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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Zirkulationspumpe


Autor: OingBoing (Gast)
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Hallo,
ich will bei mir in die Wohnung eine Zirkulationspumpe für das 
Warmwasser einbauen.

Einfachste Lösung ist da ja ein Taster und ein Zeitrelais 
(Treppenlichtschalter). Aber das ist ja eigentlich nicht eines 
Elektronikers würdig...

Was habt ihr schönes gebastelt, realisiert oder einfach nur aus 
langeweile ausgebrütet?

Danke für euere Antworten.

Autor: holger (Gast)
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>Was habt ihr schönes gebastelt, realisiert oder einfach nur aus
>langeweile ausgebrütet?

GLCDs mit Grafik vollmüllen, MP3-Player, Webserver.....

>Aber das ist ja eigentlich nicht eines
>Elektronikers würdig...

Betteln ist auch eines Elektronikers nicht würdig;)

Autor: OingBoing (Gast)
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Ich will ja einfach nur Ideen :-)
Ein mp3-Player braucht die Heizung im Keller bestimmt nicht ;-)

Autor: holger (Gast)
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>Ich will ja einfach nur Ideen :-)

uC + Netzteil + Relais?
Monoflop + Netzteil  + Relais?

Autor: Rainer (Gast)
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Autor: Gerhard (Gast)
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Hallo OingBoing ;-)

ja, ich habe so was vor 2 Jahren gebaut, wollte die Schaltung und das 
Programm auch schon immer mal hier einstellen, bin dann aber nie dazu 
gekommen.

Folgende Funktion:
Am Vorlauf des Wasserspeichers ist ein Temperatursensor angebracht. Ein 
ATMEGA 8 wertet ihn aus. Steigt nun die Temperatur in einem 
voreingestellten Zeitintervall um einen bestimmten Betrag schaltet die 
Pumpe ein. Sie läuft dann eine einstellbare Zeit nach. Alternativ kann 
man auch die Differenz zwischen Vor- und Rücklauftemperatur zum Ein- und 
Ausschalten benutzen. Funktioniert aber nicht so gut.

Weiterhin ist eine Zeitschaltuhr implementiert mit der man feste Ein- 
und Ausschalt-Intervalle einstellen kann.

Würde dir Programm und Schaltplan zukommen lassen, habe aber wenig Zeit, 
es wirklich gut zu dokumentieren.

Wenn interessiert, sag Bescheid, wo ich es hin schicken soll.

Gruß
Gerhard

Autor: Gerhard (Gast)
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Ach ja, vergessen in der obigen Beschreibung:

Man schaltet die Zirkulationspumpe von jedem Warmwasserhahn im Haus an. 
Kurz warmes Wasser an- und abdrehen und dann ca. 2 Minuten warten (so 
lange halt, bis umgwälzt ist).

Gerhard

Autor: Jörg (Gast)
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Was will man eigentlich mit der Steuerung der Zirkulationspumpe 
erreichen?

Die Zirkulationspumpe dient doch dazu, unmittelbar warmes Wasser zur 
Verfügung zu haben. Sicher erreicht man diesen Komfort nur, wenn die 
Pumpe permanent oder wenigstens Temperatur gesteuert läuft.

Das Problem dabei ist natürlich, dass bei Permanentbetrieb der 
Zirkulationspumpe sowohl elektrische wie auch Wärmeenergie verpulvert 
wird. Letzeres stellt zumindest im Winter nicht wirklich ein Problem 
dar, weil ja eh' geheizt werden soll.

Die meisten genannten Lösungen zielen darauf ab, den Bedarf an warmen 
Wasser in irgendeiner Form(Taster, Temperaturdifferenzmessung) 
festzustellen, um dann die Pumpe anzusteuern. Nach der Ansteuerung 
dauert es dann eine Zeit bis die Pumpe das warme Wasser zur 
Entnahmestelle gepumpt hat. Das macht aber den Hauptnutzen einer 
Zirkulationspumpe zu nichte. Denn der Hauptnutzen ist aus meiner Sicht, 
dass eben sofort warmes Wasser entnommen werden kann. Das einzige was 
man dadurch erreicht hat, ist dass man kein kaltes Wasser ungenutzt in 
den Abfluss fließen lassen muss um warmes Wasser zu bekommen, wie das 
ganz ohne Pumpe der Fall wäre. Geht's also wirklich nur ums 
Wassersparen?

