Split-Klima Hack: Heizblockierer gegen Takten

Wärme - Klimatisierung - Dämmung Heizen, Kühlen, Klima, Warmwasser
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Hab jetzt mal eine Idee umgesetzt, um das Takten der Anlage noch weiter zu reduzieren.

Zur Vorgeschichte: Seit etwa einem Jahr hatte ich den Innenraum-Sensor der Mitsubishi Heavy SRC schon nach außen verlegt, etwa 2m Kabel dran und in einem Regal platziert. Der Sensor ist auch etwas umgebaut, 10K NTC statt 5k und parallel ein 25 K Spindeltrimmer, so dass ich wieder auf 5k komme. Das verdoppelt schonmal die Hysterese, die bei der SRC extrem gering ist, was zum häufigen Takten führt. Sensor steckt auch in einer Styrodurbox, in der auch noch ein paar Glaskkugeln sind als thermisches Gewicht, um die Trägheit zu erhöhen.

Das klappte schon alles recht gut. Taktete dann etwa noch 2-3 mal die Stunde.

Jetzt wollte ich das Takten in der Übergangszeit noch weiter reduzieren. Und zwar mit folgender Technik: Ich lasse die Anlage normal z.B. 30min heizen. Nach 30 min wird die Styrodurbox durch einen Heizwiderstand etwas aufgeheizt und darüber auch der Sensor. Damit schaltet die Anlage ab. Ich lasse nun die Box 30min beheizen, womit die Anlage definitiv nicht heizen wird. Über die Heizzeit kann ich die Anlage sozusagen für beliebige Zeit blockieren, damit sie nicht heizt. Wird der Heizwiderstand abgeschaltet, fängt die Anlage dann nach einer gewissen Trägheitszeit wieder an zu heizen.

Man könnte auch sagen, dass die Anlage zeitliche Slots bekommt, wo sie heizen darf.

Ziel sollte sein, dass sie in der Überganszeit nur einmal stündlich für vielleicht 10-20 min einschaltet und auf niedrigster Modulation läuft. Mit diesem Konzept kann man das problemlos erreichen.

Andere haben das durch Hausautomatisierung über Software umgesetzt, in dem sie nach einem Ein-Takt die Soll-Temperatur einfach 2 Grad runter setzen für eine definierte Zeitspanne.

Ich wollte eine reine Hardware-Lösung, die im Grunde auch universell für jede Anlage so funktioniert. Das auch deshalb, weil meine Geräte gar kein WLAN haben und ich keine Heimautomatisierung aufsetzen wollte.

Realisiert habe ich jetzt mal einen ersten Prototypen mit einem ATTINY Prozessor und etwas Programmcode. Ich kann 2 Zeitfenster einstellen, zuerst eine Phase, wo der Heizwiderstand aus ist und die Anlage normal heizt. Eine zweite Phase, wo der Heizwiderstand heizt und damit die Anlage blockiert bzw. zum Abschalten zwingt. Beide Zeitfenster laufen dann fortwährend nacheinander ab (1-2-1-2….1-2). Die beiden Zeitfenster kann ich jeweils zwischen 10-60min einstellen.

Heizwiderstand ist ein 100 Ohm, der mit etwa 4 V betrieben wird. Das passte ganz gut, macht einen Strom von 40mA und eine Leistung von 160 mW. Das reicht, um die Styrodurbox je nach Zeitdauer auf bis etwa 4 Grad über Raumtemperatur aufzuheizen.

Natürlich könnte man das auch viel einfacher gestalten, also z.B. nur einen Heizwiderstand auf einen noch im Gerät liegenden Sensor montieren.

Heute erster Testbetrieb. Sieht schon ganz gut aus. Kleine Herausforderung ist die starke Trägheit des ganzen Systems. Schaltet der Heizwiderstand ab, dauert es noch 20-30 min, bis die Temperatur hinreichend in der Box runter gegangen ist, so dass die Anlage wieder startet. Geht also jetzt noch viel ums Feintuning und passende Heizzeiten finden.

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Wäre es da nicht wesentlich einfacher, wenn das AG in einer Schukosteckdose steckt, einfach einen Timer zwischen zu schalten der Pauschal 30min AN und 30min OFF schaltet?

