Projekt
Smart Heating
Version 1.0
Dokument Version:
Version: 1.0
Datum: 2017.08.07
Autor: GINTHER, Andreas
Sprache: Deutsch
GLAB:
GLAB steht für Ginther
Laboratories.
Es handelt sich hier weder um eine Firma noch ein gemeldetes Gewerbe.
Es werden damit lediglich Konstruktionen, Architekturen und Erfindungen bezeichnet welche im privaten eigennützigen Gebrauch entstehen.
Nur mit Zustimmung von Ginther Andreas dürfen mit GLAB gekennzeichnete Software, Hardware und Konzepte verwendet werden.
Es wir keinerlei Haftung oder Gewährleistung für dessen übernommen.
Inhaltsverzeichnis
1.1.1 Digitaler Temperatursensor LM92
1.2.3 Analoge Temperatursensoren PT100 / PT1000 / Type K
1.2.4 Windgeschwindigkeit und Außentemperatur Messung
1.2.5 Pumpen Sensoren / Aktoren
1.2.6 Bodenheizung Aktor und Raumthermostate
1.3.1 Solar Glykol Wärmemengenzähler
1.3.2 Strom Energiezähler für Heizraum
1.4.3 Heizwerk im Solarbetrieb
1.4.4 Heizwerk im Holzkesselbetrieb
1.4.6 Smart Phone HomeMatic App
Erstellung einer Visualisierung des gesamten Heizung Systems incl. Schaltaufgaben.
Transparenz über Energie Volumen und Werteveränderungen.
Visualisierung und Langzeit Datenaufzeichnung mit Paessler PRTG.
Wesentlich ist auch die Benachrichtigungsfunktion (Alerting) mit PRTG per eMail.
Die Erfassung der Daten erfolgt aus 3 Ethernet basierten Systemen:
1) I2C Sensormeter Digitale Temperatursensoren LM92
· Sensor Datentransport I2C Bus
· Ethernet Datentransport SNMP
· Protokoll I2C Bus
· Datenformat Float
2) HomeMatic Analoge Temperatursensoren PT100 / PT1000 / Type K
Digitale Funk Temperatursensoren NTC
· Sensor Datentransport RS485
· Sensor Funk Datentransport 868MHz
· Ethernet Datentransport HTTP
· Protokoll BidCos
· Datenformat XML
3) M-Bus Master Analoge Temperatursensoren PT1000
Mengen Zähler
· Sensor Datentransport M-Bus
· Ethernet Datentransport FTP
· Protokoll M-Bus
· Datenformat JSON
Zur Aufzeichnung der Daten von Temperaturfühlern und Übergabe per SNMP an PRTG.
· Sensor Datentransport I2C Bus
· Ethernet Datentransport SNMP
· Protokoll I2C Bus
· Datenformat Float
In der ersten Ausbaustufe wurde ein I2C Sensormeter mit digitalen Temperatur Sensoren in Form von Rohranlegefühlern im Heizraum installiert.
Als Rechner wird ein Allnet ALL4000V2 Sensormeter eingesetzt mit 8 physikalischen I2C Eingängen. Diese könne per SNMP abgefragt werden. SNMP OID 1.3.6.1.4.1.19935.1.2.x.x Fließkomma (FLOAT)
Anschluss an den Management Server per Ethernet.
8 Sensor Kanäle:
· Außen Temperatur Hinten
· Bodenheizung (Vorlauf)
· Heizkörper (Vorlauf)
· Holzkessel Wasser
· Ölkessel Wasser
· Puffer L Mitte
· Puffer R Mitte
· Solar (Vorlauf)
·
12-bit
Auflösung
· Temperatur bis 150°C
· Genauigkeit bis 85° +/-1°C
· SMD Bauform
· I2C Ausgang
Montiert auf 4mm dicke Kupferschiene, 4kV isoliert, als Rohranlegefühler
Zur Aufzeichnung der Daten von Temperaturfühlern und vielen weiteren analogen und digitalen Sensoren mit Übergabe per XML an PRTG.
· Sensor Datentransport RS485
· Sensor Funk Datentransport 868MHz
· Ethernet Datentransport HTTP
· Protokoll BidCos
· Datenformat XML
In der zweiten Ausbaustufe wurde ein HomeMatic System mit digitalen und analogen Temperatur Sensoren in Form von Einbaufühlern im Rohrsystem installiert.
Als Rechner wird eine eQ-3 HomeMatic CCU2 eingesetzt mit RS485 Wired und 868MHz Funk System. Diese könne per HTTP / XML abgefragt werden.
Anschluss an den Management Server per Ethernet.
12 Sensor Kanäle je
Modul:
· Außen Temperatur Oben
· Bodenheizung Verteiler Temperatur
· Wasser Temperatur
· Wasser Druck
· Holzkessel Rauchgas
· Ölkessel Rauchgas
· Puffer L Oben
· Puffer L Unten
· Puffer R Oben
· Puffer R Unten
· Raumthermostate
Wasser Druck Messung für Frischwasser.
