Smarthome – Teil 1

Wer das Blog bereits seit längerer Zeit verfolgt, hat mitbekommen, dass wir einiges an (Smarthome-)Technik ins Haus integriert haben. So haben wir z.B. unter anderem die Fußbodenheizungssteuerung als Smarthome-Komponente ausgelegt und jedes Zimmer mit einem entsprechenden Thermostat versorgt. Ebenfalls Smarthome-Komponenten sind die verbauten Rauchmelder. Diese spannen untereinander ein Netz auf und alarmieren sich gegenseitig im Brandfall. Dies hat den Vorteil, dass noch genügend Zeit zur Flucht bleibt, wenn ein weit entfernter Melder anschlägt.
In unserer Mietswohnung hatten wir ja bereits eine Smarthome-Lösung von RWE zur Steuerung der Heizkörper in Betrieb. Da das System von RWE im Prinzip sehr einfach zu installieren und konfigurieren ist, haben wir das der Einfachheit halber ins neue Haus übernommen. Erwähnenswert ist an dieser Stelle noch der vorbildliche Support, welchen RWE für dieses System anbietet.

In diesem Blog-Eintrag möchte ich aber an anderer Stelle beginnen. Genauer gesagt an unserer Lüftungsanlage, der Zehnder Comfoair 350. Auch wenn wir mit der Integration ins Haus (Schalter im Keller) wenig Glück hatten, ist die Anlage hingegen sehr gut. Gerade im Frühjahr, wenn draußen die gelbe Pollenpest unterwegs ist, hat man im Haus frische und saubere Luft. Auch ist die Staubbelastung im Haus deutlich geringer, was sich vor allem beim Staub wischen bemerkbar macht.

Ein gravierender Nachteil ist jedoch die mangelnde Konnektivität zu anderen Komponenten. Auf der einen Seite verstehe ich ja, wenn man seinen properitären Scheiß machen will, auf der anderen Seite nervt es mich gewaltig, dass man mit rückständigem Denken fehlende Innovationen auf dem Rücken der Kunden austrägt.

Gerade die Lüftungsanlage spielt in einem Smarthome eine nicht  zu unterschätzende Rolle. So wünschen wir uns z.B. eine Möglichkeit der Steuerung der Drehzahlstufen in Abhängigkeit unserer Photovoltaikleistung und der Außentemperatur. Im Sommer bei voller Sonneneinstrahlung und einer hohen Außentemperatur darf die Anlage gerne bei Stufe 3 laufen. Im Winter bei bedecktem Himmel und -10 °C darf es dann gerne Stufe 1 sein. Warum? Zwischen Lüfterstufe 1 und 3 liegen 200 Watt/h Unterschied in der Leistungsaufnahme. Zehnder empfiehlt in der Anleitung die Stufe 2 per Default einzustellen. Diese verbraucht, je nach Verstopfungsgrad des Filter ein bisschen mehr als 100 Watt.
Wer sich also für eine Lüftungsanlage entscheidet, dem sollte klar sein, dass pro Stunde ungefähr 100 Watt an Strom verbraten werden. Dies macht ca. 2,4 kWh pro Tag oder beinahe 900 kWh pro Jahr.
Das hier auf jeden Fall Potential zur bedarfsgerechten Steuerung besteht, dürfte spätestens jetzt klar sein.

Ein anderer Aspekt ist die Temperatursteuerung der Anlage. Hat es draußen -10 Grad, wie z.B. am 27.11.2013, schaltet die Anlage wegen Vereisungsgefahr das Vorheizregister, sofern eines verbaut ist, ein.

Bildschirmfoto vom 2014-05-22 22:18:33
Die Zuschaltung des Vorheizregisters kann man an den kurzzeitigen Peaks in Richtung 1000 Watt erkennen. Hier wird die Luft soweit vorgeheizt, dass innerhalb der Lüftungsanlage keine Gefahr der Vereisung mehr durch Kondenswasser im Wärmetauscher besteht.
In dieser Situation, auch gerade Nachts, wäre es jetzt meiner Ansicht nach schön, wenn sich die Anlage automatisch auf Stufe 1 zurück regeln würde. Natürlich ließe sich dieser Event noch von mehreren anderen Bedingungen, wie z.B. Luftfeuchtigkeit oder CO2-Gehalt der Raumluft abhängig machen. Entsprechende Komponenten bietet z.B. Homematic an.

Leider hat es Zehnder an dieser Stelle verpennt eine ansteuerbare API über Netzwerk, serielle Schnittstelle oder Bluetooth zu implementieren. Eigentlich ein Unding für ein im Jahr 2013 hergestelltes System. Die einzige Möglichkeit der Remote-Steuerung besteht nun darin, die Phasen des Stufenschalters entsprechend anzusteuern. Dies ist aber ein Projekt für die fernere Zukfunt.