Alternativ einen Shelly zwischen AG und Stromquelle und den Shelly in die Hausautomatisierung (wenn man sie denn hat) einschleifen und die Puls-Pausenverhältnisse wären einstellbar.

Weitere Alternative, einen Shelly zwischen AG und Stromquelle und im Shelly einen Zeitplan für die Puls-Pausenverhältnisse hinterlegen.

Mir scheint diese Hardwarelösung doch ziemlich aufwendig :thinking:

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Ist das nicht etwas hart für die Anlage, wenn man die Stromzufuhr ganz kappt?

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Keine Ahnung, war nur so eine Idee :slightly_smiling_face:
Das ist natürlich keine Lösung für die Daten-Monks unter uns :winking_face_with_tongue:

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Ganz Aus /Ein schalten könnte noch mehr Probleme verursachen, je nachdem wie sich die Anlage beim Kaltstart verhält.

Ich würde den Sensor in ein Metallgehäuse packen, so wie es früher auch bei den Heizkörperthmerostaten gemacht wurde.

Zweiter Lösungsansatz ein Relais mit Wechselkontakt, auf dem NC den richtigen Temperaturfühler auf dem NO einen Widerstand der ~25°C entspricht. wenn nicht geheizt werden soll Relais schalten und mit der höheren Isttemperatur wird nicht mehr geheizt. Könnte ggf auch mit einem Shelly umgesetzt werden.

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Anlage hart ausschalten sollte man nicht machen. Einerseits schlecht für die Anlage, andererseits verliert sie selbstlernende Parameter des Reglers.

Ja, das kann man durchaus überlegen. Du meinst als Emulation des Sensors, vermute ich. Nachteil ist, dass man direkt elektrisch in die Elektronik der Anlage eingreift. Macht man da Fehler, schießt man sich vielleicht die Anlage ab. Sehr schlecht, wenn das die einzige Heizung ist, auf die man angewiesen ist. Insofern finde ich diese isolierte Beeinflussung besser.

Ja, das ist immer so eine individuelle Sache. Viele haben eine Hausautomatisierung laufen und da kann man das ja direkt darüber machen. Andere haben sowas nicht und vielleicht kein WLAN, aber irgendeine Prozessor-Plattform, wo sie schnell was zusammenprogrammieren können. Es ist ja nur etwas Programmieraufwand, die Hardware ist ja ganz simpel.

Insofern war das jetzt einfach mal eine Anregung für eine Möglichkeit, das Problem zu lösen.

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Hallo,
klingt nach ner gute Idee. Ich würde sie weiter enwickeln. Statt Relais mit Wechsler einfach nur einen Festwiderstand parallel zum NC dazu schalten, dann sinkt der Gesamtwiderstand und die Maschine “denkt” es sei warm genug und schaltet ab. Da nur winzige Ströme fließen, sollte es statt einem mechanischen Relais auch mit einem Optokoppler gehen. Dann muss kein Strom verheizt werden und die Phase der Abkühlung im Innenraum der Box entfällt.

Ciao

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Also nur als ernstgemeinte Frage: Du kannst zwar nicht mit WLAN zugreifen, aber was ist, wenn du die Fernbedienung missbrauchst?

Die Fernbedienung auslesen halte ich für zu schwierig (für mich). Aber die Taster darauf kann man sicher mit nem Tiny oder dergleichen kurz antippen lassen. Somit könntest du mit einer Abfolge die Anlage einschalten lassen, dann auf niedrigste Stufe einstellen lassen, und ausschalten wann immer du willst. Du kannst auch dann mit einem externen Thermometer dem Tiny mitteilen, dass es warm genug ist, dann schaltet der die Anlage wieder aus. Etc. pp.

Letztlich wäre das dann vielleicht 10 Tasten (weiss nicht wieviele da dran sind) brücken mit nem Tiny. Die Fernbedienung in Reichweite der Klima.

Was meine Klima macht: Wenn man irgendwas verändert piept die. Würde mir pers. schon auf den Senkel gehen wenn die immer piept wenns an und aus geht.

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Ja, das wäre ein weiterer möglicher Ansatz. Für mich wäre es jetzt konkret deutlich komplizierter, aber es gibt bestimmt Leute, für die das genau der richtige Ansatz ist. Vorteil ist, dass man auf diese Weise noch viel mehr anstellen kann.

