Raumautomation mit KNX nach EN ISO 52120

Wer eine KNX-Anlage plant oder betreibt, stellt sich früher oder später die Frage, was die Automation eigentlich energetisch bringt. Die Norm SN EN ISO 52120-1 (SIA 386.111) gibt darauf eine strukturierte Antwort: Sie bewertet die Gebäudeautomation nach Effizienzklassen, von D bis A, und beschreibt, welche Funktionen für welche Klasse vorhanden sein müssen. KNX kann dabei eine tragende Rolle spielen, aber nur, wenn die richtigen Funktionen auch tatsächlich umgesetzt und im Betrieb überprüft werden. Dieser vierte und letzte Teil der Serie «KNX in Betrieb und Bestand» zeigt, welche KNX-Funktionen für die Klassen B und A entscheidend sind, und wie man die Wirkung im Betrieb nachweist.

Die Bewertung nach ISO 52120 selbst, also das Verfahren zur Klasseneinstufung und die Berechnung des GA-Effizienzfaktors, behandeln wir in unserem Beitrag «ISO 52120: Gebäudeautomation messbar bewerten». Die Praxisvertiefung zur Betriebsoptimierung über alle Gewerke hinweg findet sich in unserer Reihe zur energetischen Betriebsoptimierung. Dieser Artikel konzentriert sich auf das, was KNX konkret leisten muss.

Was die Norm bewertet und was das für KNX bedeutet

Die SN EN ISO 52120-1 bewertet nicht die Technologie, sondern die Funktionen. Es spielt für die Klasseneinstufung keine Rolle, ob die Anlage mit KNX, BACnet oder einem anderen System realisiert ist. Entscheidend ist, welche Automatisierungs- und Regelungsfunktionen im Gebäude vorhanden sind und wie weit sie reichen.

KNX ist in diesem Zusammenhang ein Mittel, kein Selbstzweck. Die Stärke von KNX liegt darin, dass es auf der Raumebene sehr granular arbeiten kann: Jeder Raum kann einzeln geregelt werden, Sensoren und Aktoren kommunizieren direkt, und die Logik lässt sich im ETS-Projekt präzise abbilden. Genau das sind die Voraussetzungen für die höheren Effizienzklassen.

Die Norm unterscheidet grob zwischen Klasse D (keine oder minimale Automation), Klasse C (Grundautomation), Klasse B (erweiterte Automation) und Klasse A (hochentwickelte Automation). Klasse D ist in Neubauten und sanierten Gebäuden heute kaum mehr akzeptabel. Klasse C ist der Mindeststandard, den viele Anlagen bereits erfüllen. Der Sprung von C nach B und weiter nach A erfordert gezielte Funktionen, die über einfache Zeitsteuerung und manuelle Bedienung hinausgehen.

Präsenzabhängige Steuerung: der Schlüssel zur Klasse B

Eine der wirkungsvollsten Einzelfunktionen für die Effizienzklasse ist die präsenzabhängige Steuerung. Gemeint ist damit nicht nur das Abschalten des Lichts, wenn niemand im Raum ist, sondern die Kopplung der Anwesenheitsinformation mit Heizung, Kühlung und Lüftung.

In einer KNX-Anlage liefert ein Präsenzmelder ein binäres Signal (DPT 1.001) oder ein differenzierteres Belegungssignal auf den Bus. Dieses Signal kann von mehreren Geräten gleichzeitig ausgewertet werden: Der Raumtemperaturregler wechselt bei Abwesenheit in den Absenkbetrieb, die Lüftung reduziert den Volumenstrom, und die Beleuchtung schaltet ab oder dimmt auf ein Mindestniveau. Alles über Gruppenadressen, ohne zentrale Logikeinheit.

Für die Klasseneinstufung nach ISO 52120 ist entscheidend, dass diese Kopplung tatsächlich funktioniert und nicht nur projektiert ist. Wir sehen in der Praxis regelmässig Anlagen, bei denen der Präsenzmelder zwar vorhanden ist, aber nur die Beleuchtung steuert. Heizung und Lüftung laufen weiter auf Komfortsollwert, auch wenn der Raum seit Stunden leer steht. Das ist eine verpasste Chance, die sich in der Klasseneinstufung direkt niederschlägt.

Die Umsetzung erfordert eine sorgfältige Planung der Gruppenadressen und eine klare Definition der Betriebsmodi. Wie Gruppenadressen strukturiert werden sollten, haben wir in «Gruppenadressen und Namenskonvention als Fundament» beschrieben.

