Hallo an alle,
ich möchte meinen alten Herren mit einer digitalen Heizungsregelung für
seine Festbrennstoffheizung unterstützen. Kurz zur Anlage:
Parallel zur Ölheizung wurde im Nachlauf ein Heizkreislauf eingebaut,
der von einem Holzbrenner befeuert wird. Zusätzlich gibt es
Pufferspeicher, welche überschüssige Wärme zwischenspeichert sobald
Brauchwasser und Heizkreislauf keine Wärme mehr abnehmen. Bisher ist der
ganze Heizkreislauf sehr bimetall-lastig geregelt.
Ich möchte nun ein neues Heizkonzept zusammen mit meinem Vater entwerfen
und umsetzen - mein Problem ist nur, dass ich selten die Grenzen der
digitalen Welt verlasse, somit habe ich wenig Erfahrung im Bezug auf
Sensoren. Mit der Ansteuerung der Aktoren kenne ich mich einigermaßen
aus.
Zu den Sensoren:
Ich benötige Temperatursensoren, die ich möglichst über ein Funkmodul an
den µC anschließe. Gibt es fertige Sensoren (bspw. PT100), die komplett
mit Sende & Empfangseinheit geliefert werden? Die Reichweite sollte im
Bereich von bis zu 30m sichergestellt sein.
Für Interessante Hinweise und vielleicht auch private Seiten mit Infos
zur eigenen Heizungsregelung wäre ich sehr dankbar.
viele Dank,
Tobias
Eine Funkverbindung in Industrieanwendungen sollte falls moeglich
vermieden werden. Was geschieht wenn die Verbindung abreisst ? Wird's
nur kalt ? Zieht doch das Kabel ein. Zudem haben Mirkowellen @2.4GHz
probleme mit Waenden.
Hi Tobias,
ich habe bei mir genau die gleiche Konstellation der Heizung vorhanden
wie bei deinem Vater. Bei mir ist allerdings der Pufferspeicher in den
Vorlauf des Ölkessels mit eingebunden, da ich auch mein Brauchwasser mit
der Energie des Holzofens aufbereite.
Seit ca. sechs (!) Monaten arbeite ich an einer Lösung die für mich das
meiste aus dieser Kombination an Leistungsausbeute und Komfort
herausholt. Aus Zeitmangel ist das ganze den Sommer über ziemlich
eingeschlafen. Aber nun bin ich wieder dran...
Mein Konzept sieht folgendermassen aus:
Die Steuerung überwacht folgende Betriebszustände:
- Aussentemperatur
- Temperaturen des Pufferspeichers (4 Messpunkte)
- Temperatur Ölheizkessel
- Temperatur Brauchwasserspeicher
An der Steuerung des Ölbrenners habe ich nichts verändert da diese
vollautomatisch weiterlaufen soll wie bisher. Wenn vom Holzkessel bzw.
Pufferspeicher keine Energie mehr geliefert wird soll der Ölbrenner
einspringen und das Haus beheizen und Warmwasser aufbereiten.
Die Steuerung soll nun, Aussentemperatur gesteuert, den Ölkessel mit
Energie versorgen wenn der Pufferspeicher noch eine Mindesttemperatur
von 50° hat und ihn auf max. 60° aufheizen. Zusätzlich soll noch die
Uhrzeit berücksichtigt werden (Nachtabsenkung).
Bei den Sensoren habe ich mich für digitale entschieden: Maxim DS18B20.
Vorteil ist für mich: Alle Sensoren hängen an einem Kabel (1-Wire) und
jedem Sensor kann eine Kennzeichnung "verpasst" werden. So kann ich
genau den Sensor auslesen den ich brauche. Zusätzlich sind diese bereits
abgeglichen und relativ genau, und das ganze unabhängig von der
Kabellänge. Lediglich die Bauform ist nicht das beste, aber daran
arbeite ich momentan auch.
Wie weit bin ich momentan:
Testschaltung mit Mega32 aufgebaut. DCF77 Funkuhr läuft, beschriften der
Temperatursensoren funktioniert. Ausgegeben wird das ganze auf einem
4X16LCD. Anzeigen der Temperaturen geht auch.
Ich hoffe nächste Woche mal einen ersten Testlauf machen zu können. Auf
dem Display sollen dann im Normalbetrieb die Puffertemperatur, die
Ölkessel- und Aussentemperatur angezeigt werden. Zusätzlich noch Uhrzeit
und Datum.
Die ganze Thematik ist ziemlich aufwändig und wird mich auch noch einige
Zeit beschäftigen.
So, muß jetzt weg...
See you later - Markus
Von Funk würde ich abraten, wenn es zuverlässig funktionieren soll.
Die schon erwähnten DS18x20 Sensoren sind bei guter Verkabelung
problemlos auf 30m und mehr nutzbar, allerdings sollte man bei dieser
Länge an die elektrische Anpassung denken und entweder einen
entsprechend optimierten 1-Wire Treiber verwenden, oder mit
Serienwiderständen anpassen. Dazu gibt's Doku bei Dallas/Maxim. Bei 10m
geht's auch direkt am Pin.
Hey,
vielen Dank für die ausführliche Antwort. Die Sensoren scheinen ja
wirklich top zu sein. Bei Ebay gibt's die für 1,5€ pro stück! Der Tipp
war klasse!
Die Zusatzheizung bei uns hier ist im Moment sowas von idiotisch
aufgebaut, das glaubt man als unbedarfter Nutzer gar nicht. Es werden
zuerst die Pufferbefüllt, bis diese eine einstellbare Schwelle
überschreiten, dann wird auf den Heizkreis geliefert. Sobald der
Heizkreis keine Wärme mehr abnimmt wird nicht etwa zurück auf
Pufferbeladung geschalten, sondern eine Spülung aktiviert, die kochend
heißes Wasser in den Abguss laufen lässt um den Brenner zu kühlen... War
wohl das erste Projekt dieser Firma :-P
Die Umschaltung zwischen den beiden Heizkreisen erfolgt über ein
Drei-Wege-Ventil, das über eine 230V-Leitung bedient wird. Muss mir mal
die genaue Funktionsweise eines solchen Bauteils ansehen. Meine Idee
wäre nämlich folgende:
Aus Gründen der Effizienz macht es keinen Sinn den Vorlauf mit 80° zu
beschicken, daher würde ich das 3W-Ventil gerne auf eine Mittelposition
regeln, die mir erlaubt im Vorlauf mit 70° zu arbeiten, und parallel den
Rest an Wärme auf den Puffer zu schieben. Erst wenn 70° im Heizkreis UND
85° auf dem Puffer habe würde ich die Brennraumbelüftung des Holzofens
abschalten um die Brenndauer zu verlängern.
In der Simulation unter Matlab/Simulink funktioniert der Regler schon
ganz gut :-)
Ich könnte nun noch zwei Tipps brauchen:
1.) Weiß jemand, ob sich so ein Drei-Wege-Ventil auf einen Mittelwert
einstellen lässt indem man eben periodisch die Betriebsspannung von 230V
anlegt und wieder wegnimmt?
2.) Auf dem Brenner ist ein Drehknopf montiert, der den
Brennraumventilator über ein Bimetall regelt. Ich würde diesen
Ventilator gerne selbst regeln, um die Heizleistung anpassen zu können.
Kann mir jemand sagen wir man einen 230V-Lüfter am besten digital (PWM)
ansteuern kann, und welche Hardware ich dazu am besten nutzen sollte?
viele Grüße,
Tobias
PWM-Signal auf einen 230V-Stellantrieb kann, muss jedoch nicht
funktionieren - ich würd davon eher abraten. Nimm einen Stellantrieb,
der entweder 3Punkt oder besser ein 0-10V Signal verarbeiten kann; die
regelbaren Antriebe haben u.a. den Vorteil, dass die Linearisierung im
Antrieb erfolgen kann und im Programm nicht berücksichtigt werden muss.
Übrigens könne alle 3W-Ventile zwar "Mischen", viele "Umschalten",
jedoch sind die wenigsten für kontinuierliches "Verteilen" geeignet.
Eine parallele Aufladen von HK und Puffer würde ich eher vermeiden,
sondern primär die Abnehmer versorgen und erst überschüssige Energie
(oder zur Laufzeitverlängerung) den Puffer befüllen - man sollte, bei
Verfeuerung, so wenig puffern wie möglich ;-)
Sicherheitsrelevante Schaltungen dürfen nicht! gegen elektronische
Eigenbauten ersetzt werden.
Okay danke. Über einen Mischer mit Stellantrieb sind wir schon am
verhandeln. Ich dachte ich kann auch dieses langsame Ventil regeln, aber
wenn es nicht lange durchhält macht das keinen Sinn.
Danke für eure Mithilfe!
Tobias
Also meine 3Wege Ventile haben eine 230VAC Motor, der eine Anschluss ist
N, die zwei anderen kommen an P, jenachdem ob das Ventil zu oder auf
laufen soll...
Im spannungslosen Zustand bleibt es einfach da wo es ist...
Die Laufzeit zu => auf sind immerhin 300 Sekunden, so das du die VL Temp
sehr genau einstellen kannst....
nitraM
@Tobias
Wegen dem Brennraumventilator:
Hast du eine Möglichkeit die Abgastemperatur zu messen? Die ist nicht so
extrem heiss wie die Brennraumtemperatur und du kannst den Lüfter anhand
der Hitze der Abgase regeln. So wird das bei meinem Kessel gesteuert.
Gruss - Markus
Ich möchte ja nicht bremsen, aber meine Versuche mit diversen Sensoren
an Kupferrohr habe doch deutliche Unterschiede zu professionellen
Anlegethermometern aufgewiesen.
Dabei geht es nicht um die Genauigkeit, sondern um den "Sweetspot" beim
Messen. Die Dallas Sensoren können z.B. sehr gut Luft messen, aber als
Anlegethermometer sind sie nur bedingt geeignet.
Ich würde auf jeden Fall mal ein paar Probemessungen machen und mit
bekannten Temperaturen vergleichen.
Kommt halt drauf an, was man mit dem jeweiligen Ergebnis machen will.
Nicht immer kommt es auf's Grad genau an.
Einen Sensor draussen an ein Rohr oder Kessel mit teilweise stehendem
Wasser dranzupappen ist problematisch. Das Ergebnis kann erheblich
abweichen.
Bereits vorhandene Temperaturanzeigen und Thermostaten sitzen daher auch
nicht aussem am Heizkessel oder Wasserspeicher, sondern stecken in einem
Rohr dort drin. Und wenn man dementsprechene Ergebnisse haben will, geht
man sinnvollerweise in dieses Rohr mit hinein, soweit möglich. Das
klappt dann auch mit DS18x20 ganz gut.
Ich selbst hab zwei im Thermostatrohr drin, einen DS18x20 für die
Steuerung und einen LM334 zur Kontrolle. Die sind zwar dicht
beieinander, sowohl räumlich als auch im letztendlichen Ergebnis, aber
hängen an zwei verschiedenen Wärmeleitern und reagieren zeitlich
durchaus unterschiedlich.
