Heizungsbooster: Intelligente Wärmeverteilung mit ESPHome
Kennst du das Problem? Die Heizung wird warm, aber die Wärme bleibt direkt am Heizkörper und verteilt sich nur langsam im Raum. Der Heizungsbooster löst dieses Problem elegant, indem er einen PC-Lüfter intelligent steuert und die Wärme effizienter im Raum verteilt.
Was ist der Heizungsbooster?
Der Heizungsbooster ist ein selbstgebautes Smart Home Gerät, das auf einem ESP8266 mit ESPHome basiert. Er misst kontinuierlich die Temperatur am Heizkörper und im Raum und steuert einen PC-Lüfter automatisch, um die Wärme optimal zu verteilen. Das Besondere: Das System funktioniert vollständig autonom, kann aber auch nahtlos in Home Assistant integriert werden.
Video
Natürlich habe ich auch alles wie immer im Video für Dich zusammengefasst:
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Für einen generellen Überblick der Funktionen habe ich die wichtigsten Punkte hier aber auch noch einmal aufgeführt.
Funktionsweise und Steuerungslogik
Temperatursensoren
Das System nutzt zwei DS18B20 Temperatursensoren. Einer wird direkt am Heizkörper montiert und misst die Heizungstemperatur. Dieser Sensor ist der Hauptsensor für die Einschaltlogik und entscheidet, wann der Lüfter aktiviert wird. Der zweite Sensor dient zur Ermittlung der Raumtemperatur. Dieser ist eigentlich aber nur ein Fallback. Denn zur präziseren Raumtemperaturermittlung kann im ESPHome Projekt ein beliebiger Temperatursensor aus Home Assistant hinterlegt werden. Werte des Home Assistant Sensors haben priorität.
Automatische Steuerung
Die Steuerungslogik arbeitet nach einem einfachen Prinzip: Sobald die Heizung eine konfigurierbare Mindesttemperatur erreicht hat und die Temperaturdifferenz zwischen Heizkörper und Raum einen einstellbaren Schwellwert überschreitet, schaltet sich der Lüfter ein. Die Geschwindigkeit passt sich dabei stufenlos an die Heizungstemperatur an. Je wärmer die Heizung, desto schneller läuft der Lüfter.
Die Automatik-Logik wird in einem konfigurierbaren Intervall ausgeführt, standardmäßig alle 10 Sekunden. Die Sensoren aktualisieren sich dabei alle 9 Sekunden, um sicherzustellen, dass immer aktuelle Werte verfügbar sind.
Drei Betriebsmodi für maximale Flexibilität
OFF Modus
Im OFF Modus ist der Lüfter komplett ausgeschaltet. Keine automatische Steuerung, keine Geräusche. Ideal wenn du den Booster temporär nicht benötigst.
MANUAL Modus
Im MANUAL Modus bestimmst du selbst, mit welcher Geschwindigkeit der Lüfter laufen soll. Du kannst die Geschwindigkeit direkt am Gerät über den Set-Button in 25 Prozent Stufen ändern oder über Home Assistant jeden Wert zwischen 0 und 100 Prozent in 10 Prozent Schritten einstellen. Perfekt wenn du die Kontrolle behalten möchtest.
AUTO Modus
Der AUTO Modus ist das Herzstück des Systems. Hier übernimmt die intelligente Steuerung vollständig. Der Lüfter schaltet sich automatisch ein, sobald die Bedingungen erfüllt sind, und passt die Geschwindigkeit kontinuierlich an die Heizungstemperatur an.
Die Geschwindigkeitssteuerung erfolgt linear zwischen der minimalen und maximalen Heizungstemperatur. Bei der minimalen Heizungstemperatur läuft der Lüfter mit 0 Prozent, bei der maximalen Heizungstemperatur mit 100 Prozent. Wenn der Lüfter eingeschaltet ist, läuft er mindestens mit 25 Prozent Geschwindigkeit, um eine effektive Wärmeverteilung zu gewährleisten.