Wenn man dem Komfort "sofort heißes Wasser" behalten will hilft 
eigentlich nur eine Zeitschaltuhr, die man nach den Gewohnheiten 
programmiert. Das spart dann im wesentlichen elektrische Energie für die 
Pumpleistung. Wärmeenergie spart man weniger als man denk, weil je 
länger kein Wasser umgewälzt wird, desto kälter ist das Wasser im 
Rücklauf.

Viele Grüße

Jörg

Autor: Bernhard R. (barnyhh)
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Ich stimme Jörg im Großen und Ganzen zu.

Nach meiner persönlichen Erfahrung (Einfamilienhaus mit Bad im 1. OG) 
ist eine derartige Warmwasser-Umwälzpumpe genau der Luxus, auf den sich 
als allererstes verzichten läßt: Auch ohne Umwälzpumpe warte ich 
seltenst (meist nur bei der ersten morgendlichen Warmwasser-Benutzung) 
länger als 3 Sekunden auf das warme Wasser aus dem Wasserhahn.

Im Mehrfamilienhaus mag das anders sein; dort reicht eine Zeitsteuerung 
allderdings vielfach aus.

Als Anregung jetzt einmal eine mögliche Komfort-Steuerung für eine 
derartige Pumpe in einem 1-Familien-Haus:

Für jedes Zeitintervall (Ca. 5 ... 15 Minuten) des Tages wird ein 
Array-Element geführt. Das sind für 24 Std. ca. 96 ... 288 
Array-Elemente. Jedes Element wird am Ende seines Intervalls um 1 erhöht 
(WW gezapft) bzw. um 1 erniedrigt (kein WW benutzt). Diese "Buchhaltung" 
erfolgt mit Sättigungsarithmetik im Zahlenbereich von (z.B.) 0 ... 16. 
Wenn der Stand einer Zählerelementes die Mitte des Zahlenbereichs 
überschritten hat, wird in der diesem Element entsprechenden Zeitscheibe 
und in ihrem Vorgänger die Umwälzpumpe in Betrieb genommen, andernfalls 
nicht.
Dieses System ist selbstlernend und kommt ohne Bedienungselemente aus.
Auf welche Weise jetzt "WW zapfen" erkannt wird, bleibt festzulegen.

Bernhard

Autor: nicht Gast (Gast)
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Wenn das Bad sehr lang und am Anfang des Bades ein Bewegungsmelder ist, 
dann kann man die Pumpe damit einschalten. (Geht auch bei kurzem Bad, 
man muss aber langsamer laufen)

Gast

Autor: Verzögerung (Gast)
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Bewegungsmelder ist eine gute Idee der Verschwendung vorzubeugen. Falls 
die Zirulationszeit noch zu kurz ist: Hände VOR dem Waschen abtrocknen. 
Dann kommt warmes Wasser :-)

Autor: Stefan Kleinwort (_sk_)
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Die Idee von Bernhard hatte ich mir auch schon mal überlegt.

Allerdings gibt es dabei das Problem, festzustellen, wann das Wasser 
NICHT läuft.

Der Fall: Wasser wird gebraucht, Pumpe ist aus, Wasser in der Leitung 
kalt,
also Zähler +1:
ist mit den Temperatursensoren gut zu messen.

Der Fall: Wasser wurde nicht gebraucht, Pumpe war (überflüssigerweise) 
an, Wasser in der Leitung wegen Zirkulation gleichbleibend warm,
also Zähler -1:
ist aber per Temperatursensor nicht zu messen, das Wasser in der Leitung 
war schon warm und bleibt es, mit oder ohne Entnahme.

Die Leitung aufzusägen und einen Durchflussmesser einzubauen ist ja 
nicht so der Bringer ...