Aktuell habe ich die Anlage mit 1-Wire-Sensoren (DS18B20) verkabelt und an einen Raspberry, auf welchem FHEM installiert ist, angeschlossen. Damit kann ich zumindest mal die Temperaturwerte der verschiedenen Kanäle (Abluft, Zuluft, Außenluft und Fortluft) auslesen und vor allem graphisch aufbereiten. Dies ist dahingehend wichtig um ein Gefühl für die Anlage zu bekommen. So war z.B. die Einstellung der Komfortemperatur bis dahin ein Buch mit sieben Siegeln für mich. Im Internet kursieren gefühlte 758.000 verschiedene Definitionen, Anleitungen und Erklärungsversuche wie die Komfortemperatur am besten eingestellt werden soll. Auch der Installateur hat an dieser Stelle mit dem Kommentar –  „Das stellen Sie auf 28 °C, dann kann nix schief gehen“ – nicht wirklich weitergeholfen.
Zehnder schreibt in der Anleitung dazu:

2.1.3 Bypass für Sommerbetrieb
Der Bypass wird vor allem an warmen Tagen in den
Sommermonaten eingesetzt. Indem an warmen Ta-
gen die kühle Nachtluft eingelassen wird, lässt sich
die Raumtemperatur im Haus senken. Der Bypass
funktioniert automatisch, nur die Komforttemperatur braucht eingestellt zu werden.

Auf was sich die Komfortemperatur bezieht (Raumteperatur, Außentemperatur, Zuluft), schweigt sich die Anleitung leider aus.

Geholfen hat an dieser Stelle auf jeden Fall die Aufzeichnung der 1-Wire-Daten mit Munin.

Fortluft: Ist die auf die Straße geblasene Luft.
Zuluft: Die dem Raum zugeführte Luft.
Abluft: Die dem Raum entzogene Luft.
Aussenluft: Frischluft von außen. Diese Luft muss abhängig von der Temperatur mit der Fortluft aufgewärmt werden oder nicht.

Bildschirmfoto vom 2014-05-21 22:35:18Gestern Abend hab ich dann mal die Komfortemperatur von den ursprünglich eingestellten 28 °C auf 22 °C verringert.
Prompt sieht man, dass gegen 21:15 der Bypasse in der Anlage aktiv geworden ist und die zugeführte Zuluft (blau) den Wert der Außenluft (gelb) angenommen hat. Die Fortluft auf die Straße (grün) hat nun den Wert der den Räumen entzogenen Abluft (orange).
Ergebnis: Bypass AN / Wärmetauscher AUS -> Kühle Aussenluft wird ohne Vorwärmung eingeblasen.

Bildschirmfoto vom 2014-05-22 23:25:08Bildschirmfoto vom 2014-05-22 21:45:35

Dieser Vorgang hielt dann bis heute Mittag gegen 11:00 Uhr an. Erst dann erfolgte wieder eine Umschaltung des Bypasses (AUS). Das heißt, ab diesem Zeitpunkt fließt die Abluft (orage) wieder über den Wärmetauscher und „erwärmt“ eigentlich die zugeführte Aussenluft. Und genau an dieser Stelle steige ich momentan noch aus. Dem Temperaturverlauf des Diagramms nach, würde die zugeführte Aussenluft nun abgekühlt werden. Dass an dieser Stelle die Energiemenge der kühleren Abluft diese Temperturdifferenz aufnehmen kann, war und ist mir neu. Ob das wirklich so ist, werde ich die nächsten Tage beobachten.
Die Funktion des Bypasses (kühle Außenluft) und die Senkung der Abluft (orange) um beinahe 2 °C lässt sich auch in anderen Graphen, wenn auch nicht so deutlich, ablesen.
Bildschirmfoto vom 2014-05-22 23:30:19

Historisch gesehen lässt sich der „Abkühleffekt“ (orange Line) auch in folgendem Diagramm erkennen. Vor Mittwoch mit Komfortemperatur 28 Grad, ab Mittwoch
mit 22 °C.Bildschirmfoto vom 2014-05-22 22:45:01

Fazit: Nachts Bypass um kalte, nicht vorgewärmte Luft ins Haus zu blasen, damit die Abluft gesenkt wird. Tagsüber Wärmetauscher um keine warme Luft von außen einzublasen. Soweit so gut … Wie sich das Thema Komfortemperatur im Winter verhält muss ich austesten. Vermutlich stimmt an dieser Stelle die Aussage des Installateurs.