KNX-Puffermodule: Unterbrechungsfreie Stromversorgung für sicherheitskritische Funktionen

Warum den KNX-Bus puffern?

Bei Netzausfall verliert ein ungepufferter KNX PS640 innerhalb von Millisekunden die Ausgangsspannung. Alle Busteilnehmer schalten ab. Bei Netzwiederkehr führt jedes Gerät eine Initialisierungssequenz durch: Einlesen gespeicherter Parameter aus dem EEPROM, Senden von Programmiermodus-Anfragen und Beitritt zur logischen Linie. Dieser Neustartvorgang dauert je nach Gerätekomplexität zwischen 5 und 30 Sekunden.

Für die meisten KNX-Funktionen – Beleuchtung, Jalousiesteuerung, Temperatursollwerte – ist ein kurzer Neustart akzeptabel. Für sicherheitskritische Ausgänge ist er es nicht:

Funktionsprinzip des Puffermoduls

Ein KNX-Puffermodul enthält eine Bank aus Hochleistungs-Superkondensatoren (elektrische Doppelschichtkondensatoren, EDLC). Während des normalen Netzbetriebs werden diese Kondensatoren aus der KNX-Bus-Spannungsversorgung von 29 V geladen. Bei Erkennung eines Netzausfalls schaltet ein DC/DC-Wandler in den Entlademodus um, bezieht Energie aus der Kondensatorbank und hält die Busspannung bei 29 V ± 0,5 V. KNX-Geräte, die an den Bus angeschlossen sind, erkennen keine Unterbrechung der Versorgung – sie arbeiten während des Netzausfalls normal weiter.

Normal operation:
  Mains → PS640 → 29V bus → devices (operating)
                        ↓
                  Buffer module charges supercapacitors

Mains failure detected (within 10ms):
  PS640 output drops
  Buffer module DC/DC converter activates
  Supercapacitors → DC/DC → 29V bus maintained
  Devices: no interruption, no restart

Backup duration depends on:
  - Supercapacitor capacity (Wh)
  - Total bus current draw (mA)
  - DC/DC converter efficiency (~85%)

Backup time ≈ (Capacitor Wh × efficiency) / (Bus W)
Bus W = 29V × I_total (A)

Gira 2093 Puffermodul

Das Gira 2093 ist das am weitesten verbreitete eigenständige KNX-Puffermodul in europäischen Gewerbeanlagen. Es belegt 2 DIN-Module, enthält einen 1,5-Wh-Superkondensator und wird parallel zum Ausgang des PS640 angeschlossen.

PS640 output terminals:
  + (red)  → KNX bus + rail
  - (blue) → KNX bus - rail

Gira 2093 connections:
  + terminal → same KNX bus + rail  (parallel with PS640)
  - terminal → same KNX bus - rail  (parallel with PS640)

Polarity is critical — reverse connection damages the module.
Connect before powering up. LED indicator:
  Green solid  = charging from mains (normal)
  Green blink  = fully charged, mains OK
  Amber/red    = on buffer power (mains lost)

MDT PS640 mit integriertem Puffer

MDT bietet die Stromversorgung SCN-PS064.01 mit einer integrierten Pufferkondensatorbank-Option an. Dieses kombinierte Gerät bietet PS640-Funktionalität und Pufferfähigkeit in einem einzigen 4-moduligen Hutschienengehäuse und spart so Schaltschrankplatz im Vergleich zu einer separaten PS640 plus eigenständigem Puffermodul (das insgesamt 4 + 2 = 6 Module benötigen würde).

Berechnung der erforderlichen Überbrückungszeit

Die erforderliche Überbrückungszeit hängt von der jeweiligen Sicherheitsnorm ab, die jede sicherheitskritische KNX-Funktion regelt. Verwenden Sie die folgenden Anforderungen, um das richtige Puffermodul oder Lithium-Batteriesystem zu spezifizieren:

Lithium-Batterie-Puffermodule für erweiterte USV

Für Anforderungen an die Überbrückungszeit von 1–8 Stunden sind Superkondensator-Puffermodule nicht ausreichend. Lithium-Batterie-Puffermodule wie das MDT SCN-USB55S.01 oder die ABB SU/S-Serie schließen eine externe 12V-Lithiumbatterie an das Puffermodul an und ermöglichen so eine erweiterte USV über einen DC/DC-Wandler, der die 29V-Busspannung aufrechterhält.

Formula:
  Battery capacity (Ah) = (I_bus × V_bus × t_hours) / (V_battery × η)

Where:
  I_bus     = total bus current (A)
  V_bus     = KNX bus voltage (29V)
  t_hours   = required backup time (h)
  V_battery = external battery voltage (12V)
  η         = DC/DC converter efficiency (~0.85)

Example: 40-device line, 200mA bus current, 8h backup required
  Capacity = (0.200 × 29 × 8) / (12 × 0.85)
           = 46.4 / 10.2
           = 4.55 Ah → specify 6Ah or 12Ah for margin

Battery replacement interval: typically 3–5 years
(check manufacturer specification; lithium degrades with cycles)
Include replacement schedule in maintenance documentation.

Schaltschrankinstallation und Verdrahtung

Puffermodule müssen neben dem PS640 auf derselben Hutschiene installiert und direkt an die KNX-Busschienen angeschlossen werden. Beachten Sie für die korrekte Installation folgende Regeln:

1. Mount buffer module immediately adjacent to PS640 on DIN rail
2. Connect + terminal to KNX bus + (red bus bar)
3. Connect - terminal to KNX bus - (black/blue bus bar)
4. Verify polarity before energising — reverse polarity destroys module
5. Label buffer module with:
   - Manufacturer and model number
   - Backup time at current load (from table or calculation)
   - Date of installation (supercapacitor models) or
     battery date + next replacement date (lithium models)
6. Record buffer module in panel schedule
7. Test backup function during commissioning:
   - Disconnect mains to PS640
   - Verify bus remains powered (devices still active)
   - Reconnect mains — verify smooth transition back