Gruß, Stefan

Autor: Bernhard R. (barnyhh)
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Hallo Stefan,
Du brauchst zwei Durchflußmesser, einmal hin und einmal zurück, und 
dann die Differenz... ! Da sind zwei Super-Präzisionsdinger 
erforderlich.

Das Ganze steht und fällt mit zwei Dingen:
1. ein vernünftiger Verbrauchssensor - insbesondere unabhängig von der 
Pumpe,
2. ein vernünftiger Benutzer, der seine Einhebel-Armatur tatsächlich auf 
"kalt" stellt, wenn er ausschließlich kaltes Wasser benutzt.

Dabei ist die 2. Voraussetzung - der Benutzer - weitaus schwerer zu 
erfüllen als die erste.

Das so auf die Schnelle - mein Handwerker wartet

Bernhard

Autor: oszi40 (Gast)
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Bernhard R. schrieb:
> ist eine derartige Warmwasser-Umwälzpumpe genau der Luxus, auf den sich
> als allererstes verzichten läßt: Auch ohne Umwälzpumpe warte ich
> seltenst (meist nur bei der ersten morgendlichen Warmwasser-Benutzung)

Wenn die Leitung aber schon angeschlossen ist, sollte sie auch 
ausreichend heiß zirkulieren um Legionellen zu vermeiden. Dazu muß man 
natürlich genau wissen, WANN die Heizungssteuerung diese Aufheizphase 
gegen Legionellen 1x wöchentlich startet. Daher sollte die Pumpe 
vorteilhafterweise vom Heizungscomputer gesteuert sein. Evtl. auch 
indirekt über Temperaturfühler ?

Autor: Jörg (Gast)
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Die Idee mit dem selbstlernenden System finde ich gut.

Eine Differenzdurchflussmessung braucht es aber nicht zu sein, es reicht 
wenn man den Kaltwasserzulauf überwacht, um eine Entnahme festzustellen. 
Vielleicht geht das was mit den Fließgreäuschen.

Autor: oszi40 (Gast)
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Das selbst lernende System ist eine Idee. Frage wäre was dann morgen 
6:00 Uhr passiert, wenn ich gestern 6:01 Uhr Hände gewaschen habe? Das 
System müßte "Lernzeit minus 5 Minuten" dir Pumpe aktivieren. Sonst ist 
das Wasser immer kalt.

Autor: Bernhard R. (barnyhh)
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oszi40 schrieb:

> Das selbst lernende System ist eine Idee. Frage wäre was dann morgen
> 6:00 Uhr passiert, wenn ich gestern 6:01 Uhr Hände gewaschen habe? Das
> System müßte "Lernzeit minus 5 Minuten" dir Pumpe aktivieren. Sonst ist
> das Wasser immer kalt.

Aus exakt diesem Grund:
"... wird in der diesem Element entsprechenden Zeitscheibe
und in ihrem Vorgänger die Umwälzpumpe in Betrieb genommen"

Bei z.B. 15 Minuten-Intervall läuft die Pumpe dann halt um 5:45 los und 
stoppt nicht vor 6:15.

Bernhard

Autor: Kalle (Gast)
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Selbstlernend ist doch nur Statistik mit viel Rauschen und nicht sehr 
praxistauglich. Wenn die Pumpe von der Heizung gesteuert wird, dann geht 
die etwa alle 3min. an.

Selbst gesteuert würde ich einen Temperatursensor im Vorlauf und 
Rücklauf anbringen. Dadurch kann die Zirkulation (Pumpe an) optimiert 
werden. Kommt am Rücklauf das warme Wasser an, dann ist die komplette 
Leitung warm und die Pumpe kann wieder abgeschaltet werden.

Der Vorlauf-Temperatursensor dient gleichzeitig zur Erkennung ob jemand 
WW abnimmt. Bei steigender Temperatur bzw. gleichbleibender im Vergleich 
zur WW-Kesseltemperatur wird WW abgenommen und die Pumpe muss nicht 
laufen. Bei abnehmender Temperatur wird dann bei einem bestimmten Level 
die Pumpe wieder eingeschaltet.