Konstantlichtregelung: Effizienz und Komfort in einem

Die Konstantlichtregelung, auch Tageslichtregelung genannt, hält den Beleuchtungsstärke-Sollwert im Raum konstant, indem sie künstliches Licht und Tageslichtanteil gemeinsam regelt. Bei hohem Tageslichteinfall dimmt die Beleuchtung zurück, bei bewölktem Himmel oder Dämmerung regelt sie nach oben.

Für KNX bedeutet das: Ein Helligkeitssensor misst den Ist-Wert im Raum und sendet ihn als DPT 9.001 oder als spezifischen Beleuchtungsstärke-DPT auf den Bus. Ein Dimmaktor oder ein DALI-Gateway empfängt den Stellwert und regelt die Leuchten entsprechend. Die Regellogik kann im Sensor selbst, in einem Logikmodul oder in einem Raumcontroller abgebildet sein.

Die Konstantlichtregelung ist nach ISO 52120 eine Funktion, die zur Klasse B beiträgt. Sie reduziert den Stromverbrauch für Beleuchtung in Räumen mit Tageslichteinfall erheblich, ohne den Komfort zu beeinträchtigen. Voraussetzung ist eine korrekte Inbetriebnahme: Der Sensor muss kalibriert, der Sollwert dem Nutzungsprofil angepasst und die Regelkurve stabil eingestellt sein. Wir erleben häufig, dass diese Funktion nach der Inbetriebnahme nie überprüft wird und im Betrieb instabil läuft, weil sich Raumnutzung oder Möblierung verändert haben.

Die Kopplung von KNX mit DALI-Systemen für die Beleuchtungsregelung behandeln wir ausführlich in «KNX und DALI: Beleuchtung sauber koppeln».

Automatische Beschattung: mehr als Sonnenschutz

Die automatische Beschattungssteuerung wird in der Diskussion um GA-Effizienz oft unterschätzt. Dabei ist sie aus zwei Gründen relevant: Sie reduziert den solaren Wärmeeintrag im Sommer und damit den Kühlbedarf, und sie ermöglicht eine bessere Nutzung des Tageslichts für die Konstantlichtregelung.

In einer KNX-Anlage wird die Beschattung typischerweise über Jalousieaktoren gesteuert. Die Eingangsgrössen sind Aussenhelligkeitssensoren, Windwächter, Temperatursensoren und optional ein Sonnenstandsmodul, das Azimut und Elevation berechnet und die Lamellen entsprechend ausrichtet. Die Kombination dieser Signale ergibt eine Steuerlogik, die sowohl Blendschutz als auch Wärmeschutz berücksichtigt.

Für die Effizienzklasse nach ISO 52120 ist die automatische Beschattung eine Funktion, die zur Klasse B beiträgt, wenn sie mit der Raumregelung verknüpft ist. Eine rein manuelle Beschattung, auch wenn sie über KNX bedienbar ist, zählt nicht als automatische Funktion im Sinne der Norm. Die Automatik muss aktiv sein und darf nicht dauerhaft durch manuelle Übersteuerung ausser Kraft gesetzt sein.

Ein häufiges Problem in der Praxis: Nutzer deaktivieren die Automatik, weil sie als störend empfunden wird, und reaktivieren sie nie wieder. Das ist ein Betriebsproblem, kein Planungsproblem. Es zeigt aber, wie wichtig eine gute Nutzerschulung und eine klare Rücksetzlogik sind. Wir empfehlen, eine automatische Reaktivierung nach einer definierten Zeit oder bei Raumwechsel in die Logik einzubauen.

Einzelraumregelung Heizung und Kühlung: die Basis der Klasse B

Die Einzelraumregelung ist die zentrale Funktion für die Effizienzklasse im Bereich Heizung und Kühlung. Sie bedeutet, dass jeder Raum seinen eigenen Sollwert hat, der unabhängig von anderen Räumen geregelt wird, und dass die Regelung auf die tatsächliche Raumtemperatur reagiert, nicht auf eine zentrale Vorlauftemperatur.

In einer KNX-Anlage wird die Einzelraumregelung typischerweise über einen Raumtemperaturregler realisiert. Dieser misst die Raumtemperatur (DPT 9.001), vergleicht sie mit dem Sollwert und gibt einen Stellwert an den Heiz- oder Kühlaktor aus. Der Stellwert kann kontinuierlich (0 bis 100 Prozent, DPT 5.001) oder als Schaltbefehl (DPT 1.001, für Zweipunktregelung) ausgegeben werden.

