsächlich mit aktivierter Sicherheit betrieben werden. Das ETS-Projekt zeigt, welche Geräte mit Sicherheit konfiguriert sind. Zusätzlich wird geprüft, ob die Gerätezertifikate und die Factory Default Setup Keys (FDSK) dokumentiert und sicher aufbewahrt sind. Das Projektpasswort in der ETS muss dem Bauherrn übergeben werden, nicht nur dem Integrator.

Ein häufiger Befund: Geräte, die KNX Secure unterstützen, werden ohne aktivierte Sicherheit betrieben, weil die Konfiguration aufwendiger ist oder weil ältere Geräte im selben Liniensegment keine Sicherheit unterstützen. Das ist ein Mangel, wenn KNX Secure im Pflichtenheft gefordert war. Wir haben die Grundlagen zu KNX Secure in Teil 4 von 5 der Serie «KNX richtig planen», «KNX Secure im Projekt: Data Secure und IP Secure», beschrieben.

Das Abnahmeprotokoll: Aufbau und Mindestinhalt

Das Abnahmeprotokoll ist das zentrale Dokument der Abnahme. Es hält fest, was geprüft wurde, mit welchem Ergebnis und welche Mängel festgestellt wurden. Ein Protokoll, das nur «bestanden» oder «nicht bestanden» vermerkt, ist für Garantie und Betrieb wertlos.

Ein vollständiges Abnahmeprotokoll enthält folgende Teile: Erstens die Stammdaten der Anlage, also Projekt, Standort, Datum, beteiligte Personen und ihre Funktionen. Zweitens die Dokumentationsprüfung mit den geprüften Unterlagen und dem Ergebnis. Drittens die Busnetzprüfung mit den gemessenen Busspannungen, der Buslastmessung und allfälligen Auffälligkeiten. Viertens die Funktionstestliste, gegliedert nach Raumtypen, mit dem Ergebnis je Funktion. Fünftens die Prüfung der Sonderfunktionen und Schnittstellen. Sechstens die Mängelliste mit Beschreibung, Schweregrad und Verantwortlichkeit für die Behebung. Siebtens die Unterschriften der beteiligten Parteien.

Die Mängelliste unterscheidet zwischen wesentlichen Mängeln, die eine Abnahme verhindern, und unwesentlichen Mängeln, die unter Vorbehalt abgenommen werden können. Diese Unterscheidung ist im Kontext der SIA 118/380 relevant, weil sie bestimmt, ob die Garantiefrist beginnt und unter welchen Bedingungen.

Wir empfehlen, das Protokoll in digitaler Form zu führen und unmittelbar nach der Abnahme zu unterzeichnen. Protokolle, die Wochen nach der Abnahme erstellt werden, sind in Streitfällen schwer zu verwenden.

Zusammenspiel mit dem integralen Test nach SIA 2046

Der integrale Test nach SIA 2046 prüft das Zusammenspiel verschiedener Gewerke und Systeme unter realen oder simulierten Betriebsbedingungen. Er findet in der Regel nach den gewerkeweisen Abnahmen statt und setzt voraus, dass alle Einzelsysteme bereits abgenommen sind.

Für die KNX-Anlage bedeutet das: Die KNX-Abnahme ist eine Voraussetzung für den integralen Test, nicht ein Teil davon. Wenn beim integralen Test ein Fehler in der KNX-Anlage auftaucht, der bei der KNX-Abnahme hätte erkannt werden müssen, ist die Zuordnung der Verantwortung schwierig. Deshalb ist es wichtig, die KNX-Abnahme vollständig und dokumentiert abzuschliessen, bevor der integrale Test beginnt.

Im integralen Test werden Szenarien geprüft, die mehrere Systeme gleichzeitig betreffen. Ein typisches Beispiel: Bei Brandalarm werden alle Jalousien hochgefahren, alle Türen entriegelt und die Beleuchtung in den Fluchtwegen eingeschaltet. Dieses Szenario betrifft die KNX-Anlage, die Brandmeldeanlage, die Zutrittskontrolle und die Notbeleuchtung. Der integrale Test prüft, ob das Zusammenspiel funktioniert. Die KNX-Abnahme hat vorher geprüft, ob die KNX-Anlage die richtigen Telegramme sendet und empfängt.

Wir empfehlen, die Szenarien des integralen Tests bereits bei der Planung der KNX-Abnahme zu kennen und die entsprechenden Schnittstellen und Funktionen in die Funktionstestliste aufzunehmen. So werden Lücken früh erkannt und nicht erst beim integralen Test.

Der rote Faden zu unseren Fachbeiträgen

Die Grundlagen zur KNX-Planung, Topologie und Projektierung haben wir in der Serie «KNX richtig planen» behandelt. Besonders relevant für die Abnahme sind Teil 3 von 5, «Gruppenadressen und Namenskonvention als Fundament», weil eine unklare Gruppenadressstruktur die Dokumentationsprüfung erschwert, sowie Teil 5 von 5, «Das ETS-Projekt gehört dem Bauherrn», weil die Übergabe des ETS-Projekts ein zentraler Bestandteil der Abnahme ist.

Was nach der Abnahme kommt, wenn Fehler im Betrieb auftreten, beschreiben wir in Teil 2 von 4 dieser Serie, «Fehlersuche im KNX-Bestand mit Busmonitor und Telegrammanalyse». Wie bestehende Anlagen modernisiert werden, ohne sie vollständig zu ersetzen, zeigt Teil 3 von 4, «KNX-Bestandsanlagen modernisieren statt ersetzen». Den Zusammenhang zwischen KNX-Funktionen und der Energieeffizienz nach SN EN ISO 52120-1 behandelt Teil 4 von 4, «Raumautomation mit KNX nach EN ISO 52120».

Für den übergeordneten Kontext von Funktionskontrollen und integralen Tests empfehlen wir unsere Beiträge «Funktionskontrolle vs. Inbetriebnahme: Ein Unterschied, der teuer werden kann», «GA-Abnahme: Was Bauherren und Betreiber von Ausführenden einfordern müssen» und «SIA 2046 in der Praxis: Integrale Tests Schritt für Schritt».

Fazit

Eine KNX-Abnahme, die ihren Namen verdient, besteht aus vier Teilen: Dokumentationsprüfung, Busnetzprüfung, Funktionstest und Abnahmeprotokoll. Jeder dieser Teile hat seinen Zweck, und keiner kann durch einen anderen ersetzt werden. Die Kombination aus Vollprüfung für sicherheitsrelevante Funktionen und risikobasierter Stichprobenprüfung für gleichartige Räume ist in der Praxis bewährt, muss aber sorgfältig geplant und dokumentiert werden.

Das Abnahmeprotokoll ist das Dokument, das Garantie und Betrieb absichert. Es hält fest, was geprüft wurde, was funktioniert und was nicht. Mängel, die bei der Abnahme protokolliert werden, können dem richtigen Verantwortungsbereich zugeordnet werden. Mängel, die erst im Betrieb auftauchen und nicht protokolliert sind, führen zu Diskussionen, die niemand braucht.

Die KNX-Abnahme ist ausserdem eine Voraussetzung für den integralen Test nach SIA 2046. Wer die Reihenfolge einhält und die Abnahme vollständig abschliesst, bevor der integrale Test beginnt, schafft klare Verhältnisse für alle Beteiligten.

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Quellenverzeichnis

• SIA 118/380: Allgemeine Bedingungen für Gebäudetechnik-Anlagen (werkvertragliche Grundlagen, Mängelbegriff, Garantiefristen)
• SIA 2046: Integrale Tests von Gebäudetechnik-Anlagen (Verfahren, Szenarien, Verantwortlichkeiten)
• SWKI BA101-01: Leistungen der Gebäudeautomation (Grundlage für GA-Leistungsbeschreibungen)
• SN EN ISO 52120-1 (SIA 386.111): Energieeffizienz von Gebäuden, Beitrag der Gebäudeautomation
• EN 50090 / ISO/IEC 14543-3: KNX-Standard (Normengrundlage für KNX-Anlagen)
• KNX Association (Brüssel): Markeninhaberin der eingetragenen Marken KNX und ETS; Landesorganisation Schweiz: KNX Swiss
• Eigene Projekterfahrung der WENGET GmbH aus KNX-Inbetriebnahmen, Abnahmen und Betriebsbegleitungen