Bauheizung 2.0 - oder "wie verbrate ich jedes Watt sinnvoll im Rohbau"

anon43476078 · 28. November 2022 um 18:12

Hi Leute,
nachdem meine reine DC-Widerstandsheizung (Thread im Heizungsbereich) im Rohbauhaus läuft (halt ineffizient) plane ich die nächste Stufe um meine Module bereits vor der E-Installation sinnvoll zu nutzen. Und wie Andreas immer so schön sagt "...und das richtig günstig!"
Diesmal mit WR (so er denn bald kommt).

Ich möchte eine "Gering-Einspeisung" (annähernd) realisieren, aber nicht durch Abregeln, sondern indem ich den Saft im Haus verbrate.

Also folgende Idee:

Der WR spricht RS485. Ein Arduino liest über RS485 (Adapterboard kostet 3€) in sinnvoller Frequenz (ich sag mal alle 20 Sekunden) die aktuelle Leistung (AC) des WR aus.
Ausgangsseitig hat der Arduino 8 Relais hängen (jedes Relais schaltet 250V 10A). Relaisboard: 8,49€

An den 8 Relais hängen jetzt wie folgt ohmsche Widerstände in Form von "Verbrauchern die bei mir noch so rumliegen".
R1: Glühbirne 30W
R2: Glühbirne 60W
R3: Heizbirne (DDR Bestand): 125W
R4: Heizbirne (DDR Bestand): 250W
R5: Heizbirne (DDR Bestand): 500W
R6: alter Heizlüfter auf Stufe 1: 1000W
R7: alter Heizlüfter auf Stufe 2: 2000W
R8: altes Heizregister: 2200W
alles natürlich "ca." Werte - aber hinreichend genau.
So, jetzt habe ich also "8bit" Auflösung - also 256 schaltbare Kombinationen (inkl. "0" -aus)

Die Kurve zeigt die 256 Schaltkombinationen, und dass ich mit 8 Verbrauchern relativ linear Leistungen zwischen 30W und 6,1KW schalten kann. Yeah!
Ich würde mich hier dann (das teste ich) auf eine sinnvolle Auflösung beschränken (zB. in 200W Stufen schalten - das wären immer noch 30 schaltbare Kombinationen, reicht vielleicht) Mal sehen.

Der Arduino fragt nun also in seinem Loop nach der aktuellen Leistung des WR (sagen wir mal alle 20 Sekunden)

Jetzt nur noch je nach momentaner Leistung Relaiskombinationen schalten (Pins gegen ground oder high, je nach Relaisboard)

Arduinos habe ich da, die Verbraucher liegen rum. Gesamtkosten also: 8,49€ + 3€ für die zwei Boards.

Ich bin auf eure Meinungen und Anregungen gespannt. Habe ich was übersehen? Ist es wirklich so einfach?
Immerhin gibt es in dieser Rubrik ja keine Denkverbote!

Hinweis: Ich weiß, dass man den WR nicht an den Baustrom hängen darf. ich weiß dass man dies und das und was weiß ich nicht darf. Ich weiß ich bin ein böser Mensch.
Ich weiß, dass Strom mich lebensgefährlich umbringen kann. Ratschläge in die Richtung sind gut gemeint aber sollen bitte nicht das Thema überschatten.

Gruß
schorsch

manfred-p · 28. November 2022 um 18:58

Na, das gibt ja ein geklapper {green}

Für die ersten 4 Relais würde ich dir eine PWM oder Phasenanschnitt- Steuerung nahelegen.

Für die anderen 4 würde ich dir SSR s anraten.

Die Haltbarkeit dieser Billigprodukte ist sicher nicht für diese Anwendung ausgelegt.

win · 28. November 2022 um 21:43

Nette Idee, diese 8-Bit Heizlösung. ?

Halte ich für realisierbar. Und wenn ein Relais nach 6 Monaten verklebt, installierst du eben ein neues Bord. Kostet doch nichts.

Wie das genau softwaremäßig funktioniert, würde mich interessieren. Programmiere zwar schon seit vielen Jahren Mikrocontroller, aber von arduino hab ich null Ahnung. Vermutlich gibts da eine Menge Software-Bibliotheken, so dass man nur noch ein wenig Kitt drumherumbasteln muss.

anon43476078 · 29. November 2022 um 08:25

Danke für eure Tips und Gedanken dazu!

