Smart-Home-Komponenten: Die fünf Bausteine und wie ein Smart Home funktioniert

In einem KNX-Haus drücken Sie im Flur auf den Lichtschalter, und im Verteilerschrank im Keller klickt ein Relais. Erst dann geht das Licht an. Der Schalter selbst hat nichts geschaltet.

Alles, was ein Smart Home ausmacht, passiert auf dem Weg zwischen diesen beiden Punkten. Wer ein Haus plant oder nachrüsten will, hört bei Smart-Home-Komponenten vor allem Produktnamen: KNX, Hue, Home Assistant, FRITZ!Box. Welche Aufgabe welches Teil übernimmt, bleibt meist offen. Wir sortieren die Komponenten hier nach ihrer Rolle. Danach wissen Sie, welche fünf Aufgaben in einem Smart Home erledigt werden müssen und welche Geräte Ihr Haus dafür braucht.

Das Wichtigste in Kürze

• Ein Smart Home besteht aus fünf Bausteinen: Sensoren erfassen, eine Logik entscheidet, Aktoren schalten, ein Übertragungsweg verbindet alle drei. Darüber sitzt die Bedienung.
• Der Lichtschalter ist technisch ein Sensor. Er meldet einen Tastendruck, das Licht schaltet der Aktor.
• Jedes Smart Home braucht eine Logik, aber nicht jedes eine Zentrale. Bei KNX kann die Logik in den Geräten selbst sitzen. Ein Server ist in den meisten Häusern trotzdem sinnvoll, weil er Automationen, App und fremde Geräte übernimmt.
• Eine Bridge übersetzt zwischen zwei Protokollen, ein Server trifft Entscheidungen. Im Handel heißt beides oft „Hub“ oder „Zentrale“.
• Ein Touchpanel ist Bedienung, keine Zentrale. Automationen mit Bedingungen gehören auf einen Server in der Haustechnik.

Wie funktioniert ein Smart Home?

Ein Smart Home arbeitet in drei Schritten.

1. Sensoren erfassen, was im Haus passiert: etwa die Raumtemperatur oder einen Tastendruck.
2. Eine Logik entscheidet, was daraus folgt.
3. Aktoren setzen es um: sie schalten das Licht, fahren die Jalousie herunter oder regulieren die Heizung.

Verbunden sind alle drei über einen Übertragungsweg, per Kabel oder Funk.

Ein Beispiel ist die Heizung. Eingestellt sind 21 °C, der Sensor misst 19,5 °C. Die Logik erkennt, dass es zu kalt ist, und schickt dem Aktor den Befehl, das Heizungsventil zu öffnen. Danach misst der Sensor weiter. Sind 21 °C erreicht, schickt die Logik dem Aktor den Befehl, das Ventil wieder zu schließen. So hält das Haus die Temperatur, ohne dass jemand eingreift.

Über diesem Ablauf liegt die Bedienung. Mit Taster, App oder Touchpanel sehen Sie, was im Haus los ist, und greifen ein, wenn die Automatik nicht das tut, was Sie gerade wollen. Auch die Bedienung hängt am selben Übertragungsweg wie die übrigen Geräte.

Für die Planung sind zwei davon besonders folgenreich. Der Übertragungsweg bestimmt, ob Sie Leitungen ziehen müssen. Die Bedienung bestimmt, wie Sie im Alltag mit dem Haus umgehen.

Sensoren: was das Smart Home wahrnimmt

Ein Sensor misst etwas und meldet den Wert weiter. Selbst schaltet er nichts. Welche Sensoren ein Haus braucht, hängt davon ab, was automatisch passieren soll. Die Tabelle zeigt gängige Beispiele.

Sensoren empfangen auch Informationen. Ein Raumtemperaturregler an der Wand meldet die gemessene Temperatur und den Wert, den Sie einstellen. Gleichzeitig zeigt er an, ob gerade geheizt wird oder ob im Raum ein Fenster offen steht. Diese Information bekommt er von anderen Geräten. Bei KNX regelt er oft auch selbst, dann ist er Sensor und Logik zugleich. Ein Aktor ist er nicht, weil er selbst nichts schaltet.

