Datenerfassung Heizung
AusgangslageAnno 2009 habe ich eine schnelle Lösung gesucht, um die Temperaturen der Solarthermie zu messen, speicher und darzustellen. Die Gasheizung hatte keine bezahlbare Schnittstellen dafür. Ein Vbscript Programm hatte von einem Windows Server aus die Ethernetbox abgefragt. 2017 ist der Windows Server durch einen BananaPi (Raspberry PI Clone mit Sata) auf Linux ersetzt worden. Damit war auch eine Migration des Scriptes von VBscipt zu Python einhergegangen. Die Grafische Darstellung der Daten erfolgt von einem VBasic Programm, welches die Daten per GnuPlot anzeigt. Es ist geplant das Vbasic Programm durch eine Web Lösung abzulösen, da am Linux Rechner ein Apache Webserver sowieso vorhanden ist.
Damals war diese Hardware etwas billiger. Die Etherbox lauft nach 14 Jahren immer noch ohne Problem. Ein Cronjob startet jede Minute ein Python Script zur Datenabfrage. Die Daten werden pro Tag in ein CSV File geschrieben. Für Monat und Jahr werden automatisch Folder angelegt. Die Daten liegen auf einer Samba Freigabe zur Ansicht vor. Die Heizung wurde Ende November 2022 durch eine Panasonic Wärmepumpe ersetzt. Damit war es Notwendig die Temperatur Erfassung an die Neue Anlage anzupassen.
Vorerst werden die leicht erreichbaren Daten (Temperaturen) mit PT1000 Fühlern gesammelt.
• AUSSEN - Haus Nordseite Außenfühler
• WVL - Vorlauf Wärmepumpe
• WRL - Rücklauf Wärmepumpe
• HR - Innentemperatur Heizraum
• VL - Vorlauf Heizkreis
• RL - Rücklauf Heizkreis
Es ist geplant noch Thermofühler für den Warmwasserbehälter und den Pufferspeicher Heizung zu installieren. Auch der Ausgangskontakt für Störungen der Anlage sollte überwacht werden.
Datenerfassung
Wichtig: Es werden keinerlei Eingriffe in die Elektrik oder Elektronik der bestehenden Heizung vorgenommen.
Verwendet wird.
• Ein Linux Rechner der Raspberry Klasse zum Aufzeichnen der Daten.
• PT1000 Thermofühler (V2A Röhrchen, mit Silikonkabel)
• Messverstärker für PT1000 zu 0-10V
• Etherbox2 von Messpc.de als Konzentrator für mehreren Analog Eingänge zu IP.
• Python Script zur Datenabfrage
• Software zur Datendarstellung
Komponenten
Linux Rechner, refurbished (gebraucht) sind heute sehr günstig am Markt. Diese kleinst PC haben eine hohe Performance und sind auch vom geringen Stromverbrauch ideal, Gehäuse und ein Netzteil muss auch nicht extra dazu gekauft werden, wie bei Raspberry und Consorten.
Raspberry PI hat noch immer keinen SATA Port. Der Banana PI mit SATA von 2017, welchen ich verwende, ist heute nicht mehr erhältlich.
Dazu muss noch ein Netzteil und Gehäuse besorgt werden. Raspberry PI mit Speicherkarte ist für Dauerbetrieb nicht Empfehlenswert, da die Speicherkarten mit der Zeit doch defekt werden. Odroid Boards mit SATA oder M2 kommen auch in Frage. Für mich ist aber heute ein Lenovo ThinkCentre oder ähnlich, ein idealer Linux Rechner für den Dauerbetrieb.
Kabelfühler mit Sensor PT1000 sind bei Pollin Nr. 180016 erhältlich.
Messumformer oder Sensormodul bei Conrad.
0- +160 Grad Conrad Best. Nr. 502155 - 62
-30- +70 Grad Conrad Best. Nr. 502152 - 62
PT1000 nicht mit PT100 verwechseln! Der Messumformer muss der Messfühler Type entsprechen.
Messumformer gibts es für 20mA Stromschleife oder Spannungsausgang 0-10V. Dazu kommt noch der Temperaturbereich, 0-160, 0-300 oder -30 bis 70 Grad. Siehe Datenblätter des Messumformers bei Conrad.
Diese Messumformer setzen den angegebenen Temperaturbereich auf eine Spannung von 0-10V um. Mit einem Spannungsteiler auch auf 0-5V (Arduino) möglich. Das kann dann in der Software (Python Skript) auf die gemessene Temperatur umgeformt werden.
Die Ethernetbox 2 (8 analog Eingänge) ist bei www.messpc.de erhältlich.
Die Lösung ist heute nicht gerade billig, aber es funktioniert seit Jahren ohne Probleme. PT1000 Fühler sind sehr genau, gekapselt und mit einem Silikonkabel konfektioniert.
Links
PT 1000 Widerstandstabelle
Conrad Messumformer
Pollin Thermofühler PT1000
Mess PC
gnuplot
Block Schaltbild
Hardware
Etherbox und Messverstärker in Gehäuse (alte Archivbox für Streamingtapes) eingebaut.
Je 2 Messumformer sind auf einer Lochrasterplatinen montiert, welche mit 9 pol. SUB-D Steckern mit der Etherbox verbunden sind.Hier P1,P2 und P3 überwachten den Schaltzustand der 3 Heizungspumpen der alten Gasheizung. Je ein 5V schaltet ein Relais am digitalen Eingang. Das 5V Netzteil ist an der 230V~ KLemme der Heizungspumpe angeschlossen. Damit wurde der Einschaltzustand der 3 Pumpen überwacht.