Dann würde ich noch einen Tageszeitsteuerung einbauen, die dieses System 
nur in bestimmten Zeiträumen laufen lässt. Z.B. von 0:00-5:00 Mo.-Fr. 
ist das System deaktiviert.

Nach meinen Temperaturmessungen und einem Offset von etwa 10°C würde die 
Pumpe von 05:00-00:00 Uhr etwa 10-15 mal anspringen (theoretisch).

Ich werde in den nächsten Wochen so ein System in Betrieb nehmen, aber 
mit einem SSR als Schalter.

Autor: oszi40 (Gast)
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Kalle schrieb:
> nur in bestimmten Zeiträumen laufen lässt. Z.B

1x pro Stunde reicht bei guuuter Isolation sonst 20 min

Schau nach, wann die Temperaturanhebung wegen der Legionellen 
programmiert wurde, damit während dieser Zeit auch gepumpt wird.

Autor: Oliver (Gast)
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Ich hatte mi mal eine C-Control an die Zirkulationspumpe gehängt, und 
verschiedene Strategien druchprobiert.

EFH, Bj 1983, Leitungen eher schlecht gedämmt.

Fazit: Wie oben schonmal gesagt wurde, gib es nur zwei Möglichkeiten. 
Entweder will man schnell warmes Wasser, dann muß die Pumpe immer 
laufen, oder man wartet, dafür braucht sie gar nicht zu laufen. Das 
kostet dann halt 2-3 Liter Wasser. Der Heizeneergieverbrauch bleibt (im 
groben Rahmen meiner Messgenauigkeit) bei allen noch so intelligent 
anmutenden Strategien der gleiche, solange das Ziel "(fast) sofort 
warmes Wasser" erfüllt wird.

Das soll aber bei neueren Häusern mit gut gedämmten Leitungen anders 
sein. Da lässt sich die Pumpe auch mal ausschalten.

Bei mir ist jetzt eine temperaturgesteuerte Automatik dran, aber nur, 
weil die in der Anlage eh schon integriert ist, und die 
Zirkulationsleitung ab und zu mal durchgespült werden muß.

Für den Einsatz an Warmwasserspeichern, die auch mal kalt sein können, 
sollte solch eine die Automatik aber entweder über die 
Temperaturdifferenz zwischen Warmwasser und Zirkulationswasser 
funktionieren, oder unterhalb einer bestimmten Speichertemperatur 
deaktiviert werden.

Oliver

Autor: Kalle (Gast)
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> Kalle schrieb:
> > nur in bestimmten Zeiträumen laufen lässt. Z.B

> 1x pro Stunde reicht bei guuuter Isolation sonst 20 min

> Schau nach, wann die Temperaturanhebung wegen der Legionellen
> programmiert wurde, damit während dieser Zeit auch gepumpt wird.

Quatsch, bei stehendem Wasser hast du damit Probleme und die 
Temperaturanhebung sollte auf jeden Fall aktiviert werden (z.B. 4 Wochen 
im Urlaub). Bei normalen täglichen Gebrauch ist diese Funktion nur für 
den Gaslieferanten gut.

Autor: Jürgen M. (jmayer) Benutzerseite
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hallo,

Gerhard schrieb:

> Folgende Funktion:
> Am Vorlauf des Wasserspeichers ist ein Temperatursensor angebracht. Ein
> ATMEGA 8 wertet ihn aus. Steigt nun die Temperatur in einem
> voreingestellten Zeitintervall um einen bestimmten Betrag schaltet die
> Pumpe ein. Sie läuft dann eine einstellbare Zeit nach. Alternativ kann
> man auch die Differenz zwischen Vor- und Rücklauftemperatur zum Ein- und
> Ausschalten benutzen. Funktioniert aber nicht so gut.

Ich will auf Basis eines Arduinos auch eine Steuerung für meine 
Zirkulationspumpe bauen.

Im Vorfeld hab ich mal mit einem Datenlogger den Temperaturverlauf an 
der Warmwasserleitung aufgezeichnet.