Aktoren: was im Smart Home schaltet

Ein Aktor setzt einen Befehl in Strom oder Bewegung um. In seinem Inneren sitzt meist ein Relais, ein Dimmer oder eine Motorsteuerung. Typische Aktoren im Smart Home:

• Schaltaktor: schaltet Licht, Steckdosen oder Pumpen ein und aus
• Dimmaktor: regelt die Helligkeit von Leuchten
• Jalousie- oder Rollladenaktor: fährt den Behang und stellt die Lamellen
• Heizungsaktor mit Stellantrieb: öffnet und schließt das Ventil eines Heizkreises
• Smarte Steckdose: ein Schaltaktor zum Einstecken
• Antriebssteuerung: für Motorschloss, Garagentor oder Fensterantrieb

Wo ein Aktor sitzt, hängt vom System ab. Bei KNX stecken die meisten Aktoren als Reiheneinbaugeräte, also Module für die Hutschiene, im Verteilerschrank, von dort führen die Leitungen zu Lampen und Motoren. Bei Funksystemen steckt der Aktor oft im Endgerät selbst. Eine Hue-Lampe zum Beispiel ist Funkempfänger, Aktor und Leuchtmittel in einem.

Unterschied zwischen Aktoren und Sensoren

Ein Sensor erfasst etwas und meldet es weiter, etwa die Temperatur oder ob ein Fenster offen ist. Ein Aktor setzt einen Befehl um und schaltet selbst etwas, etwa das Licht oder die Jalousie. Sensoren sitzen dort im Raum, wo gemessen wird.

Als Probe hilft die Frage, ob das Gerät selbst etwas schaltet oder bewegt. Dann ist es ein Aktor. Meldet oder zeigt es nur etwas an, ist es ein Sensor. Manche Geräte haben beides im selben Gehäuse. Für die Planung zählt dann jede Funktion einzeln.

Nach dieser Regel ist auch der Lichtschalter im Smart Home ein Sensor. Er meldet nur den Tastendruck, das Licht schaltet der Aktor im Verteiler. Hersteller wie Gira oder Jung nennen ihre KNX-Taster deshalb Tastsensor.

Übertragungsweg: Kabel, Funk und die Sprache dazwischen

Damit Sensoren, Logik und Aktoren miteinander reden können, braucht es zwei Dinge. Das Medium ist der physische Weg, also ein Kabel oder eine Funkfrequenz. Das Protokoll ist die Sprache, in der sich die Geräte auf diesem Weg verständigen. KNX zum Beispiel ist ein Protokoll, das über ein eigenes Buskabel laufen kann, per Funk oder über das Netzwerk.

Das KNX-Buskabel überträgt 9.600 Bit pro Sekunde. Für Schaltbefehle und Messwerte reicht das. Kamerabilder, Musik und die Sprechanlage laufen deshalb über das Netzwerk.

Häufig fällt in diesem Zusammenhang der Name Matter. Zigbee bringt sein eigenes Funknetz und seine eigene Sprache mit. Matter ist nur die Sprache. Apple, Google, Amazon und viele Gerätehersteller haben sie gemeinsam festgelegt, damit Geräte verschiedener Marken ohne herstellereigene Bridge in derselben App oder Zentrale laufen. Eine Zentrale braucht es also weiterhin. Übertragen wird Matter über Netze, die es schon gibt: WLAN, Ethernet oder Thread. Thread ist ein sparsames Funknetz, ähnlich wie Zigbee, und wird über einen sogenannten Border Router mit dem Heimnetz verbunden.

Kabel oder Funk?

Im Neubau raten wir zum Kabel, meist mit KNX. Was später dazukommt oder sich nicht verkabeln lässt, ergänzt man per Funk, am besten im selben Standard. KNX RF ist teurer als verbreitete Funksysteme, dafür programmiert der Elektriker alles in derselben Software, der ETS, und muss keinen zweiten Standard pflegen. Bei der Nachrüstung im Bestand ist Zigbee oft die praktikablere Wahl.

Logik: wo das Smart Home entscheidet

Zu kalt, also Ventil auf. Diese Entscheidung muss in jedem Smart Home irgendwo fallen. Eine Logik braucht deshalb jedes System. Wo sie sitzt, ist dagegen verschieden. Sie kann in den Geräten selbst stecken oder auf einem eigenen Rechner laufen, dem Server.

Braucht jedes Smart Home eine Zentrale?

Nicht unbedingt. Bei KNX steckt die Logik in den Geräten. Bei der Inbetriebnahme legt der Elektriker in der Software fest, welcher Taster welchen Aktor anspricht. Drücken Sie den Taster, schickt er ein Telegramm, also eine kurze Nachricht wie „Licht Flur ein“, auf den Bus. Der Aktor erkennt, dass sie ihm gilt, und schaltet.

Auch die Heizung regelt sich bei KNX oft ohne Server. Der Raumtemperaturregler an der Wand misst die Temperatur, vergleicht sie mit dem Wunschwert und schickt die Ventilstellung direkt an den Heizungsaktor. Sensor und Logik sitzen hier im selben Gerät.

Ohne Server kommt eine KNX-Anlage aus, wenn sie vor allem schalten, dimmen, Jalousien fahren und heizen soll, jeweils per Taster oder zeitgesteuert über eine KNX-Zeitschaltuhr. In den meisten Häusern ist ein Server trotzdem sinnvoll. Er übernimmt Automationen mit Bedingungen, den Zugriff per App, eine Visualisierung, also eine Oberfläche, die alle Anlagen gemeinsam zeigt, und Geräte, die kein KNX sprechen.

Andere Systeme sind zentral aufgebaut. Bei Loxone läuft die Logik im Miniserver, bei Home Assistant auf dem Rechner, auf dem die Software installiert ist. Das macht die Programmierung übersichtlich, weil alles an einer Stelle liegt. Steht der Server, stehen dafür auch alle Funktionen, die über ihn laufen.

Im Neubau wird deshalb oft beides kombiniert. Licht, Jalousie und Heizung laufen direkt über KNX. Ein Server wie Home Assistant sitzt darüber, übernimmt die Automationen und bindet Geräte anderer Hersteller ein. Fällt der Server aus, funktionieren Taster, Licht und Heizung weiter.

Bridge oder Server: übersetzen oder entscheiden

Der Handel verwendet „Zentrale“, „Gateway“, „Bridge“, „Hub“ und „Server“ fast beliebig. Dahinter stecken zwei verschiedene Aufgaben, übersetzen und entscheiden.

Was im Handel als Hub oder Smart-Home-Zentrale verkauft wird, erledigt meist beides in einem Gerät, dann aber nur für ein Funksystem. Die Hue Bridge zum Beispiel übersetzt Zigbee ins Heimnetz und führt zugleich Zeitpläne und Bewegungsmelder-Regeln aus, allerdings nur für Hue-Geräte.

Ein Server kann zum Beispiel einen Zigbee-Bewegungsmelder mit dem KNX-Flurlicht verknüpfen. Schlägt der Melder nach 22 Uhr an, geht das Licht nur auf 20 Prozent. Eine reine Bridge kann das nicht, sie reicht nur weiter, was sie empfängt. Ein Hub kann es nur innerhalb seines eigenen Systems.

Wie das zusammenspielt

Ein Beispiel aus einem solchen Haus. Ein Zigbee-Bewegungsmelder am Gartenhaus meldet Bewegung an einen Zigbee-Funkstick am Server. Die Software Zigbee2MQTT macht daraus eine MQTT-Nachricht. Bei diesem schlanken Protokoll schicken Geräte Nachrichten zu einem Thema wie „Garten/Bewegung“ an einen Vermittler, den Broker. Er verteilt sie sofort an alle, die das Thema abonniert haben. Home Assistant nimmt die Nachricht auf, prüft, ob es dunkel ist, und schickt über die KNX-IP-Schnittstelle ein Telegramm auf den Bus. Ein Schaltaktor im Verteiler schaltet die Außenbeleuchtung ein.

Zigbee2MQTT und die KNX-IP-Schnittstelle übersetzen nur, entschieden hat allein Home Assistant. Alle beteiligten Systeme treffen sich dabei im Heimnetz.

Der Server selbst gehört in die Haustechnik. Meist ist das ein kleiner, sparsamer Rechner im Technikraum, der rund um die Uhr läuft und sonst nichts tut. Automationen, die jahrelang zuverlässig laufen sollen, gehören nicht auf ein Touchpanel oder einen Büro-PC, der nebenbei Updates installiert und dafür neu startet.

Bedienung: Taster, App, Tablet, Touchpanel, Sprache

Vieles im Smart Home läuft ohne Bedienung. Stehen Sie nachts auf, schaltet der Bewegungsmelder das Licht im Flur gedimmt ein und das Bad gleich mit, ohne dass Sie einen Schalter suchen. Diese Automation läuft in den Geräten oder auf dem Server, egal ob jemand auf eine Oberfläche schaut.

Die Bedienung hat andere Aufgaben. Sie greifen ein, wenn die Automatik nicht wissen kann, was Sie gerade wollen, etwa helleres Licht zum Lesen. Sie sehen, was im Haus los ist. Und Sie richten dort Szenen und Automationen ein oder ändern sie, etwa in der Oberfläche von Home Assistant oder in der Loxone-App. Bei KNX legt der Elektriker die Grundfunktionen fest, Zeitpläne und Szenen lassen sich in vielen Visualisierungen aber selbst anpassen.

Gespeichert und ausgeführt wird, was Sie dort einrichten, auf dem Server oder in den Geräten. Die Bedienung ist nur der Zugang dazu. Ist sie aus, laufen die Automationen weiter.

Welche Form sich wofür eignet, zeigt die Tabelle.

Technisch gesehen ist ein Touchpanel selbst ein Sensor, nur einer mit Bildschirm. Es erfasst Ihre Eingaben, schickt Befehle und zeigt an, was im Haus passiert. Andere Geräte entscheiden und schalten. Ein Touchpanel ist deshalb Anzeige und Bedienung, keine Zentrale. Szenen und Automationen richten Sie daran direkt an der Wand ein, ohne Laptop, ausgeführt werden sie trotzdem auf dem Server.

Im Alltag zeigt ein Touchpanel vor allem, was sich ändert: wer vor der Tür steht, was die Kamera am Carport sieht, was die Photovoltaikanlage gerade liefert und wie viel das Haus verbraucht, wie kalt es in der Nacht war. Dazu Hinweise, bevor etwas schiefgeht, etwa wenn beim Verlassen des Hauses noch ein Fenster offen ist. Klingelt es, springt das Touchpanel an, ohne dass jemand es suchen oder entsperren muss. Die Raumtemperatur dagegen stellt kaum jemand täglich nach, wenn die Automatik funktioniert.

Für diese Rolle baut HomeCockpit seine Touchpanels. Sie hängen per Kabel im Hausnetz und greifen darüber auf die Haustechnik zu. Welches System dort läuft, spielt keine Rolle. Die Touchpanels arbeiten herstellerunabhängig mit Gebäudesteuerungen von Gira, Jung, Berker, Hager, WAGO, Loxone, IP-Symcon, LCN und weiteren Anbietern zusammen. Die Logik bleibt in den Geräten oder auf dem Server.

Welche Smart-Home-Komponenten brauche ich?

Welche Komponenten auf Ihre Liste gehören, hängt vor allem davon ab, ob Sie neu bauen oder nachrüsten. Die Tabelle zeigt die typische Ausstattung je Aufgabe.

Vier Punkte für die Planung:

1. Legen Sie den Übertragungsweg zuerst fest. Er bestimmt, welche Sensoren und Aktoren überhaupt in Frage kommen. Ein fehlendes Kabel lässt sich im fertigen Haus nur mit Aufwand nachziehen.
2. Ziehen Sie Netzwerkkabel zu jeder Stelle, an der ein Touchpanel hängen könnte. Auch wenn das Touchpanel erst in ein paar Jahren kommt.
3. Planen Sie den Server als eigenes Gerät in der Haustechnik, nicht auf dem Touchpanel oder einem Laptop.
4. Bleiben Sie möglichst bei einem Funkstandard. Jeder weitere bringt eine eigene Bridge und oft eine eigene App mit.

Leitungen, Verteiler und Programmierung plant am Ende der Elektriker. Mit dieser Liste wissen Sie, worüber Sie mit ihm sprechen.

Fazit: Smart-Home-Komponenten nach ihrer Aufgabe planen

Sortieren Sie Ihre Liste nach Aufgaben statt nach Marken. Dann sehen Sie schnell, was fehlt und was doppelt ist. Im Neubau beginnt die Planung beim Kabel, bei der Nachrüstung beim Funkstandard. Das Touchpanel planen Sie als Bedienstelle, den Server als eigenes Gerät in der Haustechnik.

Häufige Fragen zu Smart-Home-Komponenten

Was braucht man alles für ein Smart Home? Sensoren, die etwas erfassen, eine Logik, die entscheidet, Aktoren, die schalten, und einen Übertragungsweg per Kabel oder Funk. Dazu kommt eine Bedienung, zum Beispiel Taster, App oder Touchpanel. Bei Funksystemen sitzt die Logik meist auf einer Zentrale, bei KNX kann sie in den Geräten selbst stecken. Ein Server ist aber auch dort für Automationen, App und Visualisierung sinnvoll.

Funk oder Kabel im Neubau? Im Neubau ist Kabel die zuverlässigere Wahl. Es gibt keine Funklöcher und keine Batterien, und die Anlage ist von außen schwerer erreichbar. Funk eignet sich für Ergänzungen, die sich nicht verkabeln lassen, am besten im selben Standard wie die übrige Anlage, bei KNX also KNX RF.

Kann man ein Smart Home nachrüsten? Ja, meist per Funk. Zwischenstecker, Funkaktoren hinter vorhandenen Schaltern und Sensoren mit Batterie kommen ohne neue Leitungen aus. Ein Kabelsystem wie KNX lohnt sich im Bestand vor allem, wenn ohnehin saniert wird und die Wände offen sind.

Wer plant und installiert ein Smart Home? In der Regel ein Elektriker mit Erfahrung im gewählten System, bei KNX ein KNX-Fachbetrieb oder Systemintegrator. Er plant Leitungen und Verteiler, setzt die Komponenten und programmiert die Anlage. Zwischenstecker und Sensoren mit Batterie richten viele Bewohner selbst ein. Funkaktoren hinter dem Schalter hängen am 230-Volt-Netz und gehören in die Hand des Elektrikers.

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