Dieser Vortrag wurde am 5.5.2011 auf dem Webmontag in Frankfurt von Peter Eulberg zum Thema Heizungsmonitoring mit Open Source Software gehalten. Er beschreibt den Umgang mit 1-wire Temperatursensoren und Digitemp sowie die Auswertung mit Dtgraph.

1. Smart Homes am Beispiel der Heizungsüberwachung mit Open Source Software 1-wire Bus, digitemp, mysql, php & dtgraph Webmontag, 09.05.2011

2. Kurzvorstellung Freiberuflicher IT Berater in Mainz Leistungsspektrum umfasst u.a. Webtechnologien, Enterprise Applications,…. Anforderungsspezifikationen & Konzeption IT Beratung generell, auch im Auftrag von Agenturen …. IT Generalist mit breitem Interessensspektrumu.a. Smart Homes, Energie & Heizung Mehr zu mir & Kontaktinfos auf http://eulberg.info Webmontag, 09.05.2011 Folie 2 von 28

3. Vom Smart Home zum Heizungsmonitoring mit 1-wire Bus 2007 ein Haus gekauft und renoviert Diverse Bus-Systeme evaluiert, bspw. EIB/KNX Messen, Steuern, Regeln Alles teuer: > 15.000 Euro also bleiben lassen Heizungsrechnung super hoch, also Einarbeitung ins Thema Heizungscontroller Mist, zeigt nur Ist-Stand, kein Verlauf Was macht das Ding eigentlich? Resultat einer langen Recherche: Temperaturaufzeichnung mit 1-wire Bus Folie 3 von 28 Webmontag, 09.05.2011 Schnelldurchlauf

4. Der 1-wire Bus Entwickelt von Dallas Semiconductor jetzt Maxim Sehr preiswerte Geräte wie Thermometer, Zähler usw. Offenes Protokoll, gut genormt Alle Geräte haben eine einzigartige ID 75 Geräte können über 300 m in 1 sec abgefragt werden Drei Kabel an RJ-12 bzw. -45/48 Stecker: GND, +5V, 1-wire Data Via RS232 oder USB leicht an einen Rechner anzuschließen In diesem Adapter sitzt dann auch der Master welcher einmalig den Bus initialisiert und die verfügbaren Geräte dem Rechner bekannt macht. Folie 4 von 28 Webmontag, 09.05.2011

5. 1-wire Topologie Folie 5 von 28 Webmontag, 09.05.2011

6. 1-wire Geräte Temperatursensor DS1820 Einfach 1,12 Euro auf ebay fertig konfektioniert 10 Eurobei heiko@stifft.de oderbei lightburst auf ebay Counter von hobby-boards.com Wird nicht für dieses Setup benötigt 28$ aus USA 1-wire Hub f. RJ-45 12 Euro bei heiko@stifft.de oderoder bspw. bei lightburst auf ebay Folie 6 von 28 Webmontag, 09.05.2011

7. Die Heizung – Schema2 Heizkreise: Haus & Brauchwasser Folie 7 von 28 Webmontag, 09.05.2011 6 Außentemperatur Heizkreis im Haus / Heizkörper Vorlauf Heizkreis 5 Raumtemperatur Referenzraum Esszimmer 1 Rücklauf Heizkreis 2 Heizung Orange = Messpunkte Rücklauf Brauchwasser 3 Brauchwasser / Heißwasserspeicher Vorlauf Brauchwasser Zuführung Brauchwasser 4 Speichertemperatur

8. So sieht‘s dann an derHeizung aus Folie 8 von 28 Webmontag, 09.05.2011 Zum Außentemperaturfühler 1-wire Hub Sensor Vorlauf Heizung Zum Sensor Brauchwasserspeicher

9. Netzwerkschrank & Server Folie 9 von 15 Webmontag, 09.05.2011 Kabel vom 1-wire Hub im Heizungskellerzum Server

10. Referenztemperaturmessungim Esszimmer Folie 10 von 28 Webmontag, 09.05.2011 Temperatursensor

11. Die Software Digitemp initialisiert den Bus, schreibt eine Konfigurationsdatei und kann dann die Sensoren abfragen Ein Python Script führt digitemp aus und fügt die Daten in eine MySQL Datenbank ein Cron führt das Python Script alle 5 Minuten aus Dtgraph ist eine PHP Webapplikation die dann die Daten gemäß Benutzereingabe graphisch darstellt Das alles läuft im Keller auf einem alten Server unter SuSE Linux mit Apache Folie 11 von 28 Webmontag, 09.05.2011

12. Digitemp Initialisierung Die Software gibt es auf www.digitemp.com Initialisierung Folie 12 von 28 Webmontag, 09.05.2011

13. Digitemp Temperaturabfrage Die Konfigurationsdatei Abfrage von Temperaturfühler 0 Folie 13 von 28 Webmontag, 09.05.2011

14. Via Python in die DatenbankHier der Kopf des Scripts mit der Beschreibung der Datenbank Folie 14 von 28 Webmontag, 09.05.2011

