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Smart Heating

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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Version 1.0


 

Dokument Version:

 

Version:                     1.0

Datum:                       2017.08.07

Autor:                         GINTHER, Andreas

Sprache:                    Deutsch

 

 

GLAB:

 

GLAB Logo 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        Projekt 3

1.1         I2C Sensormeter 4

1.1.1          Digitaler Temperatursensor LM92. 5

1.2         HomeMatic. 6

1.2.1          Wasser Druck Messung. 7

1.2.2          Heizung Druck Messung. 8

1.2.3          Analoge Temperatursensoren PT100 / PT1000 / Type K.. 9

1.2.4          Windgeschwindigkeit und Außentemperatur Messung. 13

1.2.5          Pumpen Sensoren / Aktoren.. 15

1.2.6          Bodenheizung Aktor und Raumthermostate. 18

1.3         M-Bus Master 19

1.3.1          Solar Glykol Wärmemengenzähler 20

1.3.2          Strom Energiezähler für Heizraum.. 21

1.4         PRTG Monitoring. 22

1.4.1          PRTG Maps. 22

1.4.2          PRTG Sensoren.. 23

1.4.3          Heizwerk im Solarbetrieb. 24

1.4.4          Heizwerk im Holzkesselbetrieb. 25

1.4.5          GLAB Smart Display 10. 26

1.4.6          Smart Phone HomeMatic App. 27

1.4.7          Smart Phone PRTG App. 28

 


 

1     Projekt

 

 

 

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

 


 

1.1    I2C Sensormeter

 

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)

 

 

 

 

 

 

 


 

1.1.1  Digitaler Temperatursensor LM92

 

·         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

 

 

 


 

1.2    HomeMatic

 

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

 

 

 

https://cdn.idealo.com/folder/Product/3875/4/3875412/s1_produktbild_max_1/homematic-zentrale-ccu2.jpg

 


 

1.2.1  Wasser Druck Messung

 

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

 

http://www.sensorshop24.de/item/images/17145/210x164/Drucktransmitter-fuer-fluessigkeiten-G1-2-0.jpg

 

 


 

1.2.2  Heizung Druck Messung

 

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

 

Drucksensor 0-10V

 

 


 

1.2.3  Analoge Temperatursensoren PT100 / PT1000 / Type K

 

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

 

http://www.sensorshop24.de/item/images/65960/210x164/Einschraubfuehler-G14-1-0-0.jpg

 

 


 

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

 

http://www.sensorshop24.de/item/images/65960/210x164/Einschraubfuehler-G14-1-0-0.jpg

 

 

 


 

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

 

http://www.sensorshop24.de/item/images/65960/210x164/Einschraubfuehler-G14-1-0-0.jpg

 

 


 

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

 

http://www.sensorshop24.de/item/images/23086/210x164/MT1-G-1-0-0.jpg

 

 


 

1.2.4  Windgeschwindigkeit und Außentemperatur Messung

 

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

http://www.sensorshop24.de/item/images/92572/210x164/Messumformer-47-0.jpg

 

HomeMatic Wired Analog Inputs 0-10V

 

·         HomeMatic HMW-IO-12-Sw14-DR

·         6x 0-10V Analog Kanäle mit 10Bit Auflösung

 

 


 

1.2.5  Pumpen Sensoren / Aktoren

 

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.

Video: Solar Pumpen Signal

 

 

 


 

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

 

 

 


 

1.2.6  Bodenheizung Aktor und Raumthermostate

 

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

 

 


 

1.3    M-Bus Master

 

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

 

 

 

 


 

1.3.1  Solar Glykol Wärmemengenzähler

 

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

 

 

 


 

1.3.2  Strom Energiezähler für Heizraum

 

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

 

 

 


 

1.4    PRTG Monitoring

 

·         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

 

 

1.4.1  PRTG Maps

 

·         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”

 

Picture       

 


 

1.4.2  PRTG Sensoren

 

·         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

 

 


 

1.4.3  Heizwerk im Solarbetrieb

 

·         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

 

Bild: Hochauflösend

 

 


 

1.4.4  Heizwerk im Holzkesselbetrieb

 

·         Bis zu 750°C Rausgastemperatur

·         akustische Warnung bei Wasser Vorlauf Übertemperatur von 110°C

 

Bild: Hochauflösend

 

 


 

1.4.5  GLAB Smart Display 10

 

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.

 

 

 


 

1.4.6  Smart Phone HomeMatic App

 

Die Heizung hat am meisten verbaute Sensoren hier nur ein Ausschnitt aus der App.

 

   

 


 

1.4.7  Smart Phone PRTG App

 

Die PRTG Map Visualisierung auf dem Smartphone.

 

 


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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