Gute Idee, gefällt mir, aber mir zu aufwendig + Hardware kaufen. Die Idee ist, eine Realisierung mit nahezu vollständigem "ist ehh da" Krempel.

Ja, das ist ein guter Tipp - zumal da auch die Schaltströme niedriger sind, kann man evtl direkt von den PINs speisen, oder?

Dachte ich mir eben auch so - probieren kann man es ja erstmal mit "billig" - es besteht keine Gefahr wenn es nicht mehr schaltet, außer dass ich Netzstrom verheize bzw. es eben nicht an geht. Aber bei AC schalten ist das doch mit dem Verkleben garnicht das riesen Problem dachte ich, oder?

Das weiß ich auch noch nicht, ich weiß nur dass es nicht zu schwierig sein wird. Zusammenbasteln von verschiedenen Projekten.
Es gibt zB. "Growatt2mqtt" auf github - da kann ich die ganze RS485 Portion sicherlich raus filetieren.
Wenn du dich mit Microcontrollern auskennst, sollte Arduino für dich ein Klaks sein. Die IDE sowie der Code/Syntax sind wirklich gut und einfach zu benutzen und zu verstehen.

anon43476078 · 29. November 2022 um 08:26

Ich werde aber etwas Komplexität heraus nehmen, und gröbere Schaltpunkte (und damit auch deutlich weniger Schaltvorgänge) in Kauf nehmen.
Wenn ich Relais 1-3 direkt streiche, dann kann ich mit "5bit" in 250W Schritten schalten. Ich denke das reicht auch noch völlig aus, oder?

win · 29. November 2022 um 12:26

Verklebte Relaiskontakte hat man auch bei AC sehr häufig. Wir haben mal in unserer Firma alle Computer mit relaisgeschalteten Stromsparsteckdosen ausgestattet. Innerhalb von einem Jahr hatten fast alle 50 Steckdosen verklebte Kontakte. Die meisten konnte ich regelmäßig wieder retten, in dem ich einmal unsanft damit auf den Boden gehauen habe.

Es sind vor allem hohe Einschaltströme, die man durch die Kondensatoren bei Computern hat. Bei Heizlampen hast du allerdings auch sehr hohe Einschaltströme, weil da die Wendel noch kalt ist.

Einfach ausprobieren, vielleicht geht alles gut.

anon43476078 · 29. November 2022 um 12:34

Hey, woher kennst du mein Lebensmotto?
Das kommt direkt nach "Falsch machen kann ich es auch alleine!" {green}:sweaty:

manfred-p · 29. November 2022 um 12:56

Der Gesammtstrom der Pins sind begrenzt.

Bedeutet, ein einzelner Pin kann einen bestimmten max Strom. Aber es dürfen nur wenige Pins mit max Strom belastet werden sonst ist das gfür den Arduino zuviel. Diese Relais habe ich auch im Einsatz gehabt für einen passiven Balancer.

Es waren natürlich nur ganz wenig schaltvorgänge. Trotzdem war von den 8 Relais (24V Akku) eines nach einem Jahr defekt.

Die SSR können direkt an die Pins. Zumindest die die ich Einsätze.

Bin gespannt wie das Auslesen geht. RS485 hab ich mal vor Jahren etwas gemacht...

Aber fast alles vergessen

anon43476078 · 29. November 2022 um 13:02

Interessant! Also wirklich auch nur mit + und - eine Spannung anlegen?? Normal sitzen die Relais ja auf Boards mit 3 Pins (Spannung + und - sowie ein Schaltpin)

Gut, also ein altes 5V Handynetzteil hätte ich noch übrig zur Versorgung des Relaisboards.

anon43476078 · 29. November 2022 um 13:04

Dafür werde ich mich sicherlich hier bedienen. Die Modbus-Seite ist ja hier quasi schon fertig implementiert.

manfred-p · 29. November 2022 um 14:32

An 4 die Masse

An 3 den Auspangspin .... fertig

chixlol · 29. November 2022 um 19:31

Moin, da will ich mit meinem ersten Beitrag auch mal meinen Senf dazu geben.

Ein sehr ähnliches Szenario hatte ich bereits mal umgesetzt mit fast genau dem gleichen Setup.