Für die Klasse B nach ISO 52120 reicht die Einzelraumregelung allein nicht aus. Sie muss mit der Präsenzinformation verknüpft sein: Bei Abwesenheit wechselt der Regler in den Absenkbetrieb, bei Anwesenheit in den Komfortbetrieb. Zusätzlich sollte die Regelung mit der Fensterkontaktüberwachung gekoppelt sein: Wenn ein Fenster geöffnet wird, schaltet die Heizung ab, um Energieverluste zu vermeiden.

Für die Klasse A kommt die prädiktive Regelung hinzu: Der Regler berücksichtigt die thermische Trägheit des Raums und beginnt mit dem Aufheizen oder Abkühlen, bevor die Nutzungszeit beginnt. Das erfordert entweder eine Logik im Raumcontroller oder eine übergeordnete Optimierungsfunktion, die über KNX die Sollwerte vorausschauend anpasst.

Betriebsmodi und Zeitprogramme: Grundlage für alle Klassen

Unabhängig von der angestrebten Effizienzklasse braucht jede KNX-Anlage eine saubere Betriebsmodusstruktur. Die ISO 52120 unterscheidet typischerweise zwischen Komfort-, Vorkonditionierungs-, Standby- und Schutzbetrieb. Diese Modi müssen in der KNX-Anlage abgebildet sein und über Zeitprogramme, Präsenzsignale und manuelle Eingaben gesteuert werden können.

In der ETS-Projektierung bedeutet das: Die Betriebsmodi werden als Gruppenadresse geführt, alle relevanten Geräte (Raumregler, Beleuchtungsaktoren, Lüftungsregler) sind auf diese Gruppenadresse verknüpft, und die Übergänge zwischen den Modi sind klar definiert. Ein häufiger Fehler ist, dass die Modi zwar projektiert, aber nicht konsistent über alle Gewerke hinweg umgesetzt sind. Die Heizung wechselt in den Absenkbetrieb, die Lüftung läuft aber weiter auf Volllast, weil die Verknüpfung fehlt.

Zeitprogramme in KNX werden entweder im Gerät selbst (bei Geräten mit integriertem Zeitschalter) oder in einem zentralen Logikmodul oder einer Visualisierung abgebildet. Für grössere Anlagen empfehlen wir, die Zeitprogramme in einem zentralen Gerät zu führen und die Betriebsmodi als Gruppenadresse auf den Bus zu senden. So ist die Logik an einem Ort, und Änderungen müssen nur einmal vorgenommen werden.

Messung der Wirkung im Betrieb: ohne Kontrolle verpufft der Effekt

Die beste Planung nützt wenig, wenn im Betrieb niemand überprüft, ob die Funktionen tatsächlich wirken. Das ist eine Erfahrung, die wir in vielen Projekten machen. Anlagen, die bei der Abnahme einwandfrei funktioniert haben, zeigen nach einem Jahr Betrieb deutliche Abweichungen: Präsenzmelder wurden deaktiviert, Sollwerte manuell überschrieben, Zeitprogramme nicht an veränderte Nutzungszeiten angepasst.

Für den Nachweis der GA-Effizienzklasse nach ISO 52120 reicht die Projektdokumentation allein nicht aus. Es braucht Betriebsdaten, die zeigen, dass die Funktionen aktiv sind und die erwartete Wirkung erzielen. Das bedeutet konkret:

Erstens müssen relevante Datenpunkte aufgezeichnet werden. Dazu gehören Raumtemperaturen, Betriebsmodi, Präsenzsignale, Stellwerte der Heiz- und Kühlaktoren sowie Beleuchtungsstärken und Dimmwerte. In einer KNX-Anlage können diese Werte über eine Schnittstelle zu einem Energiemonitoring-System oder einer Gebäudeleittechnik ausgelesen werden. Die Anbindung von KNX an übergeordnete Systeme über BACnet oder MQTT beschreiben wir in den entsprechenden Teilen der Serie «Schnittstellen rund um KNX».

Zweitens müssen die Daten ausgewertet werden. Eine reine Datenspeicherung ohne Auswertung bringt keinen Erkenntnisgewinn. Sinnvolle Kennzahlen sind zum Beispiel: Wie oft und wie lange wird der Komfortbetrieb ausserhalb der Nutzungszeiten aktiviert? Wie hoch ist der Anteil der Zeit, in der die Beschattungsautomatik aktiv ist gegenüber manueller Übersteuerung? Wie stabil hält die Konstantlichtregelung den Sollwert?

