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Gute Zeiten für smartes Heizen

Die Digi­ta­li­sie­rung ist auch in der Heiz­tech­nik­branche längst ange­kommen. Aller­dings fehlte bislang für klei­nere Heiz­thermen eine schlanke Kommu­ni­ka­ti­ons­lö­sung. LIN-fähige Gasge­bläse von ebm-papst ändern das. Davon profi­tieren Hersteller, Instal­la­teure und Endan­wender.


Autos, die melden, wenn sie in die Werk­statt müssen. Wasch­ma­schinen, die sich per Smart­phone bedienen lassen. Voll auto­ma­ti­sierte Produk­tionen, in denen die Werk­stücke mitein­ander kommu­ni­zieren. Es gibt kaum einen Lebens­be­reich, kaum eine Anwen­dung, die noch nicht von der Digi­ta­li­sie­rung erfasst wurde – so auch die Heiz­tech­nik­branche. Schon seit einigen Jahren können Nutzer ihre Heizung ganz bequem mobil übers Internet regeln. Aller­dings ist hier noch längst nicht das ganze Poten­zial ausge­schöpft. Zwar funk­tio­niert die Kommu­ni­ka­tion zwischen Gerät und Nutzer bereits, doch inner­halb der Gasbrenn­wert­therme, also zwischen Feue­rungs­au­tomat, Rege­lung, Pumpen, Ventilen oder Gebläse herrschte bislang weitest­ge­hend digi­tale Funk­stille. Dabei steckt auch in den einzelnen Kompo­nenten viel Intel­li­genz und sie produ­zieren unab­lässig Daten­ma­te­rial, das die zentrale Steue­rung, also der Feue­rungs­au­tomat, nicht nutzen konnte. Das ändert sich gerade. Mit dem Local Inter­con­nect Network (LIN-Bus) setzt sich auch bei Brenn­wert­thermen eine Kommu­ni­ka­ti­ons­lö­sung durch, die in der Auto­mo­bil­branche schon seit vielen Jahren zum Einsatz kommt. LIN ist gemäß ISO 17987 stan­dar­di­siert, die Kommu­ni­ka­ti­ons­kom­pa­ti­bi­lität mit Dritt­kom­po­nenten also gewähr­leistet.

BILD 1: Die Gas-Brenn­wert­ge­bläse VG 71 und VG 100 der RadiMix-Baureihe. (Foto | ebm-papst)

Das seri­elle Feld­bus­system vernetzt in einem Verbund Sensoren und Aktoren sowie deren Steue­rungs­ge­räte. Im Fall von Brenn­wer­thermen: Pumpen, Ventile, Sensoren und Gebläse mit dem Feue­rungs­au­to­maten. Bei LIN-Bus handelt es sich um ein Single-Master / Multi Slave-System. Master ist dabei der Feue­rungs­au­tomat. Er fordert nach einem defi­nierten Ablauf­plan regel­mäßig Daten von den System­kom­po­nenten, also den Slaves an, wertet diese aus und schickt wieder Befehle zurück (zur Funk­ti­ons­weise siehe Kasten). Bedin­gung ist, dass die System­kom­po­nenten LIN-fähig sind. Die Inge­nieure von ebm-papst entwi­ckelten schon vor zehn Jahren ein Gasge­bläse, das die tech­ni­schen Vorrau­set­zungen bot. Aller­dings gab es damals noch keine anderen LIN-fähigen Kompo­nenten in der Heiz­technik, das System konnte sich daher noch nicht durch­setzen. Inzwi­schen haben jedoch andere Kompo­nen­ten­her­steller wie Pumpen­pro­du­zenten nach­ge­zogen. Damit sind erst­mals Boiler möglich, die auf das etablierte Kommu­ni­ka­ti­ons­system setzen können. Bei ebm-papst sind die beiden Gebläse VG 71 und VG 100 (Bild 1) für Heiz­leis­tungen bis 50 Kilo­watt aus der RadiMix-Baureihe LIN-fähig. Mit diesem Leis­tungs­spek­trum sind sie für Ein- und Mehr­fa­mi­li­en­häuser konzi­piert. Künftig folgen auch die Baugrößen VG 108 und VG 122 bis 150 kW.

Figure 2: Beispiel einer LIN-message für ein Gasge­bläse. (Foto | ebm-papst)

Schlanke Kommu­ni­ka­ti­ons­lö­sung

Hersteller von Heiz­thermen können nun auch Sensor­daten nutzen, die das Gebläse bisher nur intern verar­bei­tete, aber nicht an den Feue­rungs­au­to­maten kommu­ni­zieren konnte. Das betrifft Infor­ma­tionen zur Leis­tungs­auf­nahme, der Dreh­zahl oder auch der Umge­bungs­tem­pe­ratur. Neu dabei ist auch die Analyse von Span­nungs­schwan­kungen, wodurch eine Auswer­tung der Netz­qua­lität möglich ist. Die Soft­ware wurde von ebm-papst so program­miert, dass sie defi­nierte Daten­pa­kete schnürt, soge­nannte LIN-Messages (Bild 2), die der Feue­rungs­au­tomat abruft. Hersteller können diese Daten und künftig zusätz­liche Sensor-Werte nutzen, um die Verbren­nung weiter zu opti­mieren und damit den Boiler effi­zi­enter zu machen. Denn der LIN-Bus ist bidi­rek­tional. Er dient also nicht allein dazu Daten abzu­rufen, sondern kann dazu genutzt werden, Befehle zu über­tragen. Daher ist es jetzt möglich, den Dreh­zahl­regler optional direkt in das Gebläse zu verla­gern. Die Dreh­zahl kann damit schneller und genauer gere­gelt werden, was wiederum Möglich­keiten bietet, den Modu­la­ti­ons­be­reich zu erwei­tern. Zudem wird die Rechen­leis­tung des Feue­rungs­au­to­maten geschont, da die Rege­lung in das Gebläse ausge­la­gert wird. Bild 3 zeigt die LIN-Bus Kommu­ni­ka­tion in einer Gastherme.

BILD 3: Sche­ma­ti­sche Darstel­lung des Verbund­sys­tems einer Gas-Brenn­wert­therme. Die grünen Linien zeigen den Daten­fluss bei der LIN-Kommu­ni­ka­tion. (Foto | ebm-papst)

Die Vorteile von LIN-Bus zeigen sich für Hersteller bereits in der Produk­tion: Die Verka­be­lung ist deut­lich einfa­cher und damit auch der Aufbau der Gasthermen. Bislang war eine Stern­ver­ka­be­lung notwendig, vom Feue­rungs­au­to­maten ging also zu jeder System­kom­po­nente jeweils ein Kabel. Jetzt reicht nur noch eines, das alle Slave-Einheiten mitein­ander verbindet. Neben dem geringen Verka­be­lungs­auf­wand ist ein weiter Vorteil, dass jedes Gasge­bläse mit einem elek­tro­ni­schen Typen­schild ausge­stattet ist. Das erlaubt eine einfache Rück­ver­fol­gung: Ferti­gungs­daten wie Seri­en­nummer und Produk­ti­ons­datum können so jeder­zeit ausge­lesen werden. Ein weiteres Plus ist, dass Hersteller durch LIN-Bus eine brei­tere Daten­basis und Einblicke in die Feld­an­wen­dungen bekommen, die sich für zukünf­tige Opti­mie­rungen und Neuent­wick­lungen nutzen lassen.

Einfache Wartung

Das einfache Auslesen von Daten, bringt auch in der Wartung große Vorteile. Bei einem Auto ist es längst Stan­dard, dass es selb­ständig meldet, wenn das Motoröl ausge­tauscht werden muss oder die Bremsen abge­nutzt sind. Bei einem Defekt schließt der Mecha­niker in der Kfz-Werk­statt einfach seinen Laptop an, liest Fehler- und Diagno­se­daten aus und kann dann ganz gezielt das Problem beheben. Mit LIN-Bus wird das auch für Heizungs­in­stal­la­teure Realität und eine aufwän­dige Fehler­suche mit will­kür­li­chem Kompo­nen­ten­tausch entfällt, da das Problem direkt am Bild­schirm iden­ti­fi­ziert wird.

Durch eine Auswer­tung von Betriebs­stunden, Start-Stopp-Zyklen und Umge­bungs­tem­pe­ra­tur­ver­läufen kann mit LIN-Gebläsen eine einfache Zustands­über­wa­chung erfolgen.

Fehler beheben, bevor sie auftau­chen

Zukünftig wird durch die LIN-Bus Kommu­ni­ka­tion auch eine voraus­schau­ende Wartung möglich. Für den Endan­wender ein großer Vorteil, da dies das Risiko eines plötz­li­chen Ausfalls mini­miert bezie­hungs­weise vorab einen drohenden Ausfall ankün­digt. Die Gastherme kann damit künftig selbst melden, wenn Teile ausge­tauscht werden müssen – und das bevor sie defekt sind. Der Feue­rungs­au­tomat bekommt dann via LIN-Message das Signal, dass eine Wartung und Ersatz notwendig sind. Ist der Boiler zudem mit dem Internet vernetzt, kann der Monteur auto­ma­tisch infor­miert werden, die Diagnose auslesen und gleich das passende Ersatz­teil mitbringen. Eine Dusche, die plötz­lich unge­wollt kalt wird, gehört dann der Vergan­gen­heit an.

Der LIN-Bus

So funk­tio­niert der LIN-Bus

Das Local Inter­con­nect Network, kurz LIN-Bus, wurde 1998 in der Auto­mo­bil­in­dus­trie als kosten­güns­tiges seri­elles Kommu­ni­ka­ti­ons­system defi­niert. Den Stan­dard defi­nierte ein LIN-Konsor­tium. Das Single­mas­ter/­mult­is­lave-System ermög­licht den Anschluss von bis zu 16 Slave-Einheiten. Der Master bestimmt – bei einer Brenn­wert­therme die elek­tro­ni­sche Steue­rung – wann der Slave – also zum Beispiel das Gebläse – Daten liefern oder Befehle befolgen soll. Dies erfolgt in zykli­schen Zeit­ab­ständen nach einer vorge­ge­benen Zeit­ta­belle, die im Master hinter­legt ist. Da alle Slaves an einem Kabel hängen, wird bei der Über­tra­gung noch ein soge­nannter „Packet Iden­ti­fier“ (PID) mitge­schickt, damit der jewei­lige Slave weiß, dass er ange­spro­chen ist. Eine LIN-Message (Bild 2) umfasst dabei maximal 64 Bit. In ihr sind zum Beispiel die Dreh­zahl, Tempe­ra­tur­werte oder Status­si­gnale hinter­legt.

Die wich­tigsten Vorteile

• Jedes LIN-Gasge­bläse verfügt über ein elek­tro­ni­sches Typen­schild
mit rele­vanten Ferti­gungs­daten und kann damit jeder­zeit rück­ver­folgt werden.
• LIN redu­ziert den Verka­be­lungs­auf­wand.
• Das Auslesen von Diagno­se­daten und Fehler­spei­chern erleich­tert
die Wartung.

 

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