Die Pumpenüberwachung ist bei der neuen Wärmepumpe nicht im Betrieb.
Python Script zur Erfassung
Python ist eine vielseitige Scriptsprache, welche mit kleinen Einschränkungen ideal für soleche Zwecke ist.
Es ist notwendig auf die Python Version zu achten. in Zeile 1 des Listings wird mit #!/usr/bin/python3 sichergestellt, dass Python Version 3 verwendet werden soll. Die Version 2 sollte nicht mehr verwendet werden, da es unterschiede in der Syntax gibt.
Leider wird die Kontrollstruktur bei Python nicht mit Klammern dargestellt sondern mit Einrückungen, was ich als keine gute Idee halte..
Python Version3 Script Listing
Python Skript Listing
Das Script wird jede Minute per Cronjob gestartet.
Es werden die Messwerte der Etherbox Eingänge in einem CSV File dargestellt.
Folder Jahr und Monat werden angelegt, falls nicht vorhanden.
Abgesehen vom CSV File wird die Außentemperatur in ein eigenes File (ID File Z0 in ramdisk schreiben...) in der Ramdisk abgelegt, welches dann von anderes Skripten gelesen wird.
Datensatz
Datenfile vom 19.2.2023
Die Lösung ist seit 2009 in Betrieb, es war günstig, die primäre Datenerfassung in CSV zu machen. Bei Datenbanken hätte ich schon ein, zwei Mogrationen machen müssen. Es ist aber klar dass ich auch eine Datenbank für die bequeme Ausgabe der Daten machen muss. Wenn die Gnuplot Lösung abgelöst wird, werde ich auch eine Datenbank einbauen.
Datenausgabe
Die Datenfiles eines bestimmten Tages können via Vbasic Programm und GnupPlot als Grafik ausgegeben werden.
Hier eine Grafik vom 19. Feb. 2023 Wärmepunpe
Hier sieht man auch die ausgleichende Wirkung des Pufferspeichers über den Temperaturverlauf zwischen 4 °C bis 15 °C • AUSSEN - Haus Nordseite Außenfühler
• WVL - Vorlauf Wärmepumpe
• WRL - Rücklauf Wärmepumpe
• HR - Innentemperatur Heizraum • VL - Vorlauf Heizkreis
• RL - Rücklauf Heizkreis
Ausgabe Stromverbrauch der Wärmepumpe in kWh für den gleichen Tag. (Weboberfläche der WP von Panasonic)
Für Heizung werden 16kWh benötigt für Warmwasserbereitung 1kWh also 17kWh zusammen.Vergleich mit der alten Gasheizung
Grafik der Temperaturen mit der Gasheizung am 22.10.2022. Es war ein ähnlicher Außentemperatur Verlauf zu sehen wie am 19.02.23.
Ich habe im Oktober 2022, wie schon klar war, dass eine Wärmepumpe installiert wird, für ein paar Tage täglich den Gaszähler abgelesen.Umrechnungsfaktor 10,7 pro Kubikmeter Gas habe ich genommen. Der genaue Wert des Umrechnungsfaktors schwankt etwas. Abhängig von Versorgungsgebiet, Temperatur und Druck.
An diesem Tag waren das 5,348 m3 Gas. Das sind 57kWh Gasverbrauch in 24 Stunden. Der Gas Brennwert Kessel war das einzige Gasgerät im Haus.
Im Schnitt habe ich in dieser Woche, im Oktober 2022 bei 52kWh / Tag verbraucht, bei einer moderaten Außentemperatur.
Zusammenfassung
Die heutigen Cloud Lösungen verschiedener Hersteller (Heizung, Photovoltaik etc.) sind nicht die Ultima Ratio.
Ich bin mit allen diesen Hersteller Lösungen im allgemeinen nicht zufrieden. Kann auch nicht nachvollziehen, warum meine Daten von meiner Heizung, vom Hersteller XY in einer Cloud gesammelt werden können, nur damit ich mir meine Daten auf meinem Smartphone ansehen kann.
Einzig der Remote Zugriff, wenn ich nicht vor Ort bin, benötigt den Zugang zu einem externen Server (Cloud). Zugriff von Außen zu meiner Hardware (Heizung) sehe ich als No Go. Die Firewall würde ich dafür nie aufmachen.
Die heutigen Cloud Lösungen sind alle entbehrlich, ein lokaler Web Server zur Darstellung der Daten könnte die Cloud Lösungen ersetzen. Was passiert, wenn der Hersteller die Cloud Lösung einstellt? Dann hat man nur mehr die lokale Konsole am Gerät zur Bedienung.
COP und Erzeugte Leistung hier anzeigen wären schön gewesen, da sieht man nur an der Console am Gerät. Die Panasonic Cloud Lösung zeigt nur Stromverbrauch Temperatur von Warmwasser und Heizkreislauf auf einem Smartphone oder Browser an.
Das ist der Grund warum ich meine eigene Lösung hier mache, die noch lange nicht komplett ist..
Auch fertige Smarthome Lösungen wie zB. Fhem sind nicht meine Wahl, da ich einfache Lösungen bevorzuge. Man muss nicht alles automatisieren - müssen. Mir genügt ein einfaches Dashboard im internen LAN mit den wichtigen Parametern der Haustechnik.
Dateidatum: 28.02.2023