Drittens müssen Abweichungen korrigiert werden. Das ist die eigentliche Betriebsoptimierung. Sie ist keine einmalige Massnahme, sondern ein kontinuierlicher Prozess. In der Schweiz besteht für Grossverbraucher eine gesetzliche Pflicht zur Betriebsoptimierung. Für alle anderen Betreiber ist es schlicht wirtschaftlich sinnvoll. Mehr dazu im Beitrag «Betriebsoptimierungspflicht: Was Eigentümer und Facility Manager beachten müssen».

Abnahme und Erstnachweis: was bei der Inbetriebnahme dokumentiert werden muss

Der Grundstein für den späteren Betriebsnachweis wird bei der Inbetriebnahme gelegt. Wer bei der Abnahme keine Basisdokumentation erstellt, hat später keine Referenz, gegen die er den Betriebszustand vergleichen kann.

Zur Abnahmedokumentation einer KNX-Anlage mit dem Ziel der Effizienzklasse B oder A gehören mindestens: das vollständige ETS-Projekt mit aktueller Konfiguration, eine Funktionsliste aller umgesetzten Automatikfunktionen mit Prüfprotokoll, die Einstellwerte aller Regler und Zeitprogramme sowie eine Beschreibung der Betriebsmodi und ihrer Übergangsbedingungen.

Zusätzlich empfehlen wir eine Stichprobenmessung bei der Abnahme: Raumtemperaturen unter verschiedenen Betriebsmodi, Beleuchtungsstärken bei aktivierter Konstantlichtregelung, Reaktionszeiten der Präsenzsteuerung. Diese Messwerte bilden die Referenz für spätere Überprüfungen. Wie eine vollständige KNX-Abnahme abläuft, haben wir in «Inbetriebnahme und Abnahme einer KNX-Anlage» beschrieben.

Die Klasseneinstufung nach ISO 52120 sollte ebenfalls bei der Abnahme dokumentiert werden, idealerweise durch eine unabhängige Fachperson. Damit ist für alle Beteiligten klar, welche Klasse erreicht wurde und welche Voraussetzungen dafür erfüllt sein müssen. Änderungen an der Anlage, die die Klasse beeinflussen könnten, müssen dann entsprechend bewertet werden.

Typische Schwachstellen in der Praxis

Aus unserer Erfahrung mit KNX-Anlagen in Zweckbauten sehen wir immer wieder dieselben Schwachstellen, die eine hohe Effizienzklasse verhindern oder im Betrieb untergraben.

Die häufigste Schwachstelle ist die fehlende Verknüpfung zwischen Gewerken. Beleuchtung, Beschattung und Raumklima werden zwar alle über KNX gesteuert, aber die Präsenzinformation des Beleuchtungssystems wird nicht an den Raumregler weitergegeben. Jedes Gewerk funktioniert für sich, aber die gewerkeübergreifende Automatik fehlt.

Die zweite häufige Schwachstelle ist die manuelle Übersteuerung ohne Rücksetzlogik. Nutzer übersteuern die Automatik, und die Anlage bleibt dauerhaft im manuellen Modus. Für die Effizienzklasse ist das fatal, weil die automatischen Funktionen zwar vorhanden, aber nicht aktiv sind.

Die dritte Schwachstelle ist die fehlende Betriebsdokumentation. Das ETS-Projekt liegt beim Planer oder Installateur, der Betreiber hat keinen Zugriff, und bei Änderungen wird das Projekt nicht aktualisiert. Wie das ETS-Projekt dauerhaft in der Hand des Bauherrn bleiben sollte, haben wir in «Das ETS-Projekt gehört dem Bauherrn» ausgeführt.

Die vierte Schwachstelle ist die fehlende Überprüfung im Betrieb. Ohne regelmässige Funktionskontrollen und Auswertung der Betriebsdaten bleibt unklar, ob die Anlage noch so funktioniert wie geplant. Unsere Beiträge «Fehlersuche im KNX-Bestand mit Busmonitor und Telegrammanalyse» und «KNX-Bestandsanlagen modernisieren statt ersetzen» zeigen, wie man Bestandsanlagen systematisch überprüft und verbessert.

