heizungsmonitoring mit 1-wire bus
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Smart Homes am Beispiel der Heizungsüberwachung mit
Open Source Software
1-wire Bus, digitemp, mysql, php & dtgraph
Webmontag, 09.05.2011
Kurzvorstellung
» Freiberuflicher IT Berater in Mainz» Leistungsspektrum umfasst u.a.
» Webtechnologien, Enterprise Applications,….» Anforderungsspezifikationen & Konzeption» IT Beratung generell, auch im Auftrag von Agenturen» ….
» IT Generalist mit breitem Interessensspektrumu.a. Smart Homes, Energie & Heizung
» Mehr zu mir & Kontaktinfos auf http://eulberg.info
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Vom Smart Home zum Heizungsmonitoring mit 1-wire Bus» 2007 ein Haus gekauft und renoviert» Diverse Bus-Systeme evaluiert, bspw. EIB/KNX» Messen, Steuern, Regeln» Alles teuer: > 15.000 Euro also bleiben lassen
» Heizungsrechnung super hoch, also Einarbeitung ins Thema» Heizungscontroller Mist, zeigt nur Ist-Stand, kein Verlauf» Was macht das Ding eigentlich?
» Resultat einer langen Recherche: Temperaturaufzeichnung mit 1-wire Bus
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Schnelldurchlauf
Der 1-wire Bus
» Entwickelt von Dallas Semiconductor jetzt Maxim» Sehr preiswerte Geräte wie Thermometer, Zähler usw.» Offenes Protokoll, gut genormt » Alle Geräte haben eine einzigartige ID» 75 Geräte können über 300 m in 1 sec abgefragt werden» Drei Kabel an RJ-12 bzw. -45/48 Stecker: GND, +5V, 1-wire Data» Via RS232 oder USB leicht an einen Rechner anzuschließen» In diesem Adapter sitzt dann auch der Master welcher einmalig
den Bus initialisiert und die verfügbaren Geräte dem Rechner bekannt macht.
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1-wire Topologie
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1-wire Geräte
Temperatursensor DS1820» Einfach 1,12 Euro auf ebay» fertig konfektioniert 10 Euro
bei heiko@stifft.de oderbei lightburst auf ebay
Counter von hobby-boards.com» Wird nicht für dieses Setup benötigt» 28$ aus USA
1-wire Hub f. RJ-45» 12 Euro bei heiko@stifft.de oder
oder bspw. bei lightburst auf ebay
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Die Heizung – Schema2 Heizkreise: Haus & Brauchwasser
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Heizung
Heizkreis im Haus /Heizkörper
Brauchwasser / Heißwasserspeicher
Vorlauf Heizkreis
Rücklauf Heizkreis
Rücklauf Brauchwasser
Vorlauf Brauchwasser
Zuführung Brauchwasser Speichertemperatur
Außentemperatur
RaumtemperaturReferenzraumEsszimmer1
2
4
6
5
3
Orange = Messpunkte
So sieht‘s dann an derHeizung aus
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Zum Außentemperaturfühler
1-wire HubSensor Vorlauf Heizung
Zum Sensor Brauchwasserspeicher
Netzwerkschrank & Server
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Kabel vom 1-wire Hub im Heizungskeller zum Server
Referenztemperaturmessungim Esszimmer
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Temperatursensor
Die Software
» Digitemp initialisiert den Bus, schreibt eine Konfigurationsdatei und kann dann die Sensoren abfragen
» Ein Python Script führt digitemp aus und fügt die Daten in eine MySQL Datenbank ein
» Cron führt das Python Script alle 5 Minuten aus» Dtgraph ist eine PHP Webapplikation die dann die Daten
gemäß Benutzereingabe graphisch darstellt
» Das alles läuft im Keller auf einem alten Server unter SuSE Linux mit Apache
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Digitemp Initialisierung
» Die Software gibt es auf www.digitemp.com» Initialisierung
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Digitemp Temperaturabfrage
» Die Konfigurationsdatei
» Abfrage von Temperaturfühler 0
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Via Python in die DatenbankHier der Kopf des Scripts mit der Beschreibung der Datenbank
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Via Python in die Datenbank IIhier der eigentliche Vorgang des Einfügens
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Dtgraph Einstellungen
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Dtgraph: Alle Daten
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ERKENNTNISSE:3 BEISPIELEWas man aus den Darstellungen lernen kann…
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Optimierung SpreizungVorlauf & Rücklauf
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~ 10 °C ~ 15 °C
Auswirkung der Verringerung der Pumpengeschwindigkeit von Stufe 3 – Mittel auf 1 – Langsam
BrauchwasserspeicherBereitstellungsverluste
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Duschen ~ 21 Uhr Duschen ~ 6 Uhr morgens
2 °C
4 Stunden
BerechnungBereitstellungsverluste» 55,7 °C – 53,7 °C = 2°C / 4h = 0,5 °C Verlust pro Stunde» Formel für Wärmemengenberechnung: Q = m *cp * dT
Wärmeenergie = Masse * spez. Wärmekoeffizient * Temperaturveränderung» 120 kg * 4,12 kJ/kg/K * 0,5 K = 247,2 kJ» 1 kJ = 0,000278 kWh» 247,2 kJ = 0,0687 kWh» Erdgas kostet 0,055 Euro pro kWh» 0,0687 kWh * 0,055 Euro/kWh = 0,00378 Euro» 365 Tage * 24 h = 8760 Stunden im Jahr» 8760 Stunden / Jahr * 0,003780 Euro / Stunde =
» 33,11 Euro im Jahr Bereitstellungskosten für warmes Brauchwasser
» Laut Internet sind etwa 1,4-1,6 kWh Verlust am Tag normal: Unsere Bereitstellungsverluste belaufen sich auf 1,65 kWh am Tag
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Volumen Brauchwassertank: 120 L bzw. kg Spezifischer Wärmekoeffizient Wasser: 4,12 kJ/kg/Kdelta T: 0,5 K
Witterungsführung
Beeinflusst wird, wie die Heizung auf zunehmende Kälte reagiert, sprich:Es wird kälter, so erhöht die Heizung die VorlauftemperaturEinstellbar sind Steilheit & FußpunktAktuelle Einstellungen:» Steilheit: 1,2» Fußpunkt: 25 °C
Bild links:» Bei 0°C erzeugt die Heizung also
~ 50 °C Vorlauftemperatur
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Steilheit 1,2
Fußpunkt 25 °C
Typischer Tagesverlauf
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Nachtabsenkung
Brauchwasser hat Vorrang
Gegen Abend wird es kühler
Heizung erhöht Vorlauftemperatur
Temperaturzusammenhängebei Witterungsführung (Trend)
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AUSBLICKWas mehr…
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» Charting mit Javascript/Flot/AJAX
» Reedkontakt & Zählermodul» Magnet am Zählerrad 2» Kosten < 30 Euro
» Andere Zähler wie Wasser & Strom
» Wasserstandmessungin der Zisterne mitUltraschall
Beta-DemoGasverbrauch in Euro
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Linkliste
» Meine Website: eulberg.info – Hier auch dieser Vortrag zum Download» Guter 1-wire Shop in USA: www.hobby-boards.com» 1-wire Shop in Deutschland: www.1-wire.de» Jemand der 1-wire Temperatursensoren
konfektioniert verkauft: www.stifft.de (anmailen)» Software digitemp: www.digitemp.com» Dtgraph: sourceforge.net/projects/dtgraph/» Haustechnikdialog Forum – alles Heizung, Solar, usw.: www.haustechnikdialog.de/
» Google „1-wire“….
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Vielen Dank!
peter@eulberg.info
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