Sauber und sicher verkabelt KNX, Cestron und Co. – alles über kabelgebundene Systeme

1. Kabelgebundene Systeme und ihre Vorteile

Wohl die überwiegende Mehrheit aller heute verkauften und eingesetzten Smart-Home-Bestandteile dürfte über einen der branchenüblichen Funkstandards mit dem Gebäude vernetzt sein. An sich gibt es daran gar nichts auszusetzen. Denn Funk ist eine „saubere“, komfortable und meist hochfunktionale Lösung.

Doch jeder, der schon einmal bemerkte, wie beispielsweise die störungsfreie Verbindung zwischen der Funk-Türklingel und ihrem Gong am Ende des Gartens zum Drahtseilakt wurde, hat bereits einen der schwerwiegendsten Nachteile bemerkt: Funkverbindungen sind immer hinsichtlich ihrer Reichweite limitiert.

Hierbei spielen sowohl die Frequenz als auch die Sendeleistung und nicht zuletzt die Qualität der Antennen und etwaige Hindernisse dazwischen eine maßgebliche Rolle – bei den immer hochfrequenten Smart-Home-Funkstandards sind die Reichweiten besonders limitiert. Und wer das Radio-Prinzip versteht, der weiß überdies: Jeder, der einen Empfänger besitzt, kann Funkwellen „abfangen“.

Die Reichweitenlimitierung ist bei Funkanwendungen immer ein Problem – und ein mehr als probater Grund, auf kabelbasierte Systeme zu setzen (Stanisic Vladimir/stock.adobe.com)

Zwar können kabelgebundene Smart-Home-Systeme sicherlich nicht alles besser; außerdem gibt es ebenfalls eine (allerdings deutlich größere) limitierte Signalreichweite. Ehrlicherweise muss man zudem auf den ungleich größeren Arbeitsaufwand für ihre Verdrahtung und die Anschlüsse hinweisen, was diese Systeme weniger tauglich für Neulinge macht.

Doch gerade dort, wo es um höchste Leistungsfähigkeit geht, können KNX TP, Cestron und ähnliche Standards (= Bussysteme) ihre Stärken voll ausspielen:

• Datenrate und Verbindungsqualität können kaum durch wechselnde Umgebungsbedingungen beeinflusst werden; etwa das Wetter.
• Die Reichweite ist deutlich höher. Bei KNX TP etwa darf zwischen zwei Teilnehmern der Abstand ganze 700 Meter betragen; zwischen Spannungsversorgung und Teilnehmer sind es immerhin noch 350 Meter.
• Es sind keine Batterien notwendig, zudem werden keine Steckdosen blockiert, da die gesamte Stromversorgung ebenfalls über die Leitungen läuft.
• Die Sicherheit ist deutlich höher, zumindest innerhalb eines Smart Homes (die Internetverbindung außenvorgelassen). Um lokal in kabelgebundene Systeme einzudringen, müsste man schon an das Kabel herankommen.

Für die meisten Nutzer weniger bedeutsam, aber dennoch unbedingt erwähnenswert: In einer Welt, in der unsere Umgebung immer mehr von Funkwellen verschiedenster Frequenzen beherrscht wird, bedeuten kabelgebundene Systeme einen potenziellen Störfaktor weniger – Funkverbindungen können sich durchaus gegenseitig stören, wenn sie gehäuft auftreten

Es mag aufgrund des Arbeitsaufwandes sicherlich diskussionswürdig sein, ob es sich lohnt, ein kabelgebundenes System in einem bestehenden Haushalt aufzubauen – etwa, weil für eine Unterputzverlegung praktisch zwingend Wände aufzustemmen (zu „schlitzen“) sind.

Wenn jedoch sowieso größere Renovierungen oder gar ein Neubau anstehen, lohnt es sich unbedingt „Nägel mit Köpfen“ in Form eines kabelgebundenen Smart-Home-Systems zu machen. Zumal das nicht verhindert, später funkbasierte Ergänzungen vorzunehmen.

