Smarte Poolsteuerung

Corona sei Dank, haben wir seit letzten Jahr ein Pool im Garten stehen (statt 2 Wochen Griechenland...). Natürlich darf auch, um die Badesaison zu verlängern, eine Poolheizung nicht fehlen. Damit das alles reibungslos miteinander funktioniert, habe ich eine smarte Poolsteuerung gebaut.

Ich hatte zwar schon eine Steuerung letzten Sommer gebaut, dessen Aufbau aber elektrotechnisch eher bedenklich und viel zu klein war. Gut, die neue Version ist deutlich zu groß gebaut, man weiß aber nie was mir noch alles einfällt 😁

So hat die erste Version ausgesehen:

Definitiv kein Vorzeigeprojekt. 

Features

• Wassertemperatur messen
• Sandfilteranlage schalten
• Wärmepumpe steuern

Diese 3 Funktionen sind aktuell verbaut und voneinander abhängig. Die Filterpumpe läuft zeitgesteuert  mehrmals täglich, in Summe 10 Stunden. Wenn die Wärmepumpe (Poolheizung) läuft, muss auch zusätzlich die Filterpumpe laufen, damit das Wasser durch die Wärmepumpe zirkuliert. 

Zum Schluss soll noch die Wassertemperatur über die Steuerung geregelt werden. 

Verbaute Komponenten

Schaltschrank IP 65 mit 600x400x200mm ist vielleicht ein wenig zu groß, ich empfehle daher den deutlich billigeren und etwas kleineren Schrank mit 500x400x180mm. Da die verbaute Elektronik WLAN-Empfang benötigt, sollte kein Schrank aus Metall verwendet werden. 

Als Steuerelement habe ich einen Sonoff 4 Channel Pro verwendet. Normalerweise hätte es auch die normale Version getan, aber da hat mir die Wärmepumpe einen Strich durch die Rechnung gemacht. Diese sollte man nämlich nicht über den Netzstecker Aus- und Einschalten da für das Aggregat eine Vor- und Nachlaufzeit benötigt wird. Das Gerät kann aber gesteuert werden, indem man dessen "Hauptschalter" überbrückt. Deshalb werden die potenzialfreien Relais des Sonoff Pro benötigt. 

Natürlich wollen wir den Schalter nicht über die chinesische Cloud betreiben und sollte daher umprogrammiert werden. Wie das geht, habe ich bereits hier erklärt.

Aufbau

Mit dem Schaltschrank wird eine Montageplatte aus Metall geliefert. Auf diese habe ich zwei Hutschienen montiert. 

 

Der Sonoff wird mit einem Temperatursensor erweitert. Dieser kann einfach über den Programmierstecker angeschlossen werden. Hierzu wird das Kabel und ein Pullup Widerstand an eine Buchsenleiste gelötet. Der Widerstand sitzt zwischen 3,3V (VCC) und dem Datenpin Tx .

Ins Gehäuse des Sonoff sollte dann noch ein Schlitz für das Kabel geschnitten werden.

"Probeliegen" der Hauptkomponenten:

Netzklemme: Phönix Contact  + Seitenabdeckung 

Signalklemme: Phönix Contact

Verschraubung: Weidmüller

Verkabelt:

Wer der internen Stromversorgung des Sonoff nicht vertraut, kann auch ein externes Netzgerät verwenden. Beim Sonoff passen zumindest die Spannungsabstände auf der Leiterplatte, was ich von Steckernetzteilen nicht immer behaupten kann. Darum habe ich die interne Versorgung mit 230V gespeist.

Kanal 1 Schaltet die Sandfilteranlage und Kanal 2 überbrückt den Schalter von der Wärmepumpe. An der rechten Seite wird der Temperaturfühler angeschlossen

Kabelverschraubungen an der Unterseite dichten die Kabeldurchführung ab.

Fertig zum Testen:

Ich halte es zwar für unwahrscheinlich, dass jemand die gleiche Wärmepumpe hat wie ich, hier aber trotzdem ein Bild, welcher Schalter überbrückt wurde. Der Schalter selbst muss auf "0" und das Thermostat darüber auf einen Wert über der in IoBroker eingestellten Temperatur stehen.

IoBroker

Gesteuert wird der Sonoff via meiner Smart Home Instanz IoBroker. Wie bereits weiter oben erklärt, sollte die Filterpumpe nicht abgeschaltet werden, wenn die Wärmepumpe gerade läuft. Es wäre daher unklug einen Button einzurichten welcher den Sonoff direkt betätigt. Ich habe stattdessen eine Variable erstellt, welche über ein Blocklyskript den Filter steuert, aber nur dann, wenn die Poolheizung nicht gerade aktiv ist.

Als Nächstes und ebenfalls sehr einfach: die Zeitschaltung für die Filteranlage:

"Poolfilter_automatic_switch" Aktiviert oder deaktiviert die Zeitschaltuhr für die Pumpe. Sollte es mal notwendig sein die Pumpe länger laufen zu lassen (frische Chemie im Pool,...) kann das hierüber realisiert werden. Wenn der Filter über die Zeitschaltung gestartet wird, wird zusätzlich eine Variable geschaltet (Poolfilter_Zeitschaltung _aktiv), welche die Pumpe zu ihren Zeitplan aktiviert lässt, selbst wenn die Wärmepumpe abgeschaltet wird. Zur Stunde 1, 6 12 und 19 wird eingeschaltet und um 3, 9 14 und 22 Uhr wird ausgeschaltet.

Bei der Temperaturregelung wirds schon etwas komplizierter, vielleicht auch deshalb, weil ich ein paar Zusatzfunktionen eingebaut habe. 

Zum einen soll die Wärmepumpe nicht in der Nacht laufen, da sie für die Nacht doch ein wenig zu laut ist. Man kann aber diese Funktion auch deaktivieren, wenn z. B. die Nachbarn auf Urlaub sind, und die Kinder gleich nach dem Frühstück ins vorgeheizte Pool springen wollen. Hierzu habe ich zwei Variablen erstellt: Eine für den "Schalter" selbst (TempReg_Zeitschaltung_Switch) und eine Variable die nach einem Zeitplan bei eingeschaltetem Switch true oder false geschaltet wird.

Selbst Feiertage werden berücksichtigt.

Will man die Wärmepumpe äußerst effizient betreiben, kann man noch die Außentemperatur in die Reglung mit einfließen lassen. Hier gibts wieder den Switch selbst und eine Variable, die in Abhängigkeit der Temperaturen verändert wird.

Die Außentemperatur darf maximal 1°C unter der Wassertemperatur betragen, damit die Wärmepumpe eingeschaltet wird. Spätestens bei 3°C weniger wird die Heizung dann wieder deaktiviert. 

Die Temperaturregelung selbst vereint dann all diese Werte und regelt die Wassertemperatur. Geheizt wird je nach den Optionen zuvor, bis die Wassertemperatur den eingestellten Wert erreicht hat. Erst wenn das Wasser wieder um 0,5°C kühler wird, schaltet sich die Heizung wieder zu.

Der Sandfilter wird voreilend ein- und nacheilend abgeschaltet - sodass stets bei eingeschalteter Wärmepumpe stets Wasser zirkuliert.

Visualisierung

Durch Zufall bin ich auf die Jarvis Visualisierung gestoßen, welche nicht auf eine bestimmte Displayabmessung angepasst werden muss - also "responsive" ist. Egal ob großer Monitor oder kleines Handy, die Website lässt sich überall korrekt darstellen. Das reduziert den Aufwand für unterschiedliche Geräte massiv.

In der Grunddarstellung sieht man die wichtigsten Werte und kann Heizung und Filter aktivieren:

In der erweiterten Ansicht lassen sich dann auch alle Funktionen anpassen: