Comfoair 350 im Smarthome mit FHEM

In einem früheren Blogbeitrag habe ich mich ja etwas darüber ausgelassen, dass es mit der technischen Integration unserer Lüftungsanlage ins Haus nicht ganz so ausschaut, wie man sich das im Jahr 2015 wünschen würde. Das Hauptproblem der Anlage ist allerdings eigentlich weniger technischer Natur, sondern eher so eine bauliche Geschichte.
Die von FischerHaus verbaute Zehnder Comfoair 350 ist quasi das Basis-Modell der 350er-Reihe. Einziges Plus an Ausstattung, und dafür sind wir auch sehr dankbar, ist ein Vorheizregister. Fehlt dasVorheizregister, schaltet die Anlage im Winter bei frostigen Außentemperaturen auch gerne mal ab und begibt sich zum auftauen in den Ruhemodus. Die Wirkungsweise habe ich aber schon in irgendeinem anderen Blogeintrag genauer beschrieben.
Jetzt ist es halt so, dass bei der Basis-Ausstattung auch nicht wirklich viel mit programmieren der Anlage ist. Zur Bedienung wird ein simpler 3-Stufen-Schalter mitgeliefert, mit welchem man die Stufen niedrig, mittel und hoch schalten kann. Zusätzlich geht natürlich auch die Stellung AUS.
An und für sich kein wirkliches Problem, wenn man a) vom Schalter weiß und b) bei der Montage des Schalter anwesend ist. Ansonsten kann es passieren, dass sich der Schalter wie bei uns im hintersten Eck im Keller im Technikraum befindet und die Anlage sich für immer und ewig in der Standardeinstellung „mittel“ befindet, da sich niemand die Mühe macht und nach dem duschen/baden oder kochen in den Keller läuft und kurzzeitig eine Power-Lüftung durchführt.
Zehnder bietet zwar mit der ComfoSense 67, RF-Funkbedienung und dem Flaggschiff Luxe Comfoair 350 ein Lösung für eine Remote-Steuerung, allerdings zum einen unbezahlbar teuer, zum anderen eben kabelgebunden und damit auch wieder nachträglich nicht oder nur schwer realisierbar.

Glücklicherweise gibt es genügend findige Menschen die sich gerne das Leben einfacher machen, die Technik auseinander nehmen und eine Lösung suchen, finden und vor allem auch umsetzen.
Eine dieser Lösungen auf Basis von FHEM habe ich zwischenzeitlich erfolgreich umgesetzt. Wer möchte, kann die Anbindung auch über openHAB realisieren.
Für beide Smarthome-Lösungen gibt es ein Modul, welches die Ansteuerung der Comfoair 350 übernehmen kann.

Die Ausgangslage bei der Comfoair 350 von FischerHaus ist auf den zweiten Blick doch nicht ganz so schlecht. Aufgrund dessen, dass keine zusätzliche Steuerung verbaut ist, muss bei der Implementierung nicht auch noch zusätzlich Rücksicht auf diese genommen werden. Die Steuerung über die vorhandene RS-232-Schnittstelle ist auf ein Gerät begrenzt.

Realisieren kann dieses Projekt jeder, der ein bisschen Ahnung von Technik hat, einen Lötkolben besitzt und etwas Bastelgeschick mitbringt.


Zuerst wird eine funktionsfähige FHEM-Installation benötigt. Diese setze ich an der Stelle einfach mal voraus. Installationsanleitungen, gerade in Verbindung mit einem Raspberry Pi, gibt es mittlerweile wie Sand am Meer.

Für die Kommunikation der Comfoair 350 mit FHEM ist eine ziemlich wilde Kabel-Kombination notwendig. An der Anlage liegt die RS-232-Schnittstelle in Form einer RJ45-Buchse vor. Diese findet man, wenn man an der Anlage die Frontplatte abnimmt.

20150926_130811

Die RJ45-Buchse sitzt ganz rechts auf der Platine (über der blau-schwarzen-Lüsterklemmen-Kombination).

20150926_130848

Hier mit bereits eingestecktem Netzwerkkabel.
Die Schnittstelle hat folgende Beschaltung, welche über ein Cat5-Kabel mit RJ45-Stecker auf einen SubD9-Stecker auf USB geführt wird. Alles klar? 🙂

Bildschirmfoto vom 2015-10-06 22:53:20

Quelle: http://www.see-solutions.de/sonstiges/Protokollbeschreibung_ComfoAir.pdf

Damit das ganze funktioniert, muss ausgehend vom RJ45-Stecker die Ader 2 (grün),3 (orange-weiß) und 8 (braun) auf einen SubD9-Stecker geführt werden.
Bei der Verschaltung muss RX mit TX gekreuzt werden. Bei mir sieht das aktuell so aus:

RJ45                             SubD9
2 (grün) – RX                 3 (orange) – TX
3 (orange-weiß) – TX    2 (rot) – RX
8 (braun) – GND            5 (grün) – GND

Anschließend wird der SubD9-Stecker auf einen USB-Adapter gesteckt und mit dem FHEM-Server verbunden. Der USB-Adapter sollte sich anschließend als /dev/ttyUSB0 melden.

usbcore: registered new interface driver usbserial
USB Serial support registered for generic
usbcore: registered new interface driver usbserial_generic
usbserial: USB Serial Driver core
USB Serial support registered for FTDI USB Serial Device
ftdi_sio 5-1:1.0: FTDI USB Serial Device converter detected
usb 5-1: Detected FT232RL
usb 5-1: Number of endpoints 2
usb 5-1: Endpoint 1 MaxPacketSize 64
usb 5-1: Endpoint 2 MaxPacketSize 64
usb 5-1: Setting MaxPacketSize 64
usb 5-1: FTDI USB Serial Device converter now attached to ttyUSB0