Der rote Faden zu unseren Fachbeiträgen

Dieser Artikel schliesst die Serie «KNX in Betrieb und Bestand» ab. Die drei vorangehenden Teile behandeln die Inbetriebnahme und Abnahme («Inbetriebnahme und Abnahme einer KNX-Anlage»), die systematische Fehlersuche («Fehlersuche im KNX-Bestand mit Busmonitor und Telegrammanalyse») und die Modernisierung von Bestandsanlagen («KNX-Bestandsanlagen modernisieren statt ersetzen»).

Die Grundlagen für eine saubere KNX-Planung, ohne die eine hohe Effizienzklasse nicht erreichbar ist, finden sich in der Serie «KNX richtig planen»: Topologie und IP-Backbone («Topologie, Linien und IP-Backbone sauber aufbauen»), Gruppenadressen («Gruppenadressen und Namenskonvention als Fundament»), Sicherheit («KNX Secure im Projekt: Data Secure und IP Secure») und Dokumentation («Das ETS-Projekt gehört dem Bauherrn»).

Die Schnittstellen von KNX zu anderen Systemen, die für das Energiemonitoring und die Betriebsoptimierung relevant sind, behandelt die Serie «Schnittstellen rund um KNX», insbesondere «KNX und BACnet: Raumautomation an die Gebäudeleittechnik» und «KNX und MQTT: Gebäudedaten für Dashboards und Cloud».

Für die Bewertung nach ISO 52120 und das Verfahren zur Klasseneinstufung verweisen wir auf «ISO 52120: Gebäudeautomation messbar bewerten». Die Betriebsoptimierungspflicht und ihre rechtlichen Grundlagen sind Thema von «Betriebsoptimierungspflicht: Was Eigentümer und Facility Manager beachten müssen». Wer die Wirkung von Massnahmen dokumentieren und kommunizieren will, findet Unterstützung in «Nachweis & Reporting: so kommunizieren Sie Ihren Energieerfolg».

Fazit

KNX kann eine GA-Anlage in die Effizienzklasse B oder A bringen, aber nur, wenn die richtigen Funktionen konsequent umgesetzt und im Betrieb aufrechterhalten werden. Präsenzabhängige Steuerung, Konstantlichtregelung, automatische Beschattung und Einzelraumregelung mit Moduswechsel sind die vier Kernfunktionen, die den Unterschied machen. Sie müssen gewerkeübergreifend verknüpft sein, und sie müssen im Betrieb aktiv bleiben.

Der Nachweis der Effizienzklasse ist kein einmaliger Akt bei der Abnahme. Er erfordert eine laufende Überprüfung der Betriebsdaten und eine konsequente Korrektur von Abweichungen. Ohne diese Kontrolle verpufft der Effekt, den die Planung versprochen hat. Das ist keine Besonderheit von KNX, sondern gilt für jede Gebäudeautomation. KNX bietet aber die technischen Voraussetzungen, um auf der Raumebene sehr granular zu messen, zu regeln und zu dokumentieren, wenn man diese Möglichkeiten von Anfang an einplant.

Sie haben Fragen dazu?

Sie möchten wissen, welche Effizienzklasse Ihre bestehende KNX-Anlage heute erreicht, oder Sie planen eine neue Anlage mit dem Ziel der Klasse B oder A? Wir analysieren die vorhandenen Funktionen, zeigen Lücken auf und begleiten Sie von der Planung bis zum Betriebsnachweis. Nehmen Sie Kontakt auf über wenget.ch oder info@wenget.ch.

Quellenverzeichnis

• SN EN ISO 52120-1 (SIA 386.111): Energieeffizienz von Gebäuden, Beitrag der Gebäudeautomation und des Gebäudemanagements, Teil 1: Allgemeiner Rahmen und Verfahren (sinngemäss verwendet für Effizienzklassen und Funktionsanforderungen)
• SIA 386.110: Gebäudeautomation und -steuerung (ältere Schweizer Norm, als historischer Bezug; für aktuelle Effizienzklassenbewertung gilt SN EN ISO 52120-1)
• EN 50090 / ISO/IEC 14543-3: KNX-Standard für Heimautomation und Gebäudeautomation; KNX Association (Brüssel) ist Markeninhaberin der eingetragenen Marken KNX und ETS
• IEC 62386 (DALI-2): Digitale adressierbare Beleuchtungsschnittstelle
• Eigene Projekterfahrung der WENGET GmbH aus KNX-Planung, Inbetriebnahme und Betriebsbegleitung in Zweckbauten