Eine Steuerung über die Temperaturdifferenz zwischen Vorlauf- und 
Rücklaufleitung hatte ich ursprünglich auch angedacht. Wenn man aber die 
Messkurve bei "normaler" Warmwasserabnahme anschaut sieht man das 
innerhalb von ca. 5 Sekunden ein Temperaturanstieg von ca. 0.25 Grad. 
Das dürfte für eine sichere Erkennung ausreichen. Mit diesem Kriterium 
kann man dann die Pumpe anschalten.

Ich häng hier mal eine Grafik mit einer typischen Temperaturkurve ran.

Gruss
Jürgen

Arduino & Amateurfunk:  http://www.amateurfunk.de/dl8ma

Autor: Ich (Gast)
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Es machen doch nur zwei Möglichkeiten Sinn:
1. keine Pumpe.
2. Pumpe mit niedrigster Stufe dauernd laufen lassen.

Oder treib einen Aufwand von 1000€ und spare 10€.

Autor: Gerhard (Gast)
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Hallo Jürgen,

ich hatte zunächst beide Versionen implementiert. Die mit Vor- und 
Rücklauftemperatur hat nicht anständig gearbeitet. Die bzgl. 
Temperaturanstieg pro Zeit funktioniert gut.

Ich erzeuge  meinen aktuellen Werte "Vorlauf" über eine gleitende 
Mittelung der Art:

      Vorlauf = (Vorlauf + 15*VorlaufAlt) >> 4;
      VorlaufAlt = Vorlauf;

damit schwanken die einzelnen Messwerte sehr wenig, da ältere Messwerte 
mit nachlassender Gewichtung in den Mittelwert eingehen.

Der aktuelle Wert von Vorlauf (enthält die Temperatur) wird in einen
Array (Ringbuffer) zum Zwischenspeichern des alten Stands geschrieben. 
Der Vergleich wird zwischen aktuellem Wert und ältesten Arrayelement 
gemacht, etwa so:

  Array[i] = Vorlauf
  i++
  if (i > Arraygröße) i=0
  if (abs(Vorlauf - Array[i]) > IrgendEinDelta) PumpeAnschalten

Mein Array ist 8 Elemente groß, dann kann man statt der if-Abfrage mit 
dem & Operator arbeiten, um den Überlauf zu verhindern.

Und lass dich von Beiträgen wie von "Ich" nicht beirren. Habe einen 400 
Liter Kessel auf dem Dachboden. Wenn ich die Pumpe durchlaufen lasse 
merkt man am nächsten Morgen die Temperaturabsenkung deutlich. Wärme 
geht im Haus verloren. Mit der temperaturgesteuerten Pumpe wird nachts 
nicht umgewälzt sondern erst morgens, wenn's nötig ist. Einziger 
Nachteil: Wenn ich morgens in's Bad gehe erst mal kurs das heiße Wasser 
anmachen (ca. 2 Sekunden) bevor ich auf's Klo gehe. Dann ist's auch 
hinterher warm am Hahn.

Gerhard

Autor: Jürgen M. (jmayer) Benutzerseite
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hallo,

> ich hatte zunächst beide Versionen implementiert. Die mit Vor- und
> Rücklauftemperatur hat nicht anständig gearbeitet. Die bzgl.
> Temperaturanstieg pro Zeit funktioniert gut.

da bin ich ja froh das ich aus "Faulheit" für die ersten Versuche meinen
Datenlogger nur mit einem Sensor am Vorlaufrohr angeschlossen habe.

> Der aktuelle Wert von Vorlauf (enthält die Temperatur) wird in einen
> Array (Ringbuffer) zum Zwischenspeichern des alten Stands geschrieben.
> Der Vergleich wird zwischen aktuellem Wert und ältesten Arrayelement
> gemacht, etwa so:
>
>   Array[i] = Vorlauf
>   i++
>   if (i > Arraygröße) i=0
>   if (abs(Vorlauf - Array[i]) > IrgendEinDelta) PumpeAnschalten

In die Richtung sind meine Überlegungen auch schon gegangen. Jetzt mal
in einem Testprogramm implementiert und die ersten Messreihen
aufgenommen.

