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Eine Rohrbegleitheizung für unser Haus mit ganz viel Smart Home

Unser Haus ist unterlüftet und liegt gegenüber dem Untergrund um ca. 20cm erhöht, was bedeutet, dass Wasser, Strom, Netzwerk und Abwasser in diesem Bereich nicht vom frostschützenden Erdreich geschützt sind. Wie bekommt man es also hin, dass das Wasser im Winter nicht einfriert und einen enormen Schaden anrichtet? Ein paar technische Spielereien helfen hier, aber es muss verlässlich sein!

Uns war von Anfang an klar, dass wir uns um eine Rohrbegleitheizung kümmern müssen. Weil unser Haus aus dem Baltikum kommt und dort etwas tiefere Temperaturen herrschen als bei uns ist das auch vom Hersteller so vorgesehen. Im Technikraum gibt es extra Steckdosen mit der Beschriftung „Pipe Heating“.

Von der Gemeinde kommt ein PE-Rohr bis in das Haus hinein wo es an die Gebäudearmaturen und die Wasseruhr angeschlossen wird und wir haben beim Verlegen des Wasserrohrs gleich darauf geachtet, dass das Rohr in den letzten 2,5m zusätzlich noch in einem Kabuflex Rohr verläuft, das genug Platz hat um eine Rohrbegleitheizung nachträglich hineinzuschieben.

Schematik

Meine Aufgabe ist es nun dafür zu sorgen, dass bis in die Frosttiefe von 80cm-100cm kein Frost an das PE Wasserrohr kommt.

Ich habe mich dafür entschieden ein 230V Heizband zu kaufen, das selbst ein Thermostat besitzt, was bei ca. 5°C anschaltet und so lange heizt, bis 15C° erreicht sind und dann wieder auf 5C° abkühlt. Das Heizband hat eine Leistung von 15W/m.

Unser Haus kam einen Tag vor Weihnachten aber den Wasseranschluss haben wir erst ein paar Wochen später bekommen. Leider hat sich auch die Lieferung von dem Heizband etwas verzögert, sodass wir bereits Wasser hatten aber noch keine Möglichkeit dafür zu sorgen, dass das Wasser nicht bei -10°C einfriert, was eine ziemlich blöde Situation für uns war. Wir mussten ein paar Tage überbrücken.

Weil ich zur Temperaturüberwachung sowieso einen zusätzlichen Temperaturfühler mit in das Kabuflexrohr zu der Wasserleitung gesteckt hatte, konnte ich so die Temperatur in dem Luftraum zwischen „Außentemperatur“ und der Wasserleitung messen. Ich konnte schnell sehen, dass fließendes Wasser die Temperatur immer für ein paar Stunden wieder hat steigen lassen. Die Wassertemperatur mit ihren 4-6°C war wärmer war als die Außentemperatur. Kurz den Wasserhahn aufmachen oder die Toilette spühlen hat also tagsüber geholfen die Temperatur über dem Gefrierpunkt in der Leitung zu halten. Nur was machen wir nachts?

Uns kam die Idee die Spülmaschine im ECO Programm laufen zu lassen und das Programm kurz nach Mitternacht mit dem Timer starten zu lassen. Das ECO Programm läuft fast 4h und dabei werden mehrere Spühlvorgänge durchgeführt. So lief ab und zu neues Wasser nach und die Leitung blieb gut über 3°C über die ganze Nacht.

Am Tag darauf kam endlich die Rohrbegleitheizung per Post und wir haben sie gleich installiert und die kompletten 2m in das Kabuflexrohr hineingeschoben und eingesteckt.

Zusätzlich zur Rohrheizung habe ich die Wasserleitung von außen bis tief in den Boden mit dickem Armaflex isoliert und zusätzlich noch Mineralwolle zur Dämmung um das Armaflex gewickelt. Als Bissschutz habe ich das inzwischen recht dicke Paket auch noch in KG2000 Rohr-Halbschalen gepackt und so kann von außen auch nichts an die Isolierung dran kommen.

Unser Temperaturfühler hat uns über die nächsten Tage bestätigt, dass die Rohrbegleitheizung ordentlich arbeitet aber ich habe mir die Frage gestellt, wie viel Strom denn da verbraten wird?

30W klingen nicht nach viel aber dadurch, dass wir festgestellt haben, dass die Wasserzulauftemperatur auch nur ca. 4°C beträgt will die Heizung wegen ihrem 5°C-Thermostat quasi permanent heizen, auch wenn es draußen bereits +10°C hat und eigentlich gar kein Frost drohen kann. Kurz nach jedem Toilettenspühlgang oder Händewaschen ströhmt wieder 4°C kaltes Wasser nach und die Rohrheizung will das Wasser gleich wieder erwärmen. Als Durchlauferhitzer habe ich das Teil nicht gekauft. Das liegt leider an dem integrierten Thermostat, das für meinen Bedarf leider 2-3°C zu warm eingestellt ist, aber sich auch nicht verändern lässt, weil es fest vergossen ist.

Ein selbstregulierendes Heizband hat die Eigenheit bei viel Kälte mehr Strom aufzunehmen als wenn es warm ist. Das führt dazu, dass das Heizband, auch wenn es mit 15W/m angegeben ist, im ersten Moment mit 80W heizt und die Heizleistung fällt dann ab, bis runter auf 5W, kurz bevor das Thermostat bei 15°C wieder abschaltet.

Ich habe mir also Klimadaten angeschaut und der Anteil der Temperaturen „kälter als 2°C“ ist eigentlich ziemlich gering in der Zeit in der ein Frostrisiko existiert. Die Rohrbegleitheizung will also in der kalten Jahreszeit quasi „permanent“ heizen, der tatsächliche Bedarf existiert aber nur in einem geringen Teil der Zeit. Ein enormes Einsparpotenzial also.

Also wofür hat man ein Heimautomationssystem, wenn man so etwas nicht optimieren will?

Ein Shelly Plug S kann vom Homeassistant ziemlich einfach geschaltet werden und liefert dabei auch noch Informationen über den Stromverbrauch.

Ich nutze als Logicboard zur Temperaturmessung einen mit ESPHOME geflashten Wemos D1 mini und zwei angeschlossene DS18B20 Temperatursensoren, die Feuchtigkeitsresistent sind. Einer misst die Temperatur beim Wasserrohr, der andere misst die Außentemperatur.

Für die Logik nutze ich im Homeassistant Node-Red. Ich will kurz in Worten erklären was hier passier:

Die Scharf / Unscharfschaltung der Rohrbegleitheizung

Ich sehe mir an, wie kühl entweder die Außentemperatur oder die Temperatur der Wasserzulauftemperatur ist und entscheide daraufhin, ob es notwendig ist den Shelly Plug S „scharf“ oder „unscharf“ zu schalten. So habe ich die Möglichkeit die Schwelltemperatur von 5°C auf 2°C abzusenken aber auch nur dann, wenn die Außentemperatur ein gewisses Niveau unterschreitet.

Notfallbenachrichtigung, wenn die Wasserzulauftemperatur 1,5°C unterschreitet

Mehr Komplexität erfordert auch ein Monitoring. Deshalb sende ich auf unsere Smartphones sog. Emergency Push Notifications, wenn die Temperatur von der Wasserleitung 1,5°C unterschreitet. Das gibt mir die Möglichkeit noch rechtzeitig zu reagieren. Sollte ich nicht daheim sein, kann ich jederzeit die Spühlmaschine mit einem beliebigen Programm laufen lassen und mir so wertvolle Stunden „erkaufen“. Die Isolation verhindert das Einfrieren der Leitung nicht aber kann sie um viele Stunden verzögern.

Ich selbst prüfe den Prozess in den Wintermonaten einmal im Monat indem ich eine Temperatur mit 1°C in den Flow schicke und schaue, ob Sabines oder mein Gerät die Notification auch bekommen.

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