Thermostatsteuerung Heizkörperlüfter

[PlusistMinus]

Hallo zusammen,
mein erster Post und gleich eine Frage!
Ich bin gerade dabei, unsere uralte Gasheizung durch eine Luft-Wasser-Wärmepume zu ersetzen. Für eine hohe Arbeitszahl (Verhältnis zwischen reingesteckter elektrischer Energie und abgegebener thermischer Energie) ist es wichtig, mit niedrigen Vorlauftemperaturen zu heizen. Erfolgreich erprobt hatte ich im letzten Winter das Heizen mit 45°C Vorlauftemperatur bei ordentlich Frost. Damit könnte man so gerade eben leben, aber weniger wäre besser. Die Heizkörper (Fußbodenheizung haben wir keine) brechen leistungsmäßig ziemlich zusammen wenn die Temperatur sinkt. Mehr herausholen kann man, indem man den Anteil der Konvektion an der Wärmeabgabe erhöht. Das kann man machen mit elektrischen Lüftern, es gibt auch direkt von den Heizkörperherstellern solche Lüfterheizkörper zu kaufen.

Ich möchte sowas lieber selber bauen für die vorhandenen Heizkörper. Ich habe dazu das Leiseste an Lüftern gekauft, was Pollin so zu bieten hatte, und die sind bei 12V wirklich schon sehr leise, bei 9V praktisch unhörbar. Sie haben zwischen 0,4 und 1,7W und ich würde mehrere brauchen pro Heizkörper, sagen wir 2 bis 5W, vielleicht 10W insgesamt pro Heizkörper. Die Vorlauftemperatur der Wärmepumpe würde ich so weit reduzieren, bis der letzte Raum gerade noch seine Zieltemperatur erreicht, wenn die Lüfter laufen. Bei der Temperatur werden dann natürlich erste Heizkörper die Unterstützung der Lüfter nicht mehr benötigen. Dafür würde ich gerne eine kleine Schaltung bauen, die bei einer einstellbaren Raumtemperatur die Lüfter abschaltet. Da ich etliche bauen müsste, wäre ein einfacher Aufbau praktisch, und die Schaltung sollte einen sehr geringen Stromverbrauch haben.
Eckdaten wären 12V, 5W, Versorgung über Steckernetzgerät, Lüfter haben sicherlich einen erhöhten Anlaufstrom, Zieltemperatur muss einstellbar sein, ganz einfach, ohne Mäusekino, Temperatureinstellung über Poti.

Hat jemand Interesse an dem Projekt und möchte seine Elektronikkenntnisse und Ideen einbringen?

[duese]

Erstmal willkommen bei den ganz normalen Leuten

Erste Idee dazu: Die Heizkörper werden ja schon einen Thermostat haben und so die Raumtemperatur regeln. Ich würd als Führungsgröße für die Lüfter erstmal die Temperatur der Heizkörper versuchen. Heizkörper warm -> Lüfter an. Dann muss auch die Raumtemperatur nicht an zwei Stellen (Lüfter und Heizkörper) verstellt werden.

Dafür gab es früher mal Bausätze für die Lüfterregelung in PCs. Obs die noch gibt, weiß ich net, aber wenn ja, könnte sowas passen.

[Mr_T]

Moin,

ich habe im Wohnzimmer einen viel zu kleinen Heizkörper und das letztes Jahr so gelöst, wie von Düse beschrieben:
Kleinen NTC in Schrumpfschlauch eingepackt und an das Rohr am Heizkörperventil geknotet, dazu einen LM358 (da geht jeder beliebige Wald-und-Wiesen OP-Amp) als Komparator beschaltet und dazu dann noch den billigsten FET, um schließlich ein Rudel PC-Lüfter zu schalten. Das ganze hängt an einem alten Laptop-Netzteil und braucht weniger als ein halbes Watt im Leerlauf, rund 8-10W wenn alle acht Lüfter schnurren.

Sobald mein elektronisches Thermostat das Ventil aufmacht und der Heizkörper warm Wasser bekommt, starten auch recht bald die Lüfter. Macht das Thermostat abends wieder dicht, gehen nach einigen Minuten auch wieder die Lüfter aus.

[Hightech]

Ein NTC, ein Darlington und ein Vorwiderstand sollten reichen.
Eventuell noch einen PNP für mehr Leistung.

[PlusistMinus]

Es gab für sowas schon mal Fühler, die an den Vorlauf geklemmt wurden, da konnte man abgreifen, ob der Heizkörper an ist.
Bei Wärmepumpe muss man gegenüber Verbrennern ganz anders denken: Früher hat man (in Deutschland) mit bärenstarker Umwälzpumpe knallheißes Wasser gegen sich schließende Thermostatventile gedrückt. Der Heizkörper war meist nur im oberen Bereich warm, der Durchfluss gering.
Die Wärmepumpe braucht viel Durchfluss und der muss auch gesichert sein, weil sie bei Temperaturen um den Gefrierpunkt den vereisenden Wärmetauscher abtauen können muss. Dazu nimmt sie einfach kurzzeitig viel warmes Wasser aus dem Heizkreis. Die Thermostatventile müssen daher überwiedend immer offen sein, die Temperatur wird über die Fernsteuerung der Wärmepumpe geregelt. Ideal wäre es, einen thermischen Abgleich durchzuführen, und die Volumenströme der Heizkörper über Stromregelventile so zu justieren, dass alle Räume wunschgemäß temperiert sind. Das würde ich hier im Altbau nur mit viel Aufwand vollständig hinbekommen. Mit einer Thermostatsteuerung der Lüfter bekomme ich aber das gleiche Ergebnis, indem ich immer die Heizkörper verstärke, die etwsa knapp dimensioniert sind. Eine Nachtabschaltung der heizung ist bei Wärmepumpe nicht mehr sinnvoll, weil sie sich am Morgen zu sehr anstrengen müsste, um das ausgekühlte Haus wieder aufzuheizen, und dabei in einen Arbeitsbereich mit sclechter Arbeitszahl. Eine Abschaltung bei Nicht-Heizbetrieb wäre also nicht notwendig, da laufe ich einmal rum und ziehe die Steckernetzgeräte raus.

Ich hatte mal nach Thermostatschaltungen geguckt, aber was ich gefunden hatte lief mit Relais und brauchte 35-65mA. Das sollte doch mit weniger gehen, oder?

Ein NTC, ein Darlington und ein Vorwiderstand sollten reichen.
Eventuell noch einen PNP für mehr Leistung.
==> Könntest Du mir hierfür einen Schaltplan malen und die Bauteile vorschlagen? Meine Elektronikkentnisse sind nicht so gut ausgebaut. Ich habe zwar schon einiges zusammengelötet, aber bei mir ist die Diode schon das kompizierte Ende des Bauteilspektrums...

[IPv6]

Ist zwar langweilig, weil ohne Strom und Elektronik, aber hast du schonmal über so einen simplen Raumthermostat mit Bimetall nachgedacht?
Einstellbare Temperatur, Stromverbrauch = 0.

[PlusistMinus]

Ist zwar langweilig, weil ohne Strom und Elektronik, aber hast du schonmal über so einen simplen Raumthermostat mit Bimetall nachgedacht?
Einstellbare Temperatur, Stromverbrauch = 0.

Klasse Idee! Langweilig ist hier gut, ich möchte ja gar nicht groß herumtüfteln und brauche auch keine speziellen Funktionen. Die Dinger gibt es richtig mit Gehäuse und vernünftigem Drehrad, ich kannte nur die nackte Ausführung aus den Untertischgeräten.
Das werde ich mal verfolgen. Ich muss jetzt nur noch entscheiden, ob ich den Eingang (z.B. mit Zwischensteckergehäuse) oder den Ausgang des Netzteils schalte.

nochmal gesucht: Gibt es sogar bezahlbar fertig zu kaufen:
https://www.ebay.de/itm/115044556448?ch ... A8QAvD_BwE

[Robby_DG0ROB]

Selbst die einfachen Bimetall-Thermostate haben in der Regel einen sog. Rückführ-Widerstand zur Beheizung eingebaut, da allein die Raumtemperatur viel zu langsam auf den Bimetalll wirken würde.

[Joschie]

Nebenbei gefragt, welche Hysterese soll das ganze dann haben?

Grüße
Josef

[m3rt0n]

ich hab bei mir stumpf solche bimetallschalter zwischen netzteil und lüfter geklemmt, fertig.

40'C wird für deine anwendung aber zu hoch sein.

[Gary]

Ich habe ja auch auf WP umgebaut..

Was mir mißfallen hat, die Heizkörper werden ungleichmäßig warm, in der Wärmebildkamera wie ein Dreieck. Da wo es rein läuft geht ein großer Teil nach unten zum Rücklauf.
Ich habe jetzt den Rücklauf umgebaut, oben links rein, unten rechts raus. Ein Heizkörper muss noch umgebaut werden, einer getauscht.

Wie viel das bringt weiß ich in ein paar Monaten.

[PlusistMinus]

Die Hysterese wird bei den Bimetall-Schaltern oft mit <1°C angegeben, das würde sicher gut ausreichen.

