Wärmepumpen mit ansteuerbaren Schnittstellen (0-10V, Modbus) für Heizungsregelung Technische Alternative

bugbuggi · 18. Januar 2023 um 17:47

Hallo zusammen,

Da unsere 20 Jahre alte Gasheizung gerade anfängt die Grätsche zu machen möchte ich dieses Jahr auf eine Wärmepumpe umstellen.

Wir haben 9,75kWp PV auf dem Dach und eine 12qm große thermische Solaranlage.

Da wir auch zwei Elektroautos haben, die wir mit einer OpenWB Wallbox PV-geführt laden können möchte ich auch die Wärmepumpe in dieses System einbinden können.

Dazu hab ich mir eine frei programmierbare Regelung von der Technischen Alternative (TA) in Österreich ausgesucht, die man wohl mit der OpenWB über Modbus verbinden kann:

https://openwb.de/forum/viewtopic.php?t=3226

Vermutlich würde ich mich für eine 16X2 oder eine 610k entscheiden.

Damit könnte man dann fancy regelbasierte Dinge programmieren, wie z.B. die WP nicht laufen zu lassen wenn das Haus noch warm genug ist und der Akkustand des ladenden Autos <50% ist und ähnliches.

Das Problem ist nun, welche Wärmepumpen bieten eine Schnittstelle, über die ich sie mit der TA Regelung ansteuern kann? Ich habe bei denen Nachgefragt und folgende wenig hilfreiche Antwort erhalten:

"es gibt diverse Wärmepumpen die über genormte Signale die wir unterstützen (0-10V, pot. freie Kontakte, Modbus RTU, Modbus TCP) angesteuert werden können, wir bauen aber keine Anlagen und haben keine konkreten Empfehlungen.
Man sollte bei den WP Herstellern genau nachfragen, welche Schnittstellen die jeweiligen WP anbieten bzw. was man alles beachten muss (ob man also direkt in die internen Abläufe der WP eingreift oder man nur der WP eine Austritts-Solltemp. vorgibt und den Rest macht die WP wieder intern selbst).".

Hat hier jemand Erfahrungen und kann bestimmte Hersteller oder Wärmepumpen empfehlen?

Es soll vorr. eine Luft-Wasser WP mit ~9kW Heizleistung werden. 60-65° Vorlauf sollte drin sein. Am besten eine monoblock oder hydrosplit, damit ich das ohne Klimafritzen selbst installieren kann.

Würde mich freuen wenn hier jemand ein paar Tipps hätte!

jonofe · 18. Januar 2023 um 18:21

Nibe hat eine komplett offene API zur Integration in Hausautomatisierungen.

Ob die ein passendes Modell für Deine Anforderungen haben, weiss ich nicht.
Glaube die S2125 gibt es als 8 und 12kW Modell.

dertech · 18. Januar 2023 um 21:06

Kann meine Siemens Novelan über IP steuern. Kann dir nur sagen, lohnt nicht. Wir haben ein Topgedämmtes Haus mit 1000kwh WP Strom, sinnvollste war einfach die WP nachts abzuschalten und die Produktionsstd auf den Tag zu legen. Bei 0Grad läuft die WP ca 2 h plus WW und nichtmal da habe ich mit 15kwp die 1kw übrig. Habe dazu auch eine Openwb und E Auto. Strom reicht hinten und vorne nicht.

anon76248065 · 18. Januar 2023 um 21:44

Moin,

und die Einbindung in ein smarte Umgebung ist deine wichtigste Prio?

Mach jetzt einen thermischen Abgleich und versuch die VLT bei NAT auf 40, max 45°C (bei LWWP eher 40, Sole WP 45). Wenn nicht machbar, wird es mit einer WP nichts werden... Dann muss man überlegen wie du die Heizflächen verbesserst oder z.B. mit ein Spli Klima unterstützt...

Grüße

hausroboter · 19. Januar 2023 um 06:44

Und schwupps sind die Hoffnungen bei der eigenen Planung mit technischen Lösungen das PV-Winterloch wegzuoptimieren dahin...

bennyb21 · 19. Januar 2023 um 06:52

Die bekannten Panasonic Monoblock LWWP kann man sehr einfach mit dem Heishamon Projekt steuern. Allerdings eher über MQTT, oder halt über die üblichen SG-Ansteuerungen.

Allerdings muss ich @dertech absolut zustimmen. Ich habe 13kWp mit E-Auto und WP. Da bleibt im Winter genau nichts über für die WP und wenn, dann nur in einem so kurzen Zeitfenster, dass es der WP nicht wirklich etwas bringt. Ich hatte da anfangs auch noch "große" Pläne in die Optimierung zu gehen, aber als ich das jetzt in diesem Winter beobachtet habe, kam ich zu dem Schluss, dass es sich gar nicht lohnt da noch groß Zeit und Geld zu investieren, da ich eh nicht genug Strom zur Verfügung habe um den sinnvoll in die WP zu schieben. Insbesondere wenn Du ja anscheinend wie ich und nicht wie @dertech kein bestens gedämmtes Haus hast, läuft die WP dann schon recht früh auf niedriger Modulation 24h durch und taktet nicht. Das ist allerdings für die Effizienz eher positiv.

Ich habe gesehen, dass die Steuerung schon Geld kostet. Ich denke, dass kann man sich sparen. Wenn man wirklich meint, soetwas zu optimieren, dann kann man das auch mit anderen Mitteln recht einfach realisieren, insbesondere bei den Panