Zehnder ComfoAir Q350 mit Home Assistant steuern: Mein M5Stack-ATOM-CAN-Projekt

Meine Zehnder ComfoAir Q erledigt ihre Arbeit normalerweise unauffällig im Hintergrund. Trotzdem wollte ich genauer sehen, was in der Lüftungsanlage passiert, aktuelle Betriebswerte auswerten und wichtige Funktionen direkt über Home Assistant steuern. Als Hardware verwende ich dafür einen M5Stack ATOM S3 Lite zusammen mit einer Atomic CAN Base. Die Softwarebasis bildet das Open-Source-Projekt comfoair-esp32 von vekexasia, das als externe Komponente in ESPHome eingebunden wird.

Warum ich die Zehnder integrieren wollte

Die Zehnder ComfoAir Q besitzt eine eigene Regelung und funktioniert auch ohne Smart Home zuverlässig. Trotzdem bleiben viele interessante Informationen normalerweise im Gerät verborgen oder sind nur über das originale Bedienteil erreichbar.

In Home Assistant wollte ich unter anderem sehen, wie hoch die aktuellen Lüfterdrehzahlen sind, welche Temperaturen an den verschiedenen Luftkanälen anliegen und wann der Bypass geöffnet wird. Gleichzeitig sollten bestimmte Funktionen wie Boost, Abwesenheitsmodus und Lüfterstufen direkt im Dashboard bedienbar sein.

• Betriebswerte sichtbar machenTemperaturen, Feuchtigkeit, Drehzahlen und Leistungswerte zentral anzeigen.
• Lüftung steuernLüfterstufen, Boost und Abwesenheitsmodus direkt in Home Assistant bedienen.
• Automationen ermöglichenDie Lüftung abhängig von Feuchtigkeit, Anwesenheit oder anderen Sensoren steuern.
• Auffälligkeiten erkennenUngewöhnlich hohe Drehzahlen oder Lüfterleistungen frühzeitig melden.
• Energie auswertenZurückgewonnene Heiz- und Kühlenergie langfristig beobachten.

Die verwendete Hardware

Was ist der CAN-Bus?

CAN steht für Controller Area Network. Dabei handelt es sich um ein robustes Bussystem, über das verschiedene Steuergeräte Nachrichten miteinander austauschen können. CAN wird unter anderem in Fahrzeugen, Maschinen, Heizungsanlagen und Lüftungssystemen eingesetzt.

Die Teilnehmer senden dabei fortlaufend Nachrichten mit einer Kennung und den dazugehörigen Nutzdaten. Die Atomic CAN Base übernimmt die elektrische Kommunikation, während der M5Stack die empfangenen Daten verarbeitet.

Der elektrische Aufbau

Der ATOM S3 Lite wird direkt auf die Atomic CAN Base gesteckt. Dadurch sind Mikrocontroller und CAN-Schnittstelle bereits miteinander verbunden und benötigen keine zusätzlichen losen Leitungen zwischen den beiden Platinen.

Verwendete GPIO-Anschlüsse

• CAN TXGPIO5
• CAN RXGPIO6
• Busleitung 1CAN High
• Busleitung 2CAN Low
• VersorgungStabile 5-Volt-Versorgung für den M5Stack

Die Softwarebasis: comfoair-esp32

Die Kommunikation mit der Zehnder ComfoAir Q habe ich nicht selbst von Grund auf entwickelt oder das Protokoll vollständig eigenständig analysiert. Als technische Grundlage verwende ich das Open-Source-Projekt comfoair-esp32 von vekexasia.

Das Projekt stellt eine externe Komponente für ESPHome bereit. Sie ermöglicht es, einen ESP32 mit CAN-Transceiver an eine Zehnder ComfoAir Q anzubinden, bekannte Informationen der Anlage in Home Assistant bereitzustellen und unterstützte Funktionen zu steuern.

Einbindung in ESPHome

Das GitHub-Repository wird in der ESPHome-Konfiguration über external_components eingebunden. Zusätzlich werden die von der Komponente benötigten benutzerdefinierten Dienste aktiviert:

external_components:
  - source: github://vekexasia/comfoair-esp32
    components: [ comfoair ]

api:
  custom_services: true

comfoair:

Die Komponente übernimmt anschließend die Auswertung der empfangenen Zehnder-Nachrichten und stellt die bekannten Werte sowie verschiedene Steuerdienste in Home Assistant zur Verfügung.

Meine Anpassung für den M5Stack

Das Projekt beschreibt grundsätzlich den Einsatz eines ESP32 mit einem passenden CAN-Transceiver. Für meinen Aufbau verwende ich anstelle einer klassischen Einzelplatinen-Lösung den M5Stack ATOM S3 Lite mit der direkt aufgesteckten Atomic CAN Base.

Mein eigener Teil der Umsetzung besteht damit vor allem aus der Auswahl und Verdrahtung der Hardware, der Anpassung der ESPHome-Konfiguration an die GPIO-Belegung des ATOM S3 Lite, der Einbindung in mein WLAN und Home Assistant sowie dem Aufbau des Dashboards, der Warnmeldungen und der Automationen.

1. ESPHome startet auf dem ATOM S3 Lite.
2. Das GitHub-Projekt wird als externe ESPHome-Komponente geladen.
3. Der Controller verbindet sich mit meinem WLAN.
4. Die Atomic CAN Base empfängt die Nachrichten der Zehnder-Anlage.
5. Die comfoair-esp32-Komponente wertet die bekannten Nachrichten aus.
6. Home Assistant übernimmt die daraus erzeugten Entitäten und Dienste.
7. Unterstützte Befehle können von Home Assistant zurück an die Anlage gesendet werden.

Welche Werte ich auslesen kann

Temperaturen

Die verschiedenen Temperatursensoren zeigen, wie sich die Luft auf ihrem Weg durch die Anlage verändert. Besonders interessant ist der Vergleich zwischen Außenluft, Zuluft, Abluft und Fortluft.

• AußenlufttemperaturTemperatur der von außen angesaugten Luft.
• ZulufttemperaturTemperatur der Luft, die in die Wohnräume eingeblasen wird.
• AblufttemperaturTemperatur der aus den Räumen abgesaugten Luft.
• FortlufttemperaturTemperatur der Luft nach dem Wärmetauscher.

Lüfter und Leistung

Zusätzlich kann ich die Drehzahlen und die prozentuale Ansteuerung der beiden Lüfter sehen. Dadurch lässt sich nachvollziehen, wie stark die Anlage gerade arbeiten muss.

Eine hohe Leistung während eines Boosts ist normal. Bleibt die Ansteuerung jedoch über längere Zeit ungewöhnlich hoch, kann dies beispielsweise auf verschmutzte Filter oder einen erhöhten Widerstand im Luftsystem hindeuten.

Feuchtigkeit, Bypass und Energie

Welche Funktionen ich steuern kann

• LüfterstufeZwischen niedriger, mittlerer und hoher Lüftungsstufe wählen.
• AbwesenheitsmodusDen Luftaustausch bei längerer Abwesenheit reduzieren.
• BoostEine erhöhte Lüfterleistung für 15 Minuten, 60 Minuten, 3 Stunden oder 12 Stunden aktivieren.
• BypassZwischen automatischem, geöffnetem und geschlossenem Betrieb wählen.
• FeuchtigkeitsfunktionenKomfort- und Schutzfunktionen der Anlage einstellen.
• TemperaturprofilDas gewünschte Temperaturverhalten auswählen.

Mein Home-Assistant-Dashboard

Für die ComfoAir Q habe ich ein eigenes Dashboard angelegt. Dort befinden sich die wichtigsten Betriebswerte und Steuerelemente auf einer gemeinsamen Seite.

• AnlagenstatusBetriebsmodus, Lüfterstufe, Temperaturen und Bypass auf einen Blick.
• LüfterüberwachungDrehzahlen und prozentuale Ansteuerung beider Ventilatoren.
• Direkte BedienungBoost, Abwesenheit, Bypass und Profile ohne separates Bedienteil ändern.
• WarnanzeigeAuffällige Werte oder erkannte Fehler deutlich hervorheben.
• LangzeitauswertungTemperaturen, Feuchtigkeit und Energiewerte über längere Zeiträume vergleichen.

Automationen für den Alltag

Boost bei hoher Luftfeuchtigkeit

1. Die Luftfeuchtigkeit im Badezimmer steigt deutlich an.
2. Home Assistant erkennt die Überschreitung des Grenzwerts.
3. Die Zehnder-Anlage wird für eine begrenzte Zeit auf Boost gestellt.
4. Nach Ablauf der Zeit kehrt die Anlage in den vorherigen Modus zurück.

Abwesenheitsbetrieb

1. Home Assistant erkennt, dass niemand mehr zu Hause ist.
2. Die Lüftung wird auf einen reduzierten Betriebsmodus gestellt.
3. Bei der Rückkehr wird wieder der normale Modus aktiviert.

Überwachung der Lüfterbelastung

Zusätzlich überwache ich die Lüfterleistung und die Drehzahlen. Bleiben diese Werte über einen längeren Zeitraum ungewöhnlich hoch, kann Home Assistant eine Warnung anzeigen oder eine Benachrichtigung senden.

Herausforderungen bei der Umsetzung

Die grundlegende Auswertung der Zehnder-Kommunikation wird durch das Projekt comfoair-esp32 bereitgestellt. Die größte Herausforderung bei meiner Umsetzung war deshalb vor allem, die alternative M5Stack-Hardware korrekt anzubinden, die GPIO-Belegung und CAN-Verbindung passend zu konfigurieren und alle Werte sowie Steuerbefehle schrittweise an meiner Anlage zu testen.

Was mir an der Lösung gefällt

Der komplette Aufbau ist sehr klein und benötigt kaum Platz. Trotzdem übernimmt die Einheit gleichzeitig die Aufgaben eines CAN-Gateways, einer WLAN-Schnittstelle, eines ESPHome-Geräts und einer Steuerzentrale für die Lüftungsanlage.

Ersetzt der M5Stack die originale Steuerung?

Nein. Die bestehende Regelung und das originale Bedienteil der Zehnder-Anlage bleiben vollständig erhalten.

Der M5Stack ergänzt lediglich eine zusätzliche Smart-Home-Schnittstelle. Sollte Home Assistant, das WLAN oder der ATOM ausfallen, arbeitet die Lüftungsanlage grundsätzlich weiterhin mit ihrer eigenen Regelung.

Eine Smart-Home-Erweiterung sollte eine technische Anlage komfortabler machen, sie aber nicht unnötig von einem einzelnen Server oder Netzwerkdienst abhängig machen.

Fazit

Mit dem M5Stack ATOM S3 Lite, der Atomic CAN Base und der Open-Source-Komponente comfoair-esp32 konnte ich meine Zehnder ComfoAir Q erfolgreich in Home Assistant integrieren.

Die kleine Einheit liest Betriebsdaten aus, stellt zahlreiche Sensorwerte bereit und ermöglicht die Steuerung wichtiger Funktionen. Temperaturen, Luftfeuchtigkeit, Lüfterdrehzahlen, Bypass, Betriebsmodi und Energiewerte stehen dadurch zentral im Smart Home zur Verfügung.