Das mit dem Rückführ-Widerstand wäre natürlich zu prüfen, ich kann gar nicht abschätzen, was für ein Stromverbrauch da zustande käme. Beim planen solcher Projekte bin ich immer ein Bisschen pingelig was diese kleinen Extra-Verbräuche angeht, denn das läppert sich ganz schön im gesamten Haushalt. Hier käme der Verbrauch ja de rRaumheiznug zugute, aber eben ohne den Verstärkungsfaktor der WP.

Unsere Heizkörper sind auch einseitig angeschlossen, ist der verbreiteste Anschluss. Mit wechselseitigem Anschluss bekommst Du dann eine Raute statt dem Dreieck! Aber sie wird mehr Fläche haben, also besser sein. Unsere Heizkörper sind teilweise noch uralte Gussheizkörper, da wäre es echt ein Akt, sie anders anzuschließen, und hinterher wären sie vielleicht noch undicht. Wir haben zum Teil auch profilierte Plattenheizkörper mit Anschluss von unten und interner Verrohrung. Mal sehen, was die Wärmebildkamera zeigen wird. Was ich schon mal mitnehme: Lüfter auf das Dreieck konzentrieren!

[Bastelbruder]

Selbst die einfachen Bimetall-Thermostate haben in der Regel einen sog. Rückführ-Widerstand zur Beheizung eingebaut, da allein die Raumtemperatur viel zu langsam auf den Bimetalll wirken würde.

Es geht eigentlich nicht um die Zeit, aber vielleicht doch. Die Hysterese des Kontaktfrosches muß nicht nur kompensiert werden, mit Hilfe der etwas übertriebenen Rückführung wird gleichzeitig auch eine laangsame PWM erzeugt die tatsächlich die Regelgeschwindigkeit beschleunigt und die Temperaturstabilität verbessert!

[jodurino]

Ist zwar langweilig, weil ohne Strom und Elektronik, aber hast du schonmal über so einen simplen Raumthermostat mit Bimetall nachgedacht?
Einstellbare Temperatur, Stromverbrauch = 0.

Klasse Idee! Langweilig ist hier gut, ich möchte ja gar nicht groß herumtüfteln und brauche auch keine speziellen Funktionen. Die Dinger gibt es richtig mit Gehäuse und vernünftigem Drehrad, ich kannte nur die nackte Ausführung aus den Untertischgeräten.
Das werde ich mal verfolgen. Ich muss jetzt nur noch entscheiden, ob ich den Eingang (z.B. mit Zwischensteckergehäuse) oder den Ausgang des Netzteils schalte.

nochmal gesucht: Gibt es sogar bezahlbar fertig zu kaufen:
https://www.ebay.de/itm/115044556448?ch ... A8QAvD_BwE

Moin
guck mal ob Du diese hier einsetzen magst, dann hast Du halt 9 Stück
viewtopic.php?f=17&t=20048

cu
jodurino

[ferdimh]

Achso, zur Schalteranordnung:
Auf jeden Fall nach dem Netzteil schalten!
Dem Netzteil werden derart viele Schaltzyklen nicht gut bekommen, und der Schalter wird den mächtigen Einschaltstromstoß des Netzteils auch nur mäßig vertragen.

[Zabex]

Ich habe ähnliches vor und mir 50 sehr leise Lüfter (15dB) besorgt. Im Frühjahr habe ich eine Versuchsreihe mit 8 von den Dingern unter der Heizung im Arbeitszimmer gemacht. Als Meßfühler DS18b20 an Arduino Nano. Der hat via RS232/USB die Temperatur an die Software HTERM.exe gesendet welche den Temperaturverlauf in Dateien aufgezeichnet hat aus denen ich dan Verlaufs-Grafiken erstellt habe.
Die Lüfter hängen gemeinsam an einem billig-Step-Down Wandler Modul (mit LM2596; kosten ca.1,25€), bei dem ich den Spindeltrimmer durch einen Widerstand und einen NPN-Transistor ersetzt habe. Die Transistor-Basis wird mit PWM über ein RC-Glied befeuert. Damit kann ich die Ausgangsspannung von 1.25 .. 13V per Software variieren. Ein zusätzlicher FET kann die Lüfter komplett abschalten.

Die Software schaltet die Lüfter bei 27°von AUS auf 6V (1°Hysterese) und gibt mit linearer Steigung ab 33° Vollgas. Alle paar Stunden wurden die Lüfter für ein paar Stunden abgeschaltet (Die genauen Daten habe ich nicht mehr im Kopf). Damit konnte ich in den Kurven sehen, um wieviel die Heizkörpertemperatur im Mittel tiefer ist, wenn die Lüftung aktiv ist. Ich bin mit der Auswertung der Aufzeichnungen von mehreren Wochen letztendlich auf 4°C Absenkung gekommen.