Ich hatte ein ESP32 NodeMCU Board welches ich mit Arduino programmiert habe. Zum Schalten der lasten habe ich ich fast das gleiche Relais-Board verwendet wie du es gepostet hast. Meins war jedoch auf 3,3V Steuerspannung ausgelegt, da der ESP32 nur 3,3V kann.
Je nachdem in welches Datenblatt man guckt, wird angegeben dass der ESP32 pro I/O Pin 15 oder 40mA kann. Die Relais habe ich mit ca 10mA konstanter Stromaufnahme pro Channel gemessen, also alles im Rahmen. Da sollten auch alle "größeren" Arduino Chips/Boards keine Probleme mit haben. Problematisch könnte es werden wenn du wirklich alle 8 Relais gleichzeitig schaltest.
Davon abgesehen würde ich aber mindestens die 30 und 60W Birnen aus der Planung rausschmeißen, wahrscheinlich sogar die 125W. Die werden nur alle Paar sekunden vor sich hin klackern und kaum einen Unterschied machen. Die Relais würden auch sehr schnell verschleißen bei so vielen Schaltvorgängen. Mit 5 schaltbaren Widerständen hast du mehr als genug Schaltmöglichkeiten.

Darüberhinaus würde ich in die Software eine Hysterese implementieren, um nicht bei den kleinsten Lichtänderungen die Relais an- oder aus zu schalten. Die Anzahl an Schaltzyklen MUSS so niedrig wie möglich gehalten werden. Vor allem durch das Schalten der 2kW Heizlüfter unter Last kannst du die Relais Boards sonst regelmäßig tauschen.

Als kleinen Erfahrungswert kann ich dir auch nur mitgeben anstatt eines 8-Kanal Boards lieber 2x4 oder 4x2 Boards zu benutzen. Oder halt 2x2-Kanal und ein 1-Kanal Relais-Board falls du dich dazu entscheidest auf die 3 kleinen Widerstände zu verzichten.

anon43476078 · 30. November 2022 um 09:11

Danke für eure tollen Tips und Erfahrungen. Also ich werde erstmal mit dem Billigboard anfangen. Kleinster Verbraucher wird 500W sein.
Damit sind es noch 11 verschiedene Lastpunkte, die ich schalten kann.

500 = 500 1000 = 1000 2000 = 2000 2000 = 2000 1500 = 500 + 1000 2500 = 500 + 2000 2500 = 500 + 2000 3000 = 1000 + 2000 3000 = 1000 + 2000 4000 = 2000 + 2000 3500 = 500 + 1000 + 2000 3500 = 500 + 1000 + 2000 4500 = 500 + 2000 + 2000 5000 = 1000 + 2000 + 2000 5500 = 500 + 1000 + 2000 + 2000

Eine Hysterese würde ich denke ich einfach über eine geringere Frequenz des Codeloops abbilden.
Sprich -> ich frage nur alle 5 Minuten die Leistung ab und schalte entsprechend. Mehrmals pro Minute ist sicherlich Quatsch.
Aber dazu ist der Thread ja da, dass man die Idee weiterentwickelt.
Noch dazusagen muss ich, dass es sich keinesfalls um eine langfristige Lösung handelt! Wenn die Komponenten das eine Wintersaison lang durchhalten, wäre das schon ausreichend. Die Verbraucher kann man auch als typische Sperrmüllfunde bezeichnen, alter Heizlüfter usw. wie man es am Strassenrand immer wieder sieht Das macht den Reiz des Projektes für mich auch aus. Es soll aus Bestandsgerümpel gebaut sein.

emptysoft · 30. November 2022 um 09:35

Überlege Dir, ob Du alles selber programmieren möchtest, oder dafür eine Hausautomatisation verwendest. Ich verwende OpenHAB und mit den Rules kann man echt viel machen (und wenn Du dann einziehst, hast Du ein smartes Haus {green}:face:

manfred-p · 30. November 2022 um 13:30

Da du ja den Überschuss " verbraten" möchtest, würde ich alle ca. 30 Sek. abfragen. Die Leistung reduzieren sofort und die Leistung erhöhen, wenn diese mindestens die Zeit ( Counter) X anliegt.

Ich gehe mal davon aus, dass die Anlage am Netz hängt.