WP-Fernsteuerung indirekt und remote

Ich warte immer noch auf das bistabile Relais, um das externe EVU-Abschaltesignal für die Wärmepumpe per ESP/tasmota senden zu können. Die Schaltung liegt schon im breadboard vor mir und die Tasmota-Rule ist auch fertig. Hatte dummerweise ein 24V-Relais bestellt, das läuft nicht so gut an 5V.

Aber im Prinzip brauche ich das jetzt schon gar nicht mehr, weil ich das nach etwas Bastelei auch über Logik und die Siemens-LOGO lösen kann. Die IST-Werte für die zwei Analogsensoren (1. und 4. Zeile im Bild) hatte ich mir neulich schon rausgefrickelt, da muss ich nur den gelieferten Wert (s.u.) mit 0.16 multiplizieren, um auf die Temperatur zu kommen.

Aber es fehlten mir noch die jeweils zwei einstellbaren Hysterese-Werte für den BWW-Speicher und den HSp-Speicher, jeweils oberer und unterer Grenzwert. Da sowohl die falsch benannte Siemens-COMFORT-Software* und deren Handbuch ein Meisterstück an obfuscation darstellen, hat da ein LLM ganz gut und schnell geholfen, um mir diese Parameter mittels virtueller Variablen auslesbar zu und auch beschreibbar zu machen. Und zwar via MQTT von extern übers Netzwerk. Der Beweis ist dieser Screenshot aus Node-Red, wo man alle Variablen plus die zwei Schaltzustände (0/1) sieht.

Damit kann ich jetzt die WP ganz einfach aktivieren (z.B. bei Überschuss), indem ich die Temperaturgrenzwerte vorübergehend verändere. Es reicht, wenn der untere Grenzwert mal über dem aktuellen Temperaturwert liegt, dass das System anspringt, dann ist es im Hysteresemodus auf der Aufheizkurve und heizt bis auf den oberen Grenzwert, der untere ist dann egal und kann gleich wieder auf den vorherigen Wert gesetzt werden. Damit braucht die Schaltung auch keinen expliziten Sommermodus mehr (Heizspeicher wird dann ignoriert), weil ich einfach die Grenzwerte des HSp auf die Temperatur setzen kann, bei der Wasser die maximale Dichte hat und dann sicher nicht geheizt wird 🙂 Das ging vorher ja auch schon alles, aber man musste Knöpfe an der Siemens-Steuerung anfassen — neu geht es auch von irgendwoher.

*kann schon sein, dass die nach Lernkurve noch komfortabel wird, aber niemals so komfortabel wie VIM

Gaszähler weg & Leitungen isoliert

Zu Dokumentationszwecken: gestern 08.09. wurde der Gaszähler abgeholt und die Leitung wurde im Keller als “In Betrieb” markiert. Klar, die geht ja auch noch zu den Nachbarn rüber, durch meinen Keller. Ich sollte Durchleitungsgebühren verlangen 🙂 Die Leitungen für den Datenbus, mit dem Strom/Gas/Wasser fernausgelesen werden, sind einfach per WAGO-Klemme verbunden (das haben die TB Wil so gemacht, nicht ich).

Sämtliche neuen Leitungen im HWR, die warmes Wasser enthalten, sind inzwischen auch isoliert. Am Donnerstag war ich bei Junod drüben und hab gesagt, dass ich das gern grad selber machen würde. Dann hatte ich schon den Werkstattschlüssel und wir haben drüben im Lager geschaut, ob alles da ist. Nur der Kleber hat gefehlt. Der stand am Freitag überraschend in (!) meinem HWR (Tür ist ja offen) und da bin ich gleich nochmal rübergeflitzt und hab mir den Werkstattschlüssel übers Wochenende geholt. Wo das Material liegt, wusste ich ja.

Nach insgesamt etwa 8h nerviger Kleinarbeit und viel Schnüffelklebstoff war dann alles isoliert, ich hab die Materialliste rübergeschickt und das kommt mit auf die Rechnung. Wieder viel externe Arbeitsleistung gespart.

Rein rechnerisch habe ich schon dadurch pro Tag 0.2kWh weniger Bereitstellungsverlust im Warmwasser-Tank oben (bei 45°C Solltemperatur), die Temperaturkurven bei der Abkühlung sind flacher. Wenn man das hochrechnet auf die Lebensdauer, lohnt sich das finanziell natürlich gar nicht. Aber dann habe ich die Rechnung noch für alle Rohrleitungen im HWR aufgemacht: 20m bei 30K Temperaturdifferenz entsprechen einer Heizleistung (also einem Verlust) von 500W, je nach Temperaturdifferenz auch mehr oder weniger. Das ist bei einer Gastherme mit 16kW Leistung vernachlässigbar, weil die einfach entsprechend mehr Gas verbraucht. Aber bei einer Wärmepumpe, die 500-700W elektrische Leistung und laut Datenblatt je nach Aussentemperatur eine Arbeitszahl von >1 bis 3 hat, macht das ja die Hälfte der Heizleistung aus. Es ist also weniger eine ökonomische Frage, ob ich isoliere, sondern einfach die Frage, ob es überall warm wird.

Trotzdem überschlägig: 4 Monate Heizperiode mit 24h/Tag Dauerverlust 500 W sind 1440kWh Wärme, bei einer Arbeitszahl zwischen 1 und 2 im Winter entsprechend ~1000kWh Strom, den ich zu der Zeit auch aus dem Netz beziehe, 30 Rp./kWh — damit etwa 300 Fr. pro Heizsaison Verlust bei unisolierten Leitungen. Kann auch mehr oder weniger sein, aber die Grössenordnung zeigt, dass sich das auch finanziell lohnt. 2021 hat die Isolation weniger als 10 Fr./m gekostet, d.h. die 24m sollten jetzt nach und vor Steuern um die 250 Fr. kosten. Also ordentlich heizen, damit es sich lohnt 😀

Die Temperatursensoren der Siemens-Steuerung sind inzwischen auch schon auf meinem Display gelandet (im Bild ist der obere Tank noch nicht ganz entmischt) und die Wärmemenge fürs entnommene WW berechne ich auch schon:

Fehlt noch die externe Beschaltung der WP, dass ich sie remote schalten kann. Wenn ich nicht das bistabile Relais mit 24V Schaltspannung, sondern gleich das richtige mit 5V Schaltspannung bestellt hätte, wäre das auch schon fertig.

Heizung geht auch

Entgegen der Behauptung im vorherigen Beitrag hatte ich die Ansteuerung der WP doch noch nicht verstanden, dafür aber jetzt.

  • Die WP orientiert sich beim Wärmebedarf immer an ihrem eigenen Fühler, der im Brauchwassertank steckt. 5K Hysterese, nicht änderbar, d.h. wenn ich da 45°C als Sollwert einstelle, heizt sie bis auf 45°C hoch, stellt dann ab und erst wieder an, wenn der Istwert unter 40°C fällt. Damit ist der Warmwasserbedarf sichergestellt.
  • Damit die WP sicher nicht abschaltet, wenn Heizungswärme gebraucht wird, gibt die LOGO-Steuerung das Smart-Grid-Signal an die WP, sobald im Heizspeicher eine Anforderung erkannt wird (oberer/unterer Grenzwert einstellbar). Gleichzeitig wird das Ventil umgeschaltet, so dass die produzierte Wärme auch im Heizspeicher landet.
  • Sobald der Heizspeicher warm genug ist, wird das Smart-Grid-Signal wieder abgeschaltet und das Ventil wieder Richtung Brauchwassertank gedreht. Solange dieser noch unter seinem Sollwert ist, wird weiter geheizt. Danach wird abgestellt (oder wieder umgeschaltet, falls die Heizung schon wieder Wärme braucht).
  • Das funktioniert auch einwandfrei, wenn kein WW-Bedarf da ist, aber der Heizspeicher Wärme anfordert. Beide Tanks sind also beheizbar, Priorität de facto beim WW.
  • Der Smart-Grid-Sollwert der WP liegt höher als der reguläre WW-Sollwert, das stellt sicher, dass sie immer weiterläuft, auch wenn WW keinen Bedarf hat.

Ein paar Details zur LOGO muss ich noch rausbekommen, insbesondere, ob ich mir deren Messwerte per LAN aneignen kann. Den Programmierer werd ich wohl am Donnerstag treffen, die haben da immer Meeting nebenan im Sternen.

Mit dem Aufheizen des Wassers ist es aber noch nicht getan, es muss ja auch in den Heizungskreislauf kommen. Dafür gibt’s die Umwälzpumpe und den Mischer. Beide hatte ich schon ordnungsgemäss verkabelt, aber noch nicht getestet.

Der Mischer hat zwei Phasen und N: für jede Drehrichtung eine Phase. Die Pumpe hat (erstmal) nur an oder aus, das ist simpel. Die RESOL-Steuerung für die Heizung (das ist das Gerät neben dem Schaltschrank) löst das nachvollziehbar, indem man da als Schema einen einfachen Heizkreislauf auswählen kann und die jeweiligen Relais und Sensoren zuweist. Nachdem ich das gemacht hatte, tat sich schon was: die Pumpe begann zu arbeiten. Der Mischer wollte noch nicht. Warum hat eigentlich jede einzelne Steuerung eine unterschiedliche Art von Menüführung? Mit dem Bedienercode 0262 (steht in der Anleitung) konnte ich auch Parameter verstellen und damit die Zuordnung von Relais R2 und R3 zum Mischer verändern (u.a. auch invertieren). Am Ende stand ich aber eh mit dem Multimeter und dem Phasenprüfer da und hab die Relais-Ausgänge auf Stromführung geprüft, nachdem ich in der Steuerung was verstellt hatte und der Mischer meiner Meinung nach hätte öffnen oder schliessen müssen. Das ging dann am Ende auch korrekt 🙂 Ein bisschen erschwert wurde es dadurch, dass der immer nur ein kurzes Intervall (standardmässig 4s) läuft in die eine oder andere Richtung. Aber auch das ist simple Technik. Die Steuerung besorgt dann mit ihren zwei Sensoren für Heizungs-Vorlauf und Aussentemperatur die restliche Logik und ich logge einfach nur meine Temperatursensoren mit und sehe, was abgeht.

Da ich den PV-Strom ja eh nur für 7.5 Rp./kWh fast verschenke, kann ich auch gut mal bisschen rumprobieren und Erkenntnisse sammeln:

  • 15:00-16:07: Bodenheizung in der Küche an, WP auf Umluftbetrieb, d.h. da wurde der HWR langsam kälter und dessen Wärme wurde wortwörtlich in die Küche gepumpt
  • 16:07-16:20: ich hatte den Sollwert vom Heizspeicher manuell runtergesetzt, damit hat die Steuerung wieder auf den WW-Speicher umgeschaltet, der noch etwas weiter beheizt wurde (drum steigt da VL/RL der WP so steil an)
  • Die Erkennung, ob die WP läuft, kann ich ziemlich einfach über die Leistung machen oder leicht umständlicher über die Temperaturdifferenz zwischen Zu- und Abluft.
  • Die Differenz zwischen Zuluft und Abluft sind zur Zeit etwa 6-7 K.
  • Je nach Aussentemperatur und Temperaturdifferenzen ändert sich die Leistung der WP.
  • Umluftbetrieb für den HWR (zum Abkühlen) ist relativ laut, funktioniert aber. Zum Aufwärmen kann man sich ja dann in der Küche auf den Boden legen 🙂

Im Prinzip habe ich jetzt also drei Geräte, die mir Heizung/WW zusammen bewerkstelligen, und jede Menge Daten.

Da jetzt die sogenannte “EVU-Abschaltung” der WP als Eingang wieder frei ist, kann ich die nehmen, um zu Zeiten von Stromüberschuss (oder billigerem Strom) die WP freizugeben oder zu sperren. Z.B. wenn ich nur zu Niedertarifzeiten das WW oder den Heizungsspeicher aufheizen will. Das wird aber bei der Heizung eh nicht lange reichen, in den Heizungsspeicher passen bei Temperaturdifferenz 30K etwa 5.5kWh, in den WW-Speicher knapp 13kWh.

Es fehlt noch die Kondenswasserpumpe und die Isolation der Zuluft-Abluftrohre (Abluft wird ziemlich feucht). Und die Isolation der restlichen Rohre mache ich dann selbst mit Material aus dem Lager nebenan 🙂