Ein Test im Wohnzimmer (WAF-Prüfung) ergab: Das flüsterleise Rauschen wird akzeptiert.
Im Herbst sollen dann alle Heizungen mit Lüftern unterfüttert werden. Die Elektronik wird dazu wahrscheinlich primitiver werden.
Als Hirn schwebt mir ein TINY85 Digispark vor (noch für unter 3€ zu haben). Der hat einen 5V Spannungsregler drauf und kann damit direkt an 12V hängen.
Rein analog möchte ich die ungenutzte Energie nicht verheizen (Darlington/FET) sondern wegschalten (Step-Down).
Direktes 12V PWM: Da machen diese Lüfter leider deutliche Geräusche. Geht gar nicht!

[Robby_DG0ROB]

Das mit dem Rückführ-Widerstand wäre natürlich zu prüfen, ich kann gar nicht abschätzen, was für ein Stromverbrauch da zustande käme.

Kaum mehr als 500 mW. Meist sind auch 2 verschiedene Widerstände verbaut, so dass der Betrieb an 230 V und z.B. 24 V möglich ist.

[Gary]

Ich habe überlegt einen Kabelkanal unten ran zu tüdeln, mit Magnet sollte reichen, oder Draht für ein paar Cent.

wenige 96mm Lüfter können doch mehr als viele 486er Lüfter.

[Roehricht]

Hallo,
die leiseten Lüfters sind Tangentiallüfter. Die können mei geringer Drehzahl schon ordentlich was Luftmenge.

73
Wolfgang

[Konsole]

Ich hab seit einiger Zeit eine Primitivlösung am großen WoZi-HK im Einsatz, bestehend aus drei 24V-Lüftern, einem 12V-Steckernetzteil und einem selbergebauten Zwischenstecker mit einer kleinen Stromversorgung und einem Netzrelais.
Der (elektrische) Thermostat ist ein Kapillarthermostat von weißnimmerwoher, dessen Rohr im HK in der Nähe des Vorlaufs versenkt ist. Der schaltet über den Zwischenstecker das StNT der Lüfter. (Ja, das flattert manchmal. Statt eines Funkenlöschglieds hab ich einen "Provisorium seit..."-Aufkleber angebracht)

Interessant ist dabei eigentlich nur, daß alle 1-2 Stunden das primitive Thermostatventil am HK aufmacht, die Lüfter 10, 20 Minuten laufen und dann wieder Ruhe ist. In diesen Pausen ist der HK auch nur lauwarm. Ich hätte ein eher schleichendes Verhalten erwartet, ist ja so ein Wachsthermostatventil am HK.

@plusminus: Welche Lüfter vom Pollin hast Du denn? Ich wollte meine Sägen endlich mal durch was Nervenschonenderes ersetzen.

Ich hab die Lüfter einfach oben auf den HK gelegt, sodaß sie nach unten durchblasen. Die fertigen HK blasen aber wohl eher vom Boden nach oben. Gibts da Argumente für eine bestimmte Richtung?

[duese]

Ja, die Thermik geht nach oben. Wenn Du nach unten bläst musst Du mit den Lüftern erst die Thermik aufheben und noch nach unten blasen. Von unten unterstützen sich Thermik und Lüfter gegenseitig.

[PlusistMinus]

Super, da ist ja schon eine richtige Diskussion mit vielen ideen in Gang gekommen. Ich versuche mal, einzeln darauf einzugehen:

Die Güte der Regelung: Ideal wäre natürlich ein PID-Regler mit ganz enger Anbindung an die Raumtemperatur. Auch eine Drehzahlsteuerung wäre nett, damit die Lüfter nicht am Schaltpunkt abrupt und hörbar ein- bzw. ausschalten. Aber für mich wäre auch ein einfacher und nicht allzu teurer Aufbau von Vorteil. Die Erfahrung mit digitalen HK-Thermostaten hat gezeigt: Für meine Frau zu kompliziert, mein Sohn hat nicht den Antrieb sich damit auseinanderzusetzten. Folge: Die Automatik wird irgendwie sabotiert und umgangen...
Von daher wäre so ein einfacher Drehregler wie am Herd das Beste. Viel soll da auch gar nicht rumgestellt werden dran.

jodurinos Hailin-Thermostate: Die wären überwiegend schon zu kompliziert zu bedienen, aber danke für das gute Angebot!

