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Projekt-Idee

Warum wir uns entschieden haben, unsere Heizung zu optimieren

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Projekt-Durchführung

Status-quo unserer Räumlichkeiten, notwendige Hardware und erreichte Meilensteine

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Projekt-Ergebnisse

konkreter Hard- und Softwareaufbau einschließlich (grafischer) Auswertungen

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Projekt-Ausblick

auf guten Ergebnisse sollte man nicht sitzen bleiben. Hier unsere Ideen für weitere ressourcenschonende Ideen.

Projekt "Heizungsoptimierung" - Ergebnisse

Nach den prozessbezogenen Meilensteinen geben wir Ihnen hier eine Übersicht über unsere erzielten Ergebnisse einschließlich der Software und aller Schaltungen, die wir realisiert haben. Alle Ergebnisse stellen wir unter die Lizenz CC-BY-NC-SA und würden uns freuen, wenn Ihnen diese Informationen bei der Realisierung eigener Projekte hilfreich sind.

Erste detaillierte Auswertung unserer erfassten Heizungs-Daten

In unserem Testraum haben wir einen Temperatur- und CO2-Sensor in Betrieb genommen, der alle 10 Minuten und 7 Tage die Woche diese Werte in die lokale Datenbank einträgt. Aus diesen Werten haben wir Grafiken vom 05.12.2015 (Samstag), 15.12.2015 (Dienstag) sowie 24.12.2015 (Donnerstag) erstellt. Hieraus lassen sich die folgenden Informationen ableiten:

  • Während der normalen Schulwoche(Montag bis Freitag): Während der Nacht sind die Temperaturen mit über 20° unnötig hoch. Dennoch scheint es einen Nachtbetrieb zu geben, der ab 06:30h beendet wird, so dass höhere Vorlauftemperaturen zu höheren Temperaturen in den Räumen führt. Es lässt sich gut erkennen, wenn Klassen den Raum betreten: Die Temperatur steigt gemeinsam mit den CO2-Werten auf Werte an, die für das Lernen nicht mehr optimal sind. Gegen 17 Uhr scheint die Nachtabsenkung in Form geringerer Vorlauftemperaturen einzutreten.
  • An Wochenenden: Es lässt sich festhalten, dass die Temperaturen in einem engen Korridor konstant bleiben, aber mit über 20° viel zu hoch liegen. Wenig verwunderlich nimmt der CO2-Wert kontinuierlich ab.
  • Während der Ferien/An Feiertagen: Es scheinen offensichtlich keine Ferien- und Feiertagsinformationen in der Heizung hinterlegt zu sein, so dass diese Tage entweder als üblicher Schulwochentag oder als Wochenende fahren. Dies lässt sich sehr gut an der Auswertung vom 24.12. erkennen, an dem niemand an der Schule war :)

In den stark frequentierten Räumen haben wir die Steuerung der Thermostatventile noch nicht übernommen, obwohl die Verkabelung bereits vollständig vorliegt. Dies liegt an zum einen am Mangel vorhandener Raspberry Pi sowie noch kleineren Stabilitätsproblemen bei der Software. Wir haben es fest im Blick, diese Räume auch demnächt in Betrieb zu nehmen, stellen aber die Garantie für üblich warme Räume eindeutig vor die Schnelligkeit des Einsatzes. Wir möchten nicht gleich zu Beginn des Einsatzes schwindende Akzeptanz bei den Kolleginnen und Kollegen durch kalte Räume hervorrufen.

In unserem Test- und AG-Raum 1202 läuft unsere Technik bereits seit einigen Wochen und dient dort als Indikator für unsere Softwarequalität. Seit einiger Zeit läuft diese absolut stabil haben wir bereits die Kontrolle über die Heizkörper übernommen und dort folgende Ergebnisse erzielt:

1202 So10012016 1202 Di08032016

  • Temperatur- und CO2-Werte für Raum 1202 vom 10.01.2016 (Sonntag): Sinkende CO2-Werte, die sich von der Raumnutzung am Freitag kontinuierlich absenken; gleichzeitig ist gut zu erkennen, dass dieser Raum bereits versucht, die über die Software implementierte Solltemperatur von 17° zu erreichen. Der gesamte Sonntag ist auf "Nachttemperatur" 17° eingestellt. Da dieser kleine Raum zwischen den beiden großen und voll beheizten Rechnerräumen "eingequetscht" ist und mit Trockenbauwänden getrennt ist, wird aller Voraussicht nach die Solltemperatur auch nicht erreicht.
  • Temperatur- und CO2-Werte für Raum 1202 vom 8.3.2016 (Dienstag): Der Raum beendet um 6:45h die Nachtabsenkung auf 17° und beginnt, den Raum auf 21° aufzuheizen. Der Sollwert ist um kurz nach 7:00 Uhr erreicht - zu früh. Das Skript hält die Temperatur um 21,5° konstant, bis AG-Schüler nach Ende der zweiten Unterrichtsstunde gegen 9:30h den Raum betreten (siehe stark ansteigender CO2-Wert). Gegen 11:15 wird der Raum offenbar vollständig gelüftet. Offenbar befinden sich nun weniger Schüler in dem Raum, die diesen etwas gegen 16:45h verlassen haben. Währenddessen stieg die Temperatur in diesem kleinen Raum nur selten über 22°, da das Skript die Heizkörper nicht mehr angesteuert hat. Um 17:00 Uhr setzte der Nachbetrieb ein und die Temperaturen sinken auf ca. 20,6°. Dies ist aller Voraussicht nach der höheren Außentemperatur sowie den beiden "warmen" Nebenräumen geschuldet.

Weitere detaillierte Auswertungen folgen in Kürze.

 

Aktuell verwendete Soft- und Hardware einschließlich Installationshinweisen

Zur Lösung der uns gestellten Aufgaben haben wir nach Hardware gesucht, die kostengünstig, aber gleichzeitig auch qualitativ hochwertig verarbeitet, wartungsarm und einfach zu bedienen sind und in den "rauheren" Schulalltag passen. Zur Messung von Temperatur- und CO2-Werten sowie zur Ansteuerung der Thermostatventile haben wir uns für professionelle Geräte in Industriequalität von der Firma Sauter-Cumulus entschieden, die uns im Rahmen des Projekts freundlicherweise gestiftet worden sind:

  • 4 Stück Temperatur- und CO2-Sensor (je einen pro Raum) mit 24V DC Betriebsspannung
  • 22 Stück Thermostatventile mit 24V DC Betriebsspannung

Für den Raspberry Pi haben wir eine Anleitung erstellt, die die Installation eines Raspberry Pis 2 mit der entsprechenden Software sowie den notwendigen Paketen detailliert erläutert.

 

Bildergalerie - für weitere Informationen und Diashow bitte Bilder anklicken!

Installation des selbst entwickelten Steuerboards an die Außenwand des Rechnerraumes 1204:

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Installation der Elektrokabel zur Steuerung der Thermostatventile:

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