Wichtig: Zwar ist KNX *auch* ein kabelgebundener Standard. In der Praxis gibt es hier jedoch drei Optionen:

• KNX TP: Das klassische Bussystem.
• KNX PL: Alle Signale werden über Stromleitungen geführt – derzeit (2022) veraltet.
• KNXnet: Es werden Ethernet-Kabel genutzt und alles über ein Computernetz realisiert.

Aufgrund der großen Verbreitung konzentrieren wir uns im weiteren Textverlauf auf Bussysteme, wenngleich die meisten Regeln 1:1 auf jede Form der Leitungsarbeit angewendet werden können.

2. Der Unterschied zwischen Smart-Home- und herkömmlichen Elektroverkabelungen

Optische Glasfaserleitungen außenvorgelassen, geht es bei jeder Art von Verdrahtung darum, Elektronen in der metallenen Leitung in Bewegung zu versetzen. Ob diese in einem gesteuerten Ein-Aus-Takt als digitale Signale bewegt oder zur Energieversorgung genutzt werden, spielt dabei auf physikalischem Level keine Rolle.

Aus diesem Grund hat die physische Arbeit bei der Installation der Leitungen enorm viele Schnittmengen. Tatsächlich besteht der einzige maßgebliche Unterschied in den verwendeten Leitungen.

Die Gemeinsamkeiten zwischen Smart-Home- und Hauselektriksystemen sind enorm. Auf topografischer Ebene gibt es jedoch dramatische Unterschiede (CreaFoto/stock.adobe.com)

Allerdings endet hierbei die Vergleichbarkeit zwischen der regulären Elektroverkabelung eines Gebäudes und derjenigen eines Smart-Home-Systems. Was den schematischen Aufbau anbelangt, sind die Unterschiede sogar dramatisch:

• Eine Elektroverkabelung ist immer ein (schematischer) Ring: Eine Sicherung versorgt einen Stromkreis mit Schaltern und Geräten.
• Eine Smart-Home- (insbesondere KNX-) Verkabelung hingegen ist als Bus immer eine gerade Linie, ein Baum oder Stern. Ringe (auch teilweise) sind unzulässig. Zwar wird am Ende das jeweilige Kabel zurückverlegt, jedoch nirgendwo angeschlossen – der Ring bleibt also in jeder Konstellation offen.

Nicht zuletzt muss man auf die Unterschiede der Spannungen eingehen: In einem regulären Haushaltsstromkreis liegen überall 230 Volt an. Bei KNX hingegen wird die Spannungsversorgung zwar ebenfalls mit 230 V beaufschlagt, diese regelt jedoch auf eine Nennspannung von 24, respektive 30 Volt für die Betriebsspannung und Steuerungssignale herunter.

Das bedeutet nicht zuletzt mehr Sicherheit. 230 Volt können ein lebensgefährlicher, wenigstens jedoch schmerzhafter Schock sein. 24/30 Volt hingegen sind zwar spürbar, aber deutlich weniger gefährlich.

3. Die nötigen Werkzeuge für alle Kabelarbeiten

Um ein kabelbasiertes Smart Home aufzubauen, müssen verschiedene Leitungen gelegt werden. Es beginnt bei einem Schaltschrank, zieht sich über Spannungsversorgungen, Schalter, Geräte, Sensoren und Aktoren. Da es keine „Funkbrücken“ gibt, müssen überall Leitungen gelegt werden – nicht nur in Wänden, sondern durch diese sowie Decken und Böden hindurch. Außerdem ist es bei einer Unterputz-Installation nötig, entsprechende Abzweig- und Installationsdosen versenkt zu verbauen.

Ein Grund, warum ein verkabeltes Smart Home aufwendiger ist, ist die Notwendigkeit, für diese Arbeiten genügend Werkzeug zu besitzen – wenngleich die Vorgehensweise per Bus grundsätzlich weniger Kabellänge benötigt als eine vergleichbare Installation mit herkömmlicher (= Hauselektrik) Verdrahtung. Dadurch sind KNX und Co. insgesamt sparsamere Systeme.

Elektrowerkzeuge

Basis ist eine Bohrmaschine. Diese kann gerne als leistungsfähige Akkubohrmaschine ausgeführt sein. Muss Mauerwerk/Beton bearbeitet werden, dann ist eine Schlagbohrfunktion zwingend notwendig. Nur in Leichtbaugebäuden kann diese entfallen.

Eine leistungsfähige Bohrmaschine ist unverzichtbar. Ob mit Kabel oder Akku ist jedoch Ansichtssache – solange ein Schlagwerk für Mauerwerk verbaut ist (stokkete/stock.adobe.com)

Soll das Schlitzen der (Mauer-) Wände ebenfalls motorisiert erfolgen, ist entweder ein Winkelschleifer oder eine dedizierte Mauernutfräse nötig; sie ähnelt einer Handkreissäge. Da jedoch die Schlitze allein nicht genügen, sondern der dazwischenliegende Raum leergeräumt werden muss, ist ein Bohrhammer vonnöten – die manuelle Vorgehensweise mit Hammer und Meißel wird bei einer Verdrahtung jenseits einzelner Räume untragbar anstrengend und zeitraubend.

Sofern die Bohrmaschine ein Gerät mit Akku ist, ist die Liste damit beendet – ein Akku(schlag)bohrer ist durch seine Flexibilität und Kabellosigkeit bestens dazu geeignet, auch die nötigen Schraubarbeiten bei einer Installation durchzuführen.

* Der Vorteil der Mauernutfräse liegt in der häufigen Tiefenverstellung und der Anschlussmöglichkeit für eine Staubabsaugung. Das Fräsen der Mauerwerksschlitze ist eine enorm staubige Angelegenheit.

Äußerst sinnvoll für die praktische Arbeit ist zudem ein Baustellen-Laser. Er ermöglicht es sehr schnell und effektiv, Leitungsschlitze und Kabel exakt horizontal und vertikal auszurichten.

Werkzeugaufsätze

Die genannten Elektrowerkzeuge können nur dann agieren, wenn sie mit zum Material passenden Aufsätzen versehen sind. Den Auftakt macht ein Sortiment von Bohrern. Sie müssen unbedingt zum Wandmaterial passend gewählt werden; hier gibt es große Unterschiede. Bitte zudem nicht die Wandstärken ignorieren: Es sollte wenigstens einen Bohrer im Sortiment geben, der jede Mauer/Zimmerdecke des Installationsumfelds gänzlich durchdringen kann.

Ebenfalls nötig sind Dosensenker, respektive Lochsägen/Bohrkronen, abermals für die jeweiligen Wandmaterialien. Sie haben einen bedeutend größeren Durchmesser und werden dafür verwendet, die Löcher für die Installationsdosen von Schaltern und Steckdosen sowie Unterputz-Verteilerdosen anzufertigen. Last, but not least, ist ein Bit-Set zum Schrauben notwendig.

Der Winkelschleifer benötigt eine für das Wandmaterial geeignete Diamanttrennscheibe; ähnliches gilt, wenn eine Mauernutfräse genutzt wird. Für den Bohrhammer ist ein Flachmeißel erforderlich.

Werkzeuge für die Elektroarbeiten

Zwischen Smart-Home- und Elektroverkabelung mögen zwar Unterschiede bestehen. Was jedoch die für die direkte Kabelarbeit nötigen Werkzeuge anbelangt, so gibt es ausschließlich Schnittmengen.

Wichtig: Alle Werkzeuge müssen für Elektroarbeiten zertifiziert und isoliert sein. Erkennbar sind solche Werkzeuge an der auffällig gelb/roten Griffisolation und der Symbolik des „Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik e. V.“ (VDE).

Multimeter sind unverzichtbar, um das ganze System während seines Aufbaus durchzumessen, und so die Anschlüsse auf Korrektheit zu überprüfen (Kadmy/stock.adobe.com)

Hierzu ist folgendes vonnöten:

• Ein Satz passender Schraubendreher – oft als Set erhältlich.
• Eine gerade und eine gekröpfte Spitzzange.
• Eine Kombizange mit Seitenschneider.
• Ein Vielzweck-Abisolierer sowie eine verstellbare (gern automatische) Abisolierzange.
• Eine Aderendhülsenzange (Crimpzange) – Aderendhülsen müssen bei flexiblen, vieladrigen Leitungen für geschraubte Klemmverbindungen genutzt werden.
• Eine Wasserwaage; sie ist trotz Laser für kleinere Arbeiten meist praktischer.
• Ein Leitungsfinder, der selbst spannungsfreie Leitungen und andere Metallteile sowie Wasserrohre in den Wänden finden kann – unverzichtbar, um Schäden zu verhindern.

Um zudem alles durchmessen zu können, ist ein Multimeter nötig. Ferner hat sich eine leistungsstarke LED-Stirnlampe für die immer spannungsfrei erfolgenden Arbeiten als nützlich erwiesen.

Zubehör und Sicherheit

Die bislang genannten Werkzeuge sind der wichtigste Kern, um kabelgebundene Smart-Home-Systeme aufzubauen. Da es sich jedoch um teilweise sehr grobe Arbeiten handelt, sind Schutzbrille, Staubschutzmaske (FFP2 genügt) und ein Baustellenhelm (für Überkopfarbeiten) enorm wichtig.

Beim Einsatz einer Mauernutfräse sollte ein passendes Staubabsauggerät vorhanden sein. Damit die Arbeiten in den Abendstunden nicht pausieren müssen, ist mindestens ein leistungsfähiger Baustrahler mit Kabeltrommel nötig. Letztere hilft zudem beim Antrieb von kabelgebundenen Elektrowerkzeugen.

Wichtig: Kabeltrommeln müssen immer ganz abgerollt werden, sonst kann es zu Überhitzungsproblemen kommen.

4. Leitungsverlegung in der Praxis

Die Werkzeuge sind vorhanden. Allerdings ist damit allein noch kein einziges kabelgebundenes Smart-Home-Gerät funktionsfähig. Für die daher nötigen praktischen Arbeiten von Leitungsverlegung und Anschluss ist vieles zu beachten.

Wichtig: Normen und ähnliche Vorgaben werden immer wieder aktualisiert. Vor Arbeitsbeginn sollten deshalb unbedingt die aktuellen Daten konsultiert werden.

Grundregeln über den Umgang mit Strom

Bereits im vorherigen Kapitel wurde kurz der Zwang zum spannungsfreien Arbeiten angesprochen. Dabei handelt es sich um eine Grundregel, die bei jeder Form von Elektroarbeit gilt. Sie basiert auf den fünf Sicherheitsregeln des VDE, von denen besonders die ersten drei für häusliche Systeme extrem wichtig sind:

1. Freischalten.
   Das heißt, es wird erst dann gearbeitet, wenn die Stromkreise aller betreffenden Räume im Sicherungskasten stillgelegt wurden – durch Umlegen des Sicherungsschalters. Neue Leitungen sind alternativ noch nicht mit der Spannungsversorgung verbunden.
2. Gegen Wiedereinschalten sichern.
   Entweder wird der Sicherungskasten verriegelt oder, falls das nicht möglich ist, die betreffenden Sicherungen mit einem darüber geklebten Streifen mit warnender Aufschrift vor unbefugtem Wiedereinschalten geschützt.
3. Spannungsfreiheit feststellen.
   Mit dem erwähnten Multimeter oder einem für die Spannung geeigneten zweipoligen Spannungsprüfer wird in allen abgeschalteten Räumen an Steckdosen und Leuchten Spannungsfreiheit festgestellt – an allen Installationen in den jeweiligen Räumen. Wichtig: Ein einphasiger Prüfschraubendreher ist kein adäquater Ersatz, da es zu Falschaussagen kommen kann.

Dabei ist es gleich, ob die kabelgebundene Smart-Home-Installation mit der Deinstallation einer herkömmlichen Elektroanlage beginnt oder in einem Rohbau „bei Null“ begonnen wird.

Wichtig: Die Installation eines Smart-Home-Systems darf zwar durch Laien durchgeführt werden. Vor einer Inbetriebnahme ist jedoch schon aus versicherungsrechtlichen Gründen unbedingt angeraten, alles von einer zertifizierten Elektrofachkraft prüfen und abnehmen zu lassen. Andernfalls kann bei Schäden der Versicherungsschutz erlöschen.

Aus demselben Grund sei zudem empfohlen, vor Projektbeginn mit einem Elektriker zu sprechen, um die normgemäße Vorgehensweise abzustimmen.

Die Installationszonen im Haus

Kabel kosten Geld. Laien könnten deshalb dazu tendieren, für ihr Smart Home die jeweils kürzeste Distanz zwischen zwei Punkten zu wählen. Das wäre jedoch höchstwahrscheinlich in jeder Konstellation ein Verstoß gegen die Normen und daher unzulässig.

Grundsätzlich dürfen Leitungen ausschließlich horizontal und vertikal verlaufen. Ferner dürfen sie nur in speziellen Installationszonen mit festgelegten Mindestabständen innerhalb von Räumen verlegt werden. Erneut ist es dabei unerheblich, ob es sich um reguläre Stromleitungen oder die Kabel eines Smart-Home-Systems handelt.

Wichtig: Der KNX-Standard macht präzise Vorschriften, welche Busleitungen genutzt werden dürfen. Zulässig sind nur solche nach EN 50090-2-1 und EN 50090-2-2. Ferner darf die Schirmung nirgendwo geerdet oder anderweitig aufgelegt werden. Das Verwenden von herkömmlichen Strom- und anderen Leitungen ist aufgrund der Verwechslungsgefahr für normgerechte Installationen verboten.

KNX- und Stromleitungen und das Thema Abschirmung

Die beiden genannten EN-Normen gestatten ausschließlich eine Verwendung von geschirmten Leitungen – geschirmte Busleitungen sind abseits vom KNX-Standard ebenfalls meistens vorgeschrieben und immer sinnvoll. Zwar kann es durchaus zwischen zwei benachbarten (spannungsführenden) Kabeln zu Interferenzen kommen, durch die Schirmung ist das hier jedoch nicht möglich.

Solange die Abschirmung intakt ist, können Busleitungen problemlos neben 230-Volt-Leitungen verlaufen. Nur in Verteilerdosen ist Vorsicht geboten (zayacsk/stock.adobe.com)

Das heißt im Klartext: Es ist möglich und sinnvoll, die Busleitungen in unmittelbarer Nähe zu regulären Elektrokabeln der Hausinstallation verlaufen zu lassen; sogar im selben Schlitz. Nur dort, wo die Abschirmung notwendigerweise unterbrochen werden muss, ist eine Distanzierung nötig. Besonders relevant ist das in Verteiler- beziehungsweise Abzweigdosen.

Hier gibt es zwei praxistaugliche Möglichkeiten:

1. KNX- und Elektroverteilung werden in zwei getrennten Dosen realisiert oder
2. es werden spezielle Dosen mit schirmendem Trennsteg genutzt.

Geschieht das nicht, können die meist ungeschirmten 230-Volt-Leitungen mitunter Interferenzen/Störsignale in den Busleitungen verursachen, weil es in den Dosen auf den letzten Millimetern nötig ist, die Schirmung zu verlassen.

Wände schlitzen und zuspachteln: So geht’s

Um Leitungen unsichtbar unter Putz zu installieren, ist das Schlitzen unabdingbar. Grundsätzlich sind hierbei zunächst die erlaubten Limitierungen in Mauerwerk zu beachten:

Maßgeblich hierfür ist die jeweils aktuelle Version der EN 1996 – die obige Tabelle ist deshalb nur als Richtwert zu verstehen. Ferner gelten die Vorgaben so nur für tragende Wände. Es wird allerdings empfohlen, sie grundsätzlich anzuwenden. Davon ausgehend verläuft die praktische Vorgehensweise (nach Prüfung durch den Leitungsfinder) folgendermaßen:

1. Die beiden nötigen parallelen Schlitze werden per Laser in passendem Abstand zueinander auf die Wände projiziert und per Stift markiert.
2. Die Lage von Schaltern, Steckdosen, Verteilerdosen und ähnlichen Elementen wird ebenfalls markiert.
3. Die Löcher für die Dosen werden mit der Bohrmaschine angefertigt.
4. Die Schlitze selbst werden mit Winkelschleifer oder Mauernutfräse niedergebracht.
5. Sind alle Schlitze fertiggesellt, wird mit dem Bohrhammer der Zwischenraum herausgestemmt.

