Projekt:Heizungssteuerung

Aus Schaffenburg
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Heizungssteuerung

Status: unbekannt

Beschreibung Warm, aber nicht zu warm
Ansprechpartner Hendi




Übersicht

Vorläufige Lösung

Derzeit regelt ein Steckdosenthermostat mit dem Meßfühler im Konferenzraum alle Heizungsantriebe parallel. Der Schaltzustand der Antriebe ist an dem dunkelgrauen Bolzen zu erkennen: Steht der einige mm ab, ist der Heizkörper aktiv. Ist der Heizkörper bündig mit dem Gehäuse oder steht nur ca. 1mm ab, ist der Heizkörper abgedreht.

Ansprechpartner

  • Herbert
  • Hendrik

Kurze Beschreibung

Der Space braucht ein, uns Makern angemessenes Heizungs-Steuer- und Regelsystem! Die Heizkörper werden mit thermischen Stellantrieben steuerbar gemacht. Auf ein "Standardprogramm" das bei Nichtbenutzung der Räume läuft und an sich nur auf Umwelt reagiert soll mit Interfaces wie Web/Bot-Fernsteuerung und dergleichen eingewirkt werden können um komfortabel z.B. rechtzeitig vor Betreten des Space kuschelige Temperaturen zu erhalten, aber auch möglichst wenig Energie zu verschwenden. Außerdem soll ausgiebig geloggt werden was das Heizsystem tut um versteckte Verbesserungsmöglichkeiten erkennen zu können.

Physikalischer Hintergrund

Weil wir Maker leider auch tagsüber profanen Tätigkeiten nachgehen müssen um unsere Brötchen zu verdienen, ist der Space in der Regel tagsüber nicht genutzt. In der Heizperiode fallen die Außentemperaturen unter Werte, die ein kuscheliges Klima im Space ohne zusätzliche Heizleistung verhindern. Da wir aber auch ein armes Völkchen sind und sparen müssen, wo es geht, sollten wir nur dann heizen, wenn jemand im Space ist. Dazu kann die Raumtemperatur abgesenkt werden (z. B. auf 16 bis 18°C). Leider kühlen dann die massiven Außenwände (die zudem nach heutigen Maßstäben zu schlecht isoliert sind) ebenfalls ab. Ein Einschalten der Heizkörper führt dann erst nach längerer Zeit zu einer angenehmen Raumtemperatur, weil die Wände bei normaler Raumtemperatur aufgeheizt werden und bis dahin eine unangenehme Kälte ausstrahlen. Das Problem kann reduziert werden, indem 1.) die Heizung schon vor Betreten des Space eingeschaltet wird (z. B. über WEB, wenn man weiß, dass man kommen will), 2.) indem die Heizkörper kurzfristig eine höhere Temperatur liefern (wenn noch keiner da ist), um die Räume schneller aufzuheizen und 3.) indem für ausgewählte Heizkörper Gebläse eingebaut werden, die controllergesteuert in der Drehzahl geregelt werden, dass die erzeugte Heizleistung der Heizkörper optimal im Raum und an den Wänden verteilt wird. Zusätzlich kann die Steuerung jeden Abend dafür sorgen, dass die Raumtemperatur (etwa um 19 Uhr) angehoben wird, so dass auch ein ungeplanter Spacebesuch nicht mit Zähneklappern endet. In diesem Fall würde die Temperatur nach einer Stunde wieder abgesenkt werden, wenn kein Besucher den Space betritt. Das kann auch in Verbindung mit einer Wochenschaltuhr (programmiert) verbunden werden.

Finanzierung

Beteiligte Personen

  • Herbert _______ (Planung, Elektronik, Ausführung)
  • Hendrik _______ (Planung, Programmierung?, Ausführung)
  • Paul __________ (Bot Interface) ?
  • Jochen ________ ( ) ?
  • Steven ________ (Mann mit Ahnung) ?

Benötigte Teile

  • Thermische Stellantriebe (vorhanden, leider ohne mech. Schaltstellung))
  • 24V Netzgerät (Desktopversion vorhanden, prov. Einsatz, bis DC-Netz aufgebaut ist)
  • Regelsystem (Steuerung und Programmiergerät von TA vorhanden, ansonsten to be defined)
  • Verkabelung (Stellantriebe und Steuerleitungen - tbd)
  • Einbaumöglichkeit für Steuerhardware (angestrebt weißer Netzwerkschrank)
  • ...

Konzept

Planungsphase

Ideen Hendi

  • "Zentralrechner" auf ESP oder ARM Basis (Evalboard) mit dedizierter Hardware
  • Ansteuerung der thermischen Stellmotoren einzeln über Logic level MOSFET mit 24V (langsame PWM)
  • Absolute Begrenzung der Maximaltemperatur über Hardware-Zweipunktregler um auch bei Softwareausfall nicht open loop rumzuheizen (24°C oder so)
  • Verkabelung zu Heizkörpern mit jeweils 2DA, um ggf. Daten oder analogen Temperatursensor anzubinden.
  • Ansteuerung von Ventilatoren für aktive Belüftung vorsehen
  • RS422/485 für Anschluß an kommenden "Hausbus"
  • WLAN/Ethernet zur Steuerung/Abfrage mit Bot-Kommandos oder Webinterface, Logging auf Paul-Datenbank, Abfrage von z.B. IP-Temperatursensor in Konferenzraumuhr
  • AD-Kanäle für Temperatursensoren (1 Außen, je Raum 1, Vorraum zum loggen da dort unbeheizt, Temperatursensoren zum Logging von Heizung an Abgas, Vor- und Rücklauf)
  • Totalen Heizungs-Shutdown ermöglichen?
  • Standardprogramm mit Tag/Nachttemperatur, Events wie Open SPace berücksichtigen. Der Bot von Paul hat die Funktion "Voranmeldungen" der Anwesenheit von Mitgliedern entgegenzunehmen, unter Berücksichtigung der Aufheizzeit könnte man damit den Raum zu Wunschzeitpunkt warm haben. Auch wenn gegangen wird könnte man verknüpfen das die Heizung sicher runterfährt, wenn Leute gehen und/oder abgeschlossen wird.

Ideen Herbert

  • "Zentralrechner" sollte möglicherweise auch "Smart Space" steuern.
  • Ansteuerung der therm. Stellantriebe zentral im Schrank (nur eine Platine).
  • Absolutbegrenzer schaltet direkt die Spannung für die therm. Stellantriebe aus.
  • Verkabelung der therm. Stellantriebe würde ich gerne getrennt von den Datenleitungen machen.
  • Erste Ausbaustufe sollte mit 2 Temperatursensoren auskommen (können zuerst Zweipunktregler sein, wenn die Steuerung noch nicht existiert).
  • Letzte Ausbaustufe Einzelraumregelung mit Sensor für jeden zu steuernden Raum.
  • Christian S's Angebot von PC-Lüftern sollte angenommen werden (es werden etwa 16 bis 20 gleichartige Lüfter benötigt).
  • Bussystem eher auf RS485 als auf RS422 auslegen. Kompatibilität zu anderen "Smart Homes" wäre wünschenswert.
  • Ein grafischer Bildschirm im Spaceeingangsbereich wäre in der Ausbaustufe wünschenswert (Android-Tablett mit Touchbedienung -> wer kann das programmieren?).
  • Keine Tag/Nachttemperatur sondern nur Nutzung/StandBy mit einfacher "Manuell"-Taste und Temperatureinstellung zum Übersteuern des Standardprogramms.
  • Wie bei Hendi: Abschließen des Space fährt die Temperatur in StandBy.

Ideen von Steven

  • "Hausbus" -> (FHEM)

Ideen von ?

Realisierung

Antriebe an Heizkörpern

Die Heizkörper außerhalb der Toilette sind mit thermischen Antrieben gesteuert, die durch ein 24V-Signal geöffnet und und durch abschalten der Spannung geschlossen werden können. Der Schaltzustand der Antriebe ist an dem dunkelgrauen Bolzen zu erkennen: Steht der einige mm ab, ist der Heizkörper aktiv. Ist der Heizkörper bündig mit dem Gehäuse oder steht nur ca. 1mm ab, ist der Heizkörper abgedreht.

Steuerung

Derzeit wird die Heizung stumpf von einem Steckdosenthermostat gesteuert als Zweipunktregler mit bischen Hysterese. File:viessman_100_draht.JPG

Projekttagebuch

Verbesserungsvorschläge Allgemein

Verbesserungsvorschläge Hardware

Verbesserungen Software

Referenzen

Date Name Was
19.12.2017 Hendi Inbetriebnahme erster Stellmotor, Steuerung durch Eurostecker rein oder raus, Wikiseite angelegt