Im FHEM-Server kann dann das Device hinzugefügt werden. Wichtig ist an dieser Stelle der Wiki-Eintrag zum Comfoair-Modul: http://www.fhemwiki.de/wiki/ComfoAir

Folgende Definition muss in die fhem.cfg

#####################################################################
# Comfoair350
#####################################################################
define ComfoAir350 ComfoAir /dev/ttyUSB0@9600 60
attr ComfoAir350 icon vent_ventilation_control
attr ComfoAir350 poll-Betriebsstunden 1
attr ComfoAir350 poll-Sensordaten 1
attr ComfoAir350 poll-Status-Vorheizung 1
attr ComfoAir350 poll-Ventilation-Levels 1
attr ComfoAir350 poll-Ventilation-Status 1
attr ComfoAir350 room KG - Technikraum
attr ComfoAir350 stateFormat <table><tr><td>Lüftungsstufe</td><td>Stufe</td></tr><tr><td>Filter</td><td>Betriebsstunden_Filter</td></tr><tr><td>Temperatur Abluft</td><td>Temp_Abluft °C</td></tr><tr><td>Temperatur Zuluft</td><td>Temp_Zuluft °C</td></tr><tr><td>Temperatur Fortluft</td><td>Temp_Fortluft °C</td></tr><tr><td>Temperatur Aussen</td><td>Temp_Aussen °C</td></tr><td>Lüfter Abluft</td><td>UPM_Abluft rpm</td></tr><td>Lüfter Zuluft</td><td>UPM_Zuluft rpm</td></tr></table>
define FileLog_Lueftung FileLog ./log/Lueftung-%Y.log ComfoAir350

Nach dem speichern hat man die Anlage bereits eingebunden und sollte auf der FHEM-Weboberfläche die ersten Statusmeldungen sehen.

Bildschirmfoto vom 2015-10-06 23:09:55

Hat dies alles funktioniert, kann man sich nun an die Steuerung der Anlage machen.
Dazu ist es aber notwendig, dass die Lüfterstufe am 3-Stufen-Schalter fest auf die Position 1 eingestellt wird und bleibt. Ansonsten haben die Steuerbefehle keine Auswirkung, da anhand der zusätzlichen Phasen des 3-Stufen-Schalters eine elektronische Übersteuerung stattfinden. Wer möchte, kann sich dazu von der Zehnder-Homepage die Schaltpläne der Anlage ziehen.

Aktuell habe ich unser FHEM um folgende Funktionen erweitert.

# day
define ComfoAir350Day at *{sunrise(0,"06:00","10:00")} set ComfoAir350 Stufe mittel
attr ComfoAir350Day icon status_automatic
attr ComfoAir350Day room KG - Technikraum

Dies schaltet die Comfoair morgens pünktlich zum Sonnenaufgang (nicht vor 06:00 Uhr und nicht nach 10:00 Uhr) auf Stufe mittel. Zu diesem Zeitpunkt produziert unsere PV-Anlage bereits Strom und kann die Versorgung der Comfoair übernehmen.

Abends dann ab 22:00 Uhr schaltet die Anlage dann wieder zurück in den „Energiesparmodus“, also Stufe niedrig.

# night
define ComfoAir350Night at *22:00:00 set ComfoAir350 Stufe niedrig
attr ComfoAir350Night icon status_night
attr ComfoAir350Night room KG - Technikraum

Geplant ist, die Comfoair auch in Abhängigkeit der Luftfeuchtigkeit der Raumthermostate zu steuern. Zum Beispiel könnte die Anlage automatisch auf Stufe hoch schalten, wenn die Luftfeuchtigkeit im Bad oder in einem anderen Raum dauerhaft einen bestimmten Wert überschreitet.
Ein weiteres Szenario wäre die Koppelung an die Anwesenheit. FHEM bietet an dieser Stelle das Presence-Modul. Damit das reibungslos funktioniert, ist noch ein bisschen Hirnschmalz notwendig. Schließlich muss ja ausgeschlossen werden, dass sich die Profile gegenseitig beeinflussen.

Was vom Winter übrig blieb …

Notiz für die nächsten Winter:

Regelmäßig die Luftansaugung der Lüftungsanlage kontrollieren. Bei hoher Luftfeuchtigkeit und Temperaturen unter dem Gefrierpunkt besteht die Gefahr, dass das Einlassgitter der Comfoair an der Fassade außen vereist. Und zwar so vereist, dass sich das Gitter komplett zusetzt.
Leider bringt an der Stelle auch der Vorerwärmer für die Außenluft nichts, da dieser in der Anlage und nicht außen am Gitter sitzt.

20150214_083707

Dass das Heizregister tut, was es soll, konnte man dieses Jahr eindrucksvoll sehen.

chart

Bei Temperaturen um die -10°C sprang die „Heizung“ regelmäßig an und sorgte für 2-3 kWh „Mehrverbrauch“ an Strom am Tag.

Schlußendlich hatten wir auch kurzzeitg noch hübsche Eisblumen an einer Scheibe. Diese war wohl, so hat es sich herausgestellt, zwischen den beiden äußeren Scheiben undicht.20150204_065101

20141229_232448

Und zu guter Letzt fängt so langsam die Zeit an, wo man alles so ganz ohne schlechtes (naja, beinahe) Gewissen genießen kann.

20141231_220742_001-MOTION

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.