Nachdem die nun fertigen Schächte in der Mauer erst sauber ausgekehrt/ausgesaugt und die Leitungen und Installationsdosen darin befestigt wurden, geht es an das Verschließen.

Dafür ist nichtschrumpfender Haftputzgips nötig. Ferner ein Spachtel und eine Glättkelle. Diese Arbeiten dürfen ebenfalls nur spannungsfrei durchgeführt werden. Dafür ist die Vorgehensweise relativ simpel:

1. Das Mauerwerk wird mit einem Quast oder einer Sprühflasche benetzt. Das ist notwendig, damit der Putz gut hält.
2. Aufgrund der schnellen Aushärtung wird eine geringe Menge Putz (höchstens ein halber Eimer voll) nach Packungsvorgabe angemischt.
3. Mit dem Spachtel wird eine Portion davon auf die Kelle gehoben und diese dann über den Schlitz gezogen.
4. Ist der Eimer leer, werden die gefüllten Abschnitte nochmals mit der (leeren) Kelle abgezogen, um sie zu glätten. Je nach gewünschtem Wanddekor ist anschließend ein weiterer Durchgang mit einem Glättbrett nötig.

Wichtig ist vor allem, den Putz mit Druck in die Schlitze einzuarbeiten. Nur dann verbindet er sich korrekt mit dem Mauerwerk.

Leerrohre – unverzichtbare Helfer

Leerrohre sind flexible Schläuche, durch die Leitungen geführt werden. Zwar sind sie im Bereich der Hauselektrik gemäß DIN 18015-1 nur für Telekommunikationsanlagen Pflicht, dennoch ist es unbedingt ratsam, sie für jede Leitungsform zu nutzen – und Leerrohre mit größerem Durchmesser als aktuell nötig zu verwenden.

Leehrrohre sind ein Geschenk an sein zukünftiges Ich. Denn dank ihnen können problemlos zusätzliche Smart-Home-Leitungen eingezogen und das System einfach erweitert werden (VRD/stock.adobe.com)

Der Grund: KNX und ähnliche Systeme gestatten durch ihre topographische Struktur ein extrem einfaches Erweitern. Sind ausreichend überdimensionierte Leerrohre vorhanden, können später spielend leicht zusätzliche Leitungen nachträglich eingezogen werden. Damit erübrigt sich ein neues Stemmen von Schlitzen oft völlig.

Die richtige Arbeitsreihenfolge

Um ein kabelgebundenes Smart-Home-System aufzubauen, sind verschiedene Arbeiten nötig, die oft zeitgleich anfallen. Profis arbeiten dabei oft so, wie es durch die Architektur am praktikabelsten erscheint.

Anfänger allerdings sollten idealerweise der Baumstruktur folgen. Das heißt: Schlitze, Leerrohre, Leitungen usw. werden vom Sicherungskasten ausgehend angefertigt, installiert und angeschlossen. Das hilft immens dabei, keine „gedanklichen Fehler“ zu begehen und die Übersicht bleibt besser gewahrt.

5. Zusammenfassung und Fazit

Abgesehen von der Baumstruktur ähnelt die Verdrahtung eines KNX-Systems der Vorgehensweise bei der herkömmlichen Elektroverdrahtung bis auf wenige Details. Für routinierte Selbermacher ist das natürlich ein Vorteil. Allerdings bedeutet es ebenfalls, hier trotz deutlich geringerer Spannungen dieselbe Sorgfalt wie beim Umgang mit 230- und 400-Volt-Systemen walten zu lassen.