Das Diagramm oben zeigt den Temperaturverlauf bei drei kurzen
Wasserentnahmen. Die rote Kurve zeigt den Trigger für die
Pumpensteuerung. Später kommt da noch jeweils eine Nachlaufzeit dazu.
Zur besseren Anschaulichkeit habe ich da nur die Triggerzeitpunkte
aufgezeichnet. Das "Prellen" wird dann durch die Nachlaufzeit überdeckt.

Bei der dritten Wasserentnahme sieht man schön das da das Delta der
Temperaturänderung nicht ausreicht. Da ist das aber i.O. Kurz vorher
wurde ja schon umgewälzt und das Wasser in der Leitung ist ja noch warm.
Da braucht man die Pumpe (noch) nicht.

> Und lass dich von Beiträgen wie von "Ich" nicht beirren.

Lass ich mich auch nicht. Neben der netten "Spielwiese" so eine
Steuerung zu entwickeln und an die bestehende Anlage anzupassen finde
ich so was auch aus Energiespargründen sinnvoll. Ohne Pumpe meckert
meine Frau, Mit Pumpe im Dauerlauf freut sich mein Strom- und mein
Gaslieferant. Eine nackte Zeitschaltung ist zu unflexibel. Da lohnt es
sich schon Grips ( = Software) in die Sache reinzustecken ;-)

Gruss
Jürgen

Arduino & Amateurfunk:  http://www.amateurfunk.de/dl8ma

Autor: Lutz (Gast)
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Jörg schrieb:
> Das einzige was
> man dadurch erreicht hat, ist dass man kein kaltes Wasser ungenutzt in
> den Abfluss fließen lassen muss um warmes Wasser zu bekommen, wie das
> ganz ohne Pumpe der Fall wäre.

Sei dir sicher: Aus dem Speicher unten fließt warmes Wasser nach, dessen 
Erwärmung du auch bezahlst!
Zirkulation ist im normalen Haus heutzutage überflüssig (2 Etagen). 
Durch die geringenren Rohrdurchmesser heute ist weniger Volumen im Rohr, 
was gespült werden muß (früher war ein viel höherer Wasserverbrauch 
durch Baden etc.). Nützt aber im Altbau nix.
Ganz ohne Pumpe tut es auch die gute, alte Schwerkraft: Ein Heizkessel 
hat überlicherweise den Abgang für die Zirkulationbleitung oben am 
Kessel und den Rücklauf unten. Das warme Wasser strömt aus dem Keller 
von ganz alleine hoch und kalt den Rücklauf wieder runter.

Autor: AVR_nixxe (Gast)
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Ursprünglich war der Hintergrund:
"ich will bei mir in die Wohnung eine Zirkulationspumpe für das 
Warmwasser einbauen."

Bei der ZIRLULATION wird auch vorrausgesetzt, dass etwas im Kreis 
fliesst. Ist das in dieser Wasserinstallation hier auch wirklich der 
Fall ?

Das ist ja wie wenn Heizungspumen gegen geschlossene Heizkörperventile 
kämpfen. Na viel Spaß und sinnlose Energie dabei !

Neuerdings kämpfen Heizungspumpen mit sinnloser Energie sogar gegen 
Heizkörperventile, die über 868MHz oder 2.4 GHz gesteuerte 
Funkheizungsregler gesteuert werden.
Leider haben die Funkgesteuerten Heizkörperventile keine Ahnung von z.B 
Gas-Brennwertthermen die eine möglicht geringe Rückflusstemperatur 
benötigen um sparsam zu operieren.

Autor: Jürgen M. (jmayer) Benutzerseite
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hallo,

ich hab jetzt mal die Temperaturkurve von heute nacht bzw. heute morgen 
hier rangehängt.

Die aktuelle Softwareversion kann jetzt unterscheiden ob Warmwasser 
abgenommen wird oder ob der Temperaturanstieg durch das Aufladen des 
Warmwasserspeichers verursacht wird.

Als nächster Schritt werde ich nun die Pumpe anschließen.

Jürgen

Arduino & Amateurfunk:  http://www.amateurfunk.de/dl8ma

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