Drucktransmitter DT1 Typ U
· Drucktransmitter für Über- und Unterdruck mit G1/2"
· Prozessanschluss 0-10V
· 0...16bar
· DT1-U/06/02
Wasser Druck Messung für Heizwasser.
Drucktransmitter Loxone 0-6bar 200203
· Drucktransmitter für Überdruck mit G1/4"
· Prozessanschluss 0-10V
· 0...6bar
· Medientemperatur -25 - +125°C
Wasser Temperatur Messung für Frischwasser.
Einschraubfühler PT1000A für Frischwasser
· Einschraubfühler 50mm mit G1/2" Gewinde bis 105°C
· 3 Leiter
· EF1P-PT1000A-2.0-50-3L
Einschraubfühler PT100A für Puffer Speicher
Heizungswasser Temperatur Messung für die 2 Pufferspeicher.
Je Pufferspeicher sind 3 Sensoren eingeführt; unten, mitte und oben.
· Einschraubfühler 200mm mit G1/2" Gewinde bis 105°C
· 4 Leiter
· EF1P-PT100A-4.0-200-4L
Einschraubfühler PT100A für Ölkessel Rauchgas
Temperatur Messung von Rauchgas des Ölkessels zum Erkennen ob ein Abbrand im Gange ist.
· Einschraubfühler 100mm mit G1/4" Gewinde bis 105°C
· 4 Leiter
· EF3P-PT100A-4.0-100-4L
· max. Rauchgastemperatur 70°C
Mantelthermoelement Typ K für Holzkessel Rauchgas
Temperatur Messung von Rauchgas des Holzkessels zum Erkennen ob ein Abbrand im Gange ist.
· Mantelthermoelement Typ K bis 1200°C mit Glasseidekabel
· 2 Leiter
· MT1/G-6150-4.0
Windgeber WT 1000
Windgeschwindigkeit Messung für automatisches fahren von Raffstoren und Markisen.
· Messbereich 0-35m/s
· Ausgang Analog 0-10V
· 24V DC Stromversorgung
· Heizung 60mA
Temperatursensor PT1000a
· -30 - +70°C
· Ausgang Analog 0-10V
· 24V DC Stromversorgung
· Sonnenschutz
Thermoelement PT100 Messumformer auf 0-10V
· Phoenix Contact MCR-SL-PT100-UI
· Konfigurierbar
· 0-10V Ausgang galvanisch getrennt
· 24V DC Betriebsspannung
· Kopplung auf HomeMatic Baustein HMW-IO-12-Sw14-DR
Thermoelement PT1000 Messumformer auf 0-10V
· MU-PT1000
· Konfigurierbar
· 0-10V Ausgang galvanisch getrennt
· 24V DC Betriebsspannung
· Kopplung auf HomeMatic Baustein HMW-IO-12-Sw14-DR
HomeMatic Wired Analog Inputs 0-10V
· HomeMatic HMW-IO-12-Sw14-DR
· 6x 0-10V Analog Kanäle mit 10Bit Auflösung
Die Zustände der Pumpen können über die Optokoppler mit den HomeMatic Digitaleingängen erfasst werden und werden in der PRTG Map entsprechend mit einer GIF Animation dargestellt.
Sie können jedoch nicht von diesem System gesteuert werden.
Als einzige Pumpe wir ausschließlich von diesem System die Bodenheizungspumpe geschalten.
Der HomeMatic Digital Ausgang schaltet mit dem Koppelrelais den 230V Laststromkreis.
Dieser HomeMatic Digital Ausgang wird von allen Raumthermostaten geschalten.
Fordert ein Raumthermostat an, dass ein Ventil der Bodenheizung geöffnet wird so schaltet die Förderpumpe ein.
Finder Industrie Koppelrelais SSR Optokoppler 230V 38.81.3.230.9024
· 230V AC – Open Collector Optokoppler
· Spannungsfestigkeit 2500 VAC
· Kopplung auf HomeMatic HMW-IO-12-Sw14-DR mit GLAB Smart Pulse Interface v2.0
· Pumpe Holzkessel Digital Input
· Pumpe Ölkessel Digital Input
· Pumpe Solar L Digital Input
· Pumpe Solar R Digital Input
· Pumpe Frischwasser Digital Input
· Pumpe Heizkörper Digital Input
· Pumpe Bodenheizung Digital Output
GLAB Smart Pulse Interface v2.0
· Invertiert und stabilisiert die Optokoppler TTL Signale
· Wandelt die Solar Pumpen 0-7Hz modulierten Signale in einen Dauerpegel
· Hex Schmitt Trigger SN74HC14N der CMOS TTL Familie für geringste Stromaufnahme
· Stromversorgung über HM RS485 Bus
Um die Zustände der Solarpumpen mit HomeMatic abfragen zu können muss das 7Hz PWM Signal in ein Dauersignal umgewandelt werden um so den Schaltzustand zu erkennen. Dazu wird eine einfache Trueing Schaltung verwendet.
GLAB Smart Pulse Interface v2.0 PCB und Frontplatte:
PCB:
· Hersteller PCB-POOL (Beta Layout)
· 2 Layer
· 93mm x 45mm x 1,6mm
· ENIG chemisch Nickel / Gold
· TARGET 3001 V18 mit Multi Autorouter
· Leiterbahn 0,3mm
· Abstand 0,3mm
· Restrings Bohrloch 0,2mm
Frontplatte:
· Aluminium eloxiert natur
· 63mm x 45mm x 1,5mm
· Farbdruck und Bohrungen
HomeMatic IP 10 Kanal Fußbodenheizungsaktor
· 10x 230V AC Relais für Stellantrieb
· HomeMatic IP Funkprotokoll
HomeMatic IP Wandthermostat
· Temperatur und Feuchtigkeit
· HomeMatic IP Funkprotokoll
Raumthermostate:
· Büro 1 Heizkreis
· Küche 1 Heizkreis
· Wohnzimmer 3 Heizkreise
· Schlafzimmer 2 Heizkreise
· Kinderzimmer 0 Heizkreis
· Bad 0 Heizkreis
· Hausgang 0 Heizkreis
· Wintergarten 2 Heizkreis
Zur Aufzeichnung der Zähler Daten von Mengen und Temperaturfühlern mit Übergabe per JSON an PRTG.
· Sensor Datentransport M-Bus
· Ethernet Datentransport FTP
· Protokoll M-Bus
· Datenformat JSON
In der dritten Ausbaustufe wurde ein EMU M-Bus Center System mit Zählern und Temperatur Sensoren in Form von Einbaufühlern im Rohrsystem installiert.
Als Rechner wird ein EMU M-Bus Center 20 eingesetzt mit M-Bus. Diese könne per FTP / JSON abgefragt werden.
Anschluss an den Management Server per Ethernet.
20 M-Bus Slaves:
· Solar Zähler
· Solar Temperatur
· Heizung Stromverbrauch
M-Bus Center 20
· M-Bus Pegelwandler für 20 Slaves
· Lokale SQL Datenbank
· FTP Schnittstelle
· Datenexport per JSON
· Grafische Auswertung
Zelsius C5 ISF Glykol
· Nenndurchfluss 2,5m³
· Temperaturbereich 0-105°C
· Datenanschluss M-Bus, 10sec. auslesbar
· Stromversorgung Lithium Batterie 3,6V >11 Jahre Lebensdauer
· Glykol Gemisch P45 (45% vol.) 1.2-Propylenglykol Glysofer -25°C
· Kopplung auf EMU M-Bus Bus Center 20
ABB B21 313-100
· 230VAC 1 Phase
· max. 65 A
· Datenanschluss M-Bus
· 4 Quadranten Messung
· Wirkenergie Genauigkeitsklasse B (Kl.1)
· Blindenergie Genauigkeitsklasse A (Kl.2)
· MID geeicht
· Kopplung auf EMU M-Bus Bus Center 20
· PRTG Management Server auf Windows Server 2016 HyperV
· USV für Messdatenaufzeichnung auch während Stromausfällen
· Intel NUC Gen 5 mit i5 CPU 5300 (NUC5i5MYBE)
· HyperV Support
· Enterprise SSD Storage
· Intel Virtualization Technologies
· Intel vPro
· ~ 9 Watt Stromverbrauch
· Visualisierung mit PRTG Maps
· Aktualisierung aller Werte alle 30 sec.
· optimiert für IE 11, Google Chrome on Rasbian, Safari on iOS
· Auflösung 1360 x 850 optimiert für GLAB Smart Display 10,1”
· Ethernet - SNMP Sensoren für ALL4000V2 I2C-Bus Sensormeter
· Ethernet - FTP PowerShell Sensoren für EMU M-Bus Center
· Ethernet - HTTP PowerShell Sensoren für HomeMatic BidCos CCU2
· PRTG Map mit Java Script Frames
· Bis zu 60 kWh Wärmemenge pro Tag
· Bis zu 100°C Solar Wasser Vorlauf
· Bis zu 540l/h Pumpenfördermenge
· 20,8m² Solar Kollektor Fläche
· Umwältzpumpenleistung bis zu 60 W Wirkleistung, bis 7Hz pulsmoduliert, ca. 1/100 Tagesverlust
· Bis zu 750°C Rausgastemperatur
· akustische Warnung bei Wasser Vorlauf Übertemperatur von 110°C
Im Heizraum ist eins von mehreren GLAB Smart Display 10 fix montiert um an Ort und Stelle den Heizwerk Zustand sehen zu können. Es wird da die PRTG Map dargestellt als Browser Anwendung. Sie aktualisiert alle 30 sec. automatisch.
Der Strom kommt über PoE, nur die Display LED Hintergrundbeleuchtung schaltet nach 10 min. ab dann nur noch 3 Watt Stromverbrauch vom integrierten Raspberry.
Die Heizung hat am meisten verbaute Sensoren hier nur ein Ausschnitt aus der App.
Die PRTG Map Visualisierung auf dem Smartphone.
![]() |