Fortgeschrittene Mehrzonen-Heizungssteuerung für Smart Homes

Benötigte Komponenten

Komponente	Menge
Arduino UNO (oder Mega für >5 Zonen)	1
8-Kanal 5 V Relais-Modul (Keyes)	1
Thermoelektrische Stellantriebe 230 V AC (z. B. Honeywell MT8-230-NC)	1 pro Zone
Raumthermostate (potentialfreie Kontakte)	1 pro Zone (+ optional für Heizkörper-Räume)
Fußbodenheizungspumpe (über Relais geschaltet)	1
Zentralheizung (Thermostat-Eingang per Relais)	1

Projektbeschreibung

Kommerzielle Mehrzonen-Systeme (z. B. EvoHome) sind teuer. Diese Arduino-Lösung bietet gleiche Intelligenz für Bruchteile des Preises. Ein UNO steuert bis zu 5 Fußbodenheizungs-Zonen; ein Mega beliebig viele.

Features

• Konfiguration nur über Pin-Belegung & Zonenanzahl im Code
• Steuert: Fußbodenpumpe, Zentralheizung (aggregiert als 1 Thermostat), Zonenventile
• Watchdog-Timer für ausfallsicheren Betrieb
• Individuelle Raumtemperatur: pro Zone 1 Thermostat + 1 Relais für Ventil(e)
• Mehrere Ventilgruppen pro Raum parallel an ein Zonen-Relais
• Energiesparend: Räume überhitzen nicht

Pumpen-Logik

• Pumpe läuft nur bei Wärmebedarf (spart 100–200 €/Jahr Strom vs. 24/7)
• Ventile brauchen 3–5 Min zum Öffnen → Pumpe startet erst nach Ventil-Öffnung
• Wartungslauf: alle 36 h für 8 Min (Verhindert Festsetzen im Sommer)
• Nachheizen: Nach Ende der Heizphase läuft Pumpe 30 Min weiter (Restwärme in Estrich nutzen)

Optionale Heizkörper-Zonen

Räume ohne Fußbodenheizung: Thermostate parallel an NO_ZONE-Eingang. Heizung wird aktiviert, aber Pumpe/ Ventile nicht betroffen.

Code-Struktur (State Machine)

Zustände: idle → on → cooldown → idle.

• on: Mindestens ein Thermostat fordert Wärme → Heizung AN, Ventile öffnen, Pumpe nach Ventil-Öffnung starten.
• cooldown: Kein Bedarf mehr, aber Nachlaufzeit (30 Min) läuft → Alle Ventile OFFEN, Pumpe läuft.
• idle: Kein Bedarf, keine Nachlaufzeit → Alles AUS, täglicher Pumpen-Wartungslauf prüfen.

Wichtige Konstanten (anpassbar)

#define VALVE_TIME 3000L       // 5 Min Ventil-Öffnungszeit (Loop-Counts)
#define PUMP_MAINTENANCE_TIME 1300000L // 36 h Wartungsintervall
#define PUMP_ACTIVATION_TIME 5000L     // 8 Min Pumpenlaufzeit Wartung
#define COOLDOWN_TIME 18000L           // 30 Min Nachlauf

Im FAST_MODE (Test) laufen Zeiten 50× schneller.

Konfigurationsblock (Beispiel 3 Zonen)

#define HEATER_PIN 4
#define FU_PUMP_PIN 5
#define LIVING_VALVE 7
#define KITCHEN_VALVE 6
#define DINING_VALVE 3
#define LIVING_THERMO 8
#define KITCHEN_THERMO 9
#define DINING_THERMO 11
#define NO_ZONE_THERMO 10
#define HEATING_LED 12
#define INDICATION_LED 13

#define NR_ZONES 3
Zone Zones[NR_ZONES] = {
  {"Wohnzimmer", Valve(LIVING_VALVE, "WZ Ventil"), Thermostat(LIVING_THERMO, "WZ Thermo")},
  {"Küche",      Valve(KITCHEN_VALVE, "Küche Ventil"), Thermostat(KITCHEN_THERMO, "Küche Thermo")},
  {"Esszimmer",  Valve(DINING_VALVE, "EZ Ventil"), Thermostat(DINING_THERMO, "EZ Thermo")}
};

Klassen (Devices.h)

• IODevice – Basisklasse (Pin, Name, Ein/Aus, Debug-Print)
• Thermostat – Digitaler Eingang mit Entprellung (5× gleiches Signal)
• Manipulator – Digitaler Ausgang (Relais/LED), LOW=AN (aktiv-low Relais)
• Valve – Erbt Manipulator, fügt transitionCount hinzu (3–5 Min Öffnungszeit), ValveIsOpen() prüft, ob vollständig offen.
• Pump – Erbt Manipulator, Wartungs-Logik (doMaintenanceRun(), Update()).
• LED – Erbt Manipulator, Alternate() für Blinken (Heartbeat).

Schaltplan & Dokumentation

• Detailverkabelung: Pumpe, Ventile, Thermostate, LEDs (Bild im Projekt)
• Kaskadierung mehrerer Controller (ein pro Fußbodenverteiler)
• Serial-Log-Beispiel mit Timestamps (zeigt 5 Min Verzögerung Ventil→Pumpe)

Design-Entscheidung: Kein Internet

• Erhöht Zuverlässigkeit (keine Abhängigkeit von Cloud/WLAN)
• Smart-Thermostate können Fernzugriff bieten – dieser Controller ist reine Hardware-Logik
• „Rock solid“ für Heizungssteuerung essenziell

Fazit

Eine robuste, erprobte (laufend seit >1 Jahr), quelloffene Mehrzonen-Steuerung, die Energie spart, Komfort erhöht und teure Proprietärsysteme ersetzt. Ideal für Heimwerker mit grundlegenden Elektronik-Kenntnissen.