15. Via Python in die Datenbank IIhier der eigentliche Vorgang des Einfügens Folie 15 von 28 Webmontag, 09.05.2011

16. Dtgraph Einstellungen Folie 16 von 28 Webmontag, 09.05.2011

17. Dtgraph: Alle Daten Folie 17 von 15 Webmontag, 09.05.2011

18. Erkenntnisse:3 Beispiele Was man aus den Darstellungen lernen kann… Webmontag, 09.05.2011 Folie 18 von 28

19. Optimierung SpreizungVorlauf & Rücklauf Folie 19 von 28 Webmontag, 09.05.2011 ~ 15 °C ~ 10 °C Auswirkung der Verringerung der Pumpengeschwindigkeit von Stufe 3 – Mittel auf 1 – Langsam

20. BrauchwasserspeicherBereitstellungsverluste Folie 20 von 28 Webmontag, 09.05.2011 2 °C Duschen ~ 21 Uhr Duschen ~ 6 Uhr morgens 4 Stunden

21. BerechnungBereitstellungsverluste 55,7 °C – 53,7 °C = 2°C / 4h = 0,5 °C Verlust pro Stunde Formel für Wärmemengenberechnung: Q = m *cp * dTWärmeenergie = Masse * spez. Wärmekoeffizient * Temperaturveränderung 120 kg * 4,12 kJ/kg/K * 0,5 K = 247,2 kJ 1 kJ = 0,000278 kWh 247,2 kJ = 0,0687 kWh Erdgas kostet 0,055 Euro pro kWh 0,0687 kWh * 0,055 Euro/kWh= 0,00378 Euro 365 Tage * 24 h = 8760 Stunden im Jahr 8760 Stunden / Jahr * 0,003780 Euro / Stunde = 33,11 Euro im Jahr Bereitstellungskosten für warmes Brauchwasser Laut Internet sind etwa 1,4-1,6 kWh Verlust am Tag normal: Unsere Bereitstellungsverluste belaufen sich auf 1,65 kWh am Tag Folie 21 von 28 Webmontag, 09.05.2011 Volumen Brauchwassertank: 120 L bzw. kg Spezifischer Wärmekoeffizient Wasser: 4,12 kJ/kg/K delta T: 0,5 K

22. Witterungsführung Beeinflusst wird, wie die Heizung auf zunehmende Kälte reagiert, sprich: Es wird kälter, so erhöht die Heizung die Vorlauftemperatur Einstellbar sind Steilheit & Fußpunkt Aktuelle Einstellungen: Steilheit: 1,2 Fußpunkt: 25 °C Bild links: Bei 0°C erzeugt die Heizung also ~ 50 °C Vorlauftemperatur Folie 22 von 28 Webmontag, 09.05.2011 Steilheit 1,2 Fußpunkt 25 °C

23. Typischer Tagesverlauf Folie 23 von 28 Webmontag, 09.05.2011 Brauchwasser hat Vorrang Heizung erhöht Vorlauftemperatur Nachtabsenkung Gegen Abend wird es kühler

24. Temperaturzusammenhängebei Witterungsführung (Trend) Folie 24 von 28 Webmontag, 09.05.2011

25. Ausblick Was mehr… Webmontag, 09.05.2011 Folie 25 von 28

26. Charting mit Javascript/Flot/AJAX Reedkontakt & Zählermodul Magnet am Zählerrad 2 Kosten < 30 Euro Andere Zähler wie Wasser & Strom Wasserstandmessungin der Zisterne mitUltraschall Beta-DemoGasverbrauch in Euro Folie 26 von 28 Webmontag, 09.05.2011

27. Linkliste Meine Website: eulberg.info – Hier auch dieser Vortrag zum Download Guter 1-wire Shop in USA: www.hobby-boards.com 1-wire Shop in Deutschland: www.1-wire.de Jemand der 1-wire Temperatursensoren konfektioniert verkauft: www.stifft.de (anmailen) Software digitemp: www.digitemp.com Dtgraph: sourceforge.net/projects/dtgraph/ Haustechnikdialog Forum – alles Heizung, Solar, usw.: www.haustechnikdialog.de/ Google „1-wire“…. Folie 27 von 28 Webmontag, 09.05.2011

28. Suche/Biete Ich suche: Lokale Pythonistas die pydtgraph bzw. ein flexibles Dashboard mit mir bauen möchten die mich auf Speed bringen können mit Python & Web, bspw. Django Pycharm oder einer vergleichbaren IDE Python User(s) oder Group in der Nähe von Mainz Interessenten am Themenkomplex „Smart Home“ Eine Praktikantin / einen Praktikanten Ich biete: Gerne Antworten auf Fragen & Unterstützung bei dem vorgestellten Themenbereich Umfassende IT Interessen und Erfahrungen (Gesprächsstoff, Fragen, Antworten & Rat) Folie 28 von 28 Webmontag, 09.05.2011

29. Vielen Dank! peter@eulberg.info