Steuerung
Lokale Steuerung über Taster
Am Gerät selbst findest du zwei Taster. Der Mode-Button wechselt zyklisch zwischen den Betriebsmodi: OFF, MANUAL, AUTO und wieder zurück zu OFF. Der Set-Button ändert die Lüftergeschwindigkeit für den MANUAL Modus in 25 Prozent Stufen von 0 über 25, 50, 75, 100 Prozent.
Home Assistant Integration
Wenn du Home Assistant nutzt, hast du noch mehr Möglichkeiten. Du kannst den Betriebsmodus und die Lüftergeschwindigkeit direkt aus Home Assistant steuern, alle Sensordaten einsehen und natürlich auch Automationen erstellen.
Einstellmöglichkeiten
Über die Number Entitäten in Home Assistant kannst du alle wichtigen Parameter des Systems anpassen. Diese Einstellungen werden dauerhaft gespeichert und bleiben auch nach einem Neustart erhalten.
Temperatur Schwellwert
Dieser Wert bestimmt, ab welcher Temperaturdifferenz zwischen Heizkörper und Raum der Lüfter im AUTO Modus eingeschaltet wird. Der Standardwert liegt bei 3 Grad Celsius. Du kannst diesen Wert zwischen 0 und 10 Grad in 0,5 Grad Schritten anpassen. Ein niedrigerer Wert bedeutet, dass der Lüfter früher einschaltet, ein höherer Wert später.
Minimale Heizungstemperatur
Unter dieser Temperatur bleibt der Lüfter immer aus, auch wenn die Temperaturdifferenz groß genug wäre. Das verhindert, dass der Lüfter läuft, wenn die Heizung noch gar nicht richtig warm ist. Der Standardwert liegt bei 30 Grad Celsius, einstellbar zwischen 20 und 40 Grad in 1 Grad Schritten.
Maximale Heizungstemperatur
Ab dieser Temperatur läuft der Lüfter mit voller Geschwindigkeit, also 100 Prozent. Die Geschwindigkeit steigt linear zwischen der minimalen und maximalen Heizungstemperatur. Standardmäßig ist dieser Wert auf 50 Grad Celsius gesetzt, einstellbar zwischen 40 und 80 Grad in 1 Grad Schritten.
Standard Raumtemperatur
Dieser Wert dient als Fallback, falls weder der Home Assistant Sensor noch der lokale DS18B20 Raumtemperatursensor verfügbar sind. Der Standardwert liegt bei 21 Grad Celsius und kann zwischen 15 und 30 Grad in 0,5 Grad Schritten angepasst werden.
Manuelle Lüftergeschwindigkeit
Diese Einstellung bestimmt die Geschwindigkeit, die im MANUAL Modus verwendet wird. Du kannst jeden Wert zwischen 0 und 100 Prozent in 10 Prozent Schritten einstellen. Der Standardwert liegt bei 50 Prozent.
Erweiterte Funktionen
Intelligente Temperatursensor Priorisierung
Das System nutzt ein cleveres Prioritätssystem für die Raumtemperatur. Wenn du einen Raumtemperatursensor in Home Assistant konfiguriert hast, wird dieser bevorzugt verwendet. Falls dieser nicht verfügbar ist, greift das System automatisch auf den lokalen DS18B20 Sensor zurück. Und sollte auch dieser ausfallen, wird der konfigurierbare Standardwert verwendet. So ist das System immer funktionsfähig, auch wenn einzelne Komponenten ausfallen.
Hysterese zur Flacker-Vermeidung
Um nerviges Flackern zu vermeiden, nutzt das System eine fest eingebaute Hysterese von 1 Grad Celsius. Das bedeutet: Der Lüfter schaltet sich ein, wenn die Temperaturdifferenz den konfigurierten Schwellwert erreicht. Er schaltet sich aber erst wieder aus, wenn die Differenz um 1 Grad unter den Schwellwert fällt. So bleibt der Lüfter stabil laufen und schaltet nicht ständig ein und aus.
