Heizungsmonitoring mit 1-wire Bus

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

Webmontag, 09.05.2011 Folie 2 von 28

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.


1-wire Topologie


1-wire Geräte

Temperatursensor DS1820» Einfach 1,12 Euro auf ebay» fertig konfektioniert 10 Euro

bei [email protected] 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 [email protected] oder

oder bspw. bei lightburst auf ebay


Die Heizung – Schema2 Heizkreise: Haus & Brauchwasser


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


Zum Außentemperaturfühler

1-wire HubSensor Vorlauf Heizung

Zum Sensor Brauchwasserspeicher

Netzwerkschrank & Server


Kabel vom 1-wire Hub im Heizungskeller zum Server

Referenztemperaturmessungim Esszimmer


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


Digitemp Initialisierung

» Die Software gibt es auf www.digitemp.com» Initialisierung


Digitemp Temperaturabfrage

» Die Konfigurationsdatei

» Abfrage von Temperaturfühler 0


Via Python in die DatenbankHier der Kopf des Scripts mit der Beschreibung der Datenbank


Via Python in die Datenbank IIhier der eigentliche Vorgang des Einfügens


Dtgraph Einstellungen


Dtgraph: Alle Daten


ERKENNTNISSE:3 BEISPIELEWas man aus den Darstellungen lernen kann…


Optimierung SpreizungVorlauf & Rücklauf


~ 10 °C ~ 15 °C

Auswirkung der Verringerung der Pumpengeschwindigkeit von Stufe 3 – Mittel auf 1 – Langsam

BrauchwasserspeicherBereitstellungsverluste


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


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


Steilheit 1,2

Fußpunkt 25 °C

Typischer Tagesverlauf


Nachtabsenkung

Brauchwasser hat Vorrang

Gegen Abend wird es kühler

Heizung erhöht Vorlauftemperatur

Temperaturzusammenhängebei Witterungsführung (Trend)


AUSBLICKWas mehr…


» 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


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“….


Suche/Biete

Ich suche:» Lokale Pythonistas

» die pydtgraph bzw. ein flexibles Dashboard mit mir bauen möchten » die mich auf Speed bringen können mit

» Python & Web, bspw. Django» Pycharm oder einer vergleichbaren IDE

» Python User(s) oder Group in der Nähe von Mainz» Interessenten am Themenkomplex „Smart Home“» Eine Praktikantin / einen Praktikanten

Ich biete:» Gerne Antworten auf Fragen & Unterstützung bei dem vorgestellten Themenbereich» Umfassende IT Interessen und Erfahrungen (Gesprächsstoff, Fragen, Antworten & Rat)


Vielen Dank!

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Heizungsmonitoring mit 1-wire Bus

Technology

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