Ja, nette Idee. Man müsste schauen, wie die Maschine sich verhält, wenn man einen Sprung im Sensorwiderstand hat. Meine Anlage verhält sich öfters mal merkwürdig und anders, als ich es erwarten würde. Das scheint kein einfacher Regler zu sein, sondern da gibts wohl irgendwie noch schwer durchschaubare Einflussfaktoren. Da kann man durchaus Überraschungen erleben, aber das wäre ein interessanter Versuch.

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Moin @win
du willst ein Überschwingen der Regelung erzeugen. Statt der eingestellten z.B. 20 Grad Raumtemperatur soll die Anlage laufen, bis 22 Grad erreicht sind. Das Überschwingen geht dann auch nach unten, d.h. die Anlage beginnt erst bei 18 Grad mit dem Heizen. Das wäre vielleicht zu kühl. In deinem derzeitigen Aufbau kannst du die Abweichung Delta T nur über die Anzahl der Glaskugeln beeinflussen und vermutlich ist die Abweichung Richtung warm und kalt gleich hoch (je 2 Grad). Der Verlauf der Raumtemperatur wird dann wie eine Dreick Kurve verlaufen. Willst du diese Kurve nur “flacher” einstellen, z.B. ± 1 Grad, dann senke die Anzahl der Glaskugeln. Das müsste gehen. Wenn du jedoch +2 und -0 Grad erreichen willst, dann wird der parallel geschaltete Widerstand helfen. Dann wird bei voreingestellten 20 Grad der Raum auf 22 Grad aufgeheizt, dann die Heizung abgestellt und bei 20 Grad springt sie wieder an. Wahrscheinlich erreichst du ähnliches, wenn die Soll Temp auf 21 Grad gestellt wird und deine NTC Box mit wenig Glaskugeln ein Überschwingen von nur 1 Grad verursacht. Das ist ein Versuch wert und alles Weitere ist wohl “in die Glaskugel schauen”. Viel Spaß beim Testen.

L.G.

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Anders: Ich will, dass die Anlage nur etwa 10-15min pro Stunde heizt und den Rest der Zeit pausiert. Diese 10-15 min reichen derzeit, um die gewünschte Temperatur im Raum zu halten. Deshalb erwärme ich den Sensor, damit die Anlage denkt: “Ist warm genug, brauche nicht zu heizen.” Im Grunde erzeuge ich einen Heiz-Slot von 15min, die restlichen 45min ist das Heizen gesperrt.

Klar, die andere Strategie ginge genauso: Einfach noch deutlich mehr Trägheit, so dass sie darüber nur einmal die Stunde heizt. Da gibts aber diverse Probleme. Erstmal ist mein Styrodurkasten mit vielleicht 5x6x4cm Innenfläche schon voll mit Glaskugeln. Zum anderen kann noch mehr Trägheit dazu führen, dass die Anlage zu wenig Anstieg sieht und dann die Leistung hochfährt.

Deshalb kam mir die Idee mit dem Heiz-Slot und der Rest der Stunde wird gesperrt.

Bei diesem Verfahren bräuchte ich eigentlich diese hohe Trägheit auch nicht, die könnte ich deutlich reduzieren. Also z.B. alle Glaskugeln wieder raus. In die Richtung teste ich das auch nochmal.

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Na dann wäre ich geneigt, mit Optokoppler und NE555 eine reine Zeitsteuerung zu machen. Wahrscheinlich hat deine Maschine eine Propertional - Integral - Differenzial Regelung (kurz PID). Damit hatte ich bei meiner Pelltheizung zu kämpfen. Dort kann man die einzelnen Faktoren einstellen. Meine Versuche, die Faktoren zu berechnen, waren gescheitert. Also habe ich herum probiert, bis es passte. Das wird bei deinem System wohl auch zielführend sein. Sollte die Maschine zu heftig reagieren, dann kannst du den parallelen Widerstand erhöhen. Damit sinkt die Differenz zwischen Soll und dem vorgegaukelten Ist, so dass der D Anteil der Regelung weniger stark eingreift.
Nur mal so als Idee.:grin:

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Ein einfacher PID scheint das nicht zu sein. Ich hab sehr oft wechselndes Verhalten, was nicht diesem Verhalten eines normalen PID entspricht. Es sieht auch so aus, dass die Anlage ein wenig lernt, also von den Reaktionen der Vergangenheit den Regler anpasst.

Ich denke aber schon, dass die Basis ein PID-Regler ist, wo dann noch einiges anderes drübergelegt wurde.

Genau, das könnte ein Problem werden. Damit die sicher abschaltet, werde ich so um 2 Grad anheben müssen. Wenn die dann wieder zuschalten soll und ich den Widerstand abschalten, springt die für die Anlage 2 Grad zurück. Das könnte dazu führen, dass die dann extrem reinpowert. Aber das muss man ausprobieren. Es kann sein, dass das problemlos klappt.

Das Regler-Verhalten wird man bei jeder Anlage herausfinden müssen und nicht selten gibt es Überraschungen.

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Schaltuhr! Für die elektronische nicht begabten einen Vorschlag der genauso den einfachen Zweck erfüllt aber praktisch gleich funktioniert.

Ich betreibe meine 30 Jahre alte Warmwasser Wärmepumpe über eine altmodische mechanische Stecker Schaltuhr im Sonnen Fenster wo sonst nix läuft. Die hat 1/4 Stunden Rasten.

Genau so eine Schaltuhr wäre hier der Timer. Wobei sich damit auch eine extra Absenkung für einfache Klimaanlagen realisieren läßt.

Also pro Stunde 4 Reiter. Kosten etwa 5 bis 10 Euro im Baumarkt.

Daran wird ein Stecker Netzteil gesteckt. Z.B. USB, egal. Harte Typen nehmen einfach ein Netzkabel.

Ans Ende kommen zwei (Feder) Klemmen.

Als Heizelement tuts ein üblicher Widerstand der am besten direkt isoliert ans Heizelement fixiert, geschrumpft, wird.

Entweder man tauscht die Widerstandswerte passend aus oder man setzt einen Einstellregler bei wenig Leistungsbedarf davor. Ich denke es reichen direkt montiert ein paar mW. Also 5 V um 1 KOhm.

An 230 V durchaus 1 MOhm. Zwei Widerstände in Serie sind empfehlenswert. Vorsicht!

Vorteil der direkten Montage ist eine kaum verzögerte Reaktion des Thermoelementes.

Die Schaltuhren haben die Funktion Ein/Uhr/Aus

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Direkt montierte Heizwiderstände an Tiny und Co können richtig angepasst, also nur 1- 2 Grad heizen, einfach mit einer Batterie oder Akku vermutlich die Heizsaison durch laufen.

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Super Idee, ich liebe diese einfachen Sachen, die jeder sofort umsetzen kann. Braucht dann nur ein kleines 5V Steckernetzteil (USB-Lader), Stecker abgeschnitten und ein 100 Ohm Widerstand angelötet. Und dann macht man z.B. einen 15min Heizslot und 45min Aus-Slot. Natürlich dann die komplette Runde des Rades so eingestellt.

Das hatte ich auch probiert, wenn man sehr stark runter will mit der Heizleistung, muss man wirklich Sensor + Heizwiderstand zusammen sehr gut dämmen. Dann kann man es evtl. mit reinem Akkubetrieb schaffen, also z.B. 3 AA-Akkus.

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Den ATTiny zwischendurch in den Schlaf schicken spart auch noch, sonst braucht der um 1 mA.

Eine 18650 LiIon ist eigentlich perfekt

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Ich betreibe den ATTiny oft mit 128 Khz internem Takt, da zieht der nur 50-70 µA. Ich schicke den dabei natürlich in den Sleep-Modus und wecke ihn alle paar ms wieder auf, damit er schauen kann, ob es irgendwas zu tun gibt.

LiIon - da mache ich einen Bogen herum, aus Brandgefahr. Da ist mir NiMH AA lieber.

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Bei einer LiIon Zelle kann fast nix passieren. Ist hier auch nur im Entlade Modus.

Kritisch wird es im Verbund, Balancer Versagen.

Aber speziell bei AA(A) ist NiMh sowieso überlegen