Nach dem Netzteil schalten: Danke, dann mache ich das mal so, Der Standby-Verbrauch der Steckernetzteile ist ja auch relativ gering. Hat das mal jemand ordentlich gemessen?

Lautstärke: Meine Lüfter sind bei 12V schon ungewöhnlich leise, im Schlafzimmer würde ich sie so aber nicht laufen lassen. Es ist vermutlich sinnvoll zumindest in einigen Räumen noch eine Regelung der Drehzahl vorzusehen, vielleicht einfach über ein Drahtpoti?

Rückführwiderstand gute 500mW: Das wäre ja akzeptabel. Vorteil der Lösung ist die Einfachheit und man bekommt gleich ein Gehäude mit Drehrad und Skala.

Bau von Lüfterkästen: Wir haben Guss-Gliederheizkörper und Plattenheizkörper. Bei den Plattenheizkörpern würde ich die Luft von unten nach oben führen um nicht gegen die natürliche Konvektion anzuarbeiten. Der Lüfter kann entweder oben oder unten sitzen. Ein Thema ist noch das Verwirbeln von Hausstaub und das Verschmutzen der Lüfter. Irgendeine Form von Gitter muss da wohl in den Luftstrom. Vielleich so geformt, dass man es zum Reinigen in die Spülmaschine tun kann.
Als Material würde ich etwas empfehlen, das akustisch dämpfend ist. Also keine Fichtenholzdecke einer alten Gitarre, sondern MDF-basiertes Laminat, ähnlich wie die Spanplatte im Boxenbau. Ein Kabelkanal wäre wohl auch eher laut. Die Lüfter werden mit der Zeit und zunehmender Verschmutzung sicherlich auch lauter.
Bei den Gliederheizkörpern muss ich erstmal den luftführenden Schacht herstellen, vermutlich eine Platte davor.

Ich habe diese Lüfter gekauft:
Sunon Axiallüfter HA50151V41000UA99, 50x50x15 mm, 12 V- 94-320709 13 2,86EUR 37,18 EUR
Sunon Axiallüfter HA92251V4-999, 92x92x25 mm, 12 V- 2 94-320524 10 3,24EUR 32,40 EUR
PC-Lüfter, EASYNOVA, Pro-8025, 80mm 3 94-704233 10 2,50EUR 25,00 EUR
PC-Lüfter, EASYNOVA, Pro-1225, 120mm 4 94-704234 10 2,99EUR 29,90 EUR

[Später Gast]

Direktes 12V PWM: Da machen diese Lüfter leider deutliche Geräusche. Geht gar nicht!

Wo war die PWM frequenz? Wenn man mit der über 20kHz geht, sollte das kein Thema sein. Hatte das mit ner LED Beleuchtung, die von nem Digispark gesteuert wird. Mit dem orschinol Bootloader mit soft-usb hats funktioniert, dann hat der sich selbst gelöscht und ich musste was anständiges draufspielen, da ich nur Kopierpasten-Programmierung beherrsche und keinen Peiler von timern und wie man sie manipuliert habe, piepst jetzt wieder das Netzteil. Dafür löscht er sich jetzt nicht mehr von selbst. Meh.

[ferdimh]

Das Problem mit dem PWMen modernerer Lüfter ist, dass sie zu intelligente Elektronik enthalten, die nicht mag, schnell geschaltet zu werden. Man MUSS also mit der PWM in den Hörbereich gehen - und dann wirds scheiße.
Unabhängig davon halte ich das PWMen von elektronisch kommutierten Lüftermotoren in keinem Fall für eine gute Idee, auch wenn es wegen scheinbarer Effizienz gerne gemacht wird. Blöd nur, dass bei üblichen - relativ niedrigen - PWM-Frequenzen eben keine Glättung des Stromes erfolgt, sondern die Regelung nur dur eine Steigerung der Verluste im Motor erfolgt.

[Später Gast]

Also so 120er PC Lüfter wie die Arctic F12 pwm sind doch sogar explizit für PWM ausgelegt und im Rechner hört man auch nichts von Piepsen. Spart man sich wahrscheinlich sogar noch den FET, weil der nen extra Eingang für das PWM-Signal hat.
Aber ich bin eh immer furchtbar naiv und muss dann hinterher feststellen dass alles gar nicht so einfach ist. Hab auch ne mit uschall gepwmte Heizwendel in Betrieb, die gibt bei nicht perfekter Klemmung und Lastwechseln gerne resonante Quietscher ab.

Hab f12er ohne PWM Eingang Zuhause rumliegen und mach mal nen Test, wenn ich wieder da bin. Verluste müssten sich ja messen lassen.