Konfigurierbare Update-Intervalle
Die Automatik-Logik und die Sensor-Updates laufen in konfigurierbaren Intervallen. Standardmäßig wird die Automatik alle 10 Sekunden ausgeführt, die Sensoren aktualisieren sich alle 9 Sekunden. Diese Werte können in der YAML Konfiguration angepasst werden, falls du andere Intervalle bevorzugst.
Standalone oder mit Home Assistant
Der Heizungsbooster funktioniert vollständig autonom. Du brauchst kein Home Assistant, um das System zu nutzen. Die Steuerung erfolgt dann ausschließlich über die Taster am Gerät. Wenn du Home Assistant nutzt, bekommst du zusätzlich alle Sensordaten, kannst die Einstellungen bequem über die Oberfläche anpassen und Automatisierungen erstellen.
Für den Standalone-Betrieb ohne Home Assistant steht eine separate Konfigurationsdatei zur Verfügung, die den API-Block und den Home Assistant Sensor auskommentiert hat. So vermeidest du regelmäßige Neustarts, die auftreten würden, wenn die API aktiv ist, aber keine Verbindung zu Home Assistant besteht.
Projekt und Anleitung
Das komplette Projekt inklusive Schaltplan, KiCad Dateien, 3D Druck Dateien für das Gehäuse und der vollständigen ESPHome Konfiguration findest du in unserer DIY-Collection:
Dort findest du auch eine detaillierte Installationsanleitung, die Schritt für Schritt erklärt, wie du den Heizungsbooster aufbaust und konfigurierst. Die Konfiguration erfolgt hauptsächlich über Substitutions in der YAML Datei, der Rest des Codes kann eigentlich unverändert bleiben. (Wer mag, darf sich aber natürlich auch darin austoben)
Benötigte Bauteile
Hier habe ich einmal die für die Platine verwendeten Bauteile auf Amazon verlinkt. Allerdings würde ich auf Grund der Preise hier eher empfehlen zu vergleichen ob eine Bestellung bei Mouser, Reichelt o.ä. nicht praktischer und vor allem wesentlich günstiger ist.
1x ESP 12F (12E Funktioniert genau so)
7x SMD Widerstände 10k (1206 SMD)
1x SMD Widerstand 4,7k (1206 SMD)
1x 100nF Kondensator (1206 SMD)
1x NCP1117-33_SOT223 (12V IN / 3.3V OUT)
1x IRLZ34N oder IRLZ44N (N-MOSFET) (Kann auch alternativer mit gleicher Pinbelegung sein der mit 12V Umgehen kann. Dieser ist überdimensioniert, aber lag hier noch rum)
2x DS18B20 Temperatursensoren
3x 3-Pin Fan-Header (Da die Lüfter eh 2.54mm Rastermaß haben, können hier auch die normalen Pinheader verwendet werden. Ich habe mich aber für richtige Lüfter Anschlüsse entschieden)
3x 3-fach Terminal Blocks (2,54mm Rastermaß) für Sensoranschluss (auch hier sind normale Pinheader möglich)
1x 2-fach Terminal Block (5mm Rastermaß) für 12V Eingang
Der Heizungsbooster ist ein praktisches DIY Projekt, das die Wärmeverteilung in deinem Zuhause deutlich verbessert. Durch die intelligente Steuerung arbeitet er energieeffizient und passt sich automatisch an die Bedingungen an. Die drei Betriebsmodi geben dir maximale Flexibilität, und die umfangreichen Einstellmöglichkeiten ermöglichen es dir, das System genau auf deine Bedürfnisse anzupassen.
Ob als Standalone Lösung oder integriert in dein Home Assistant System, der Heizungsbooster ist eine sinnvolle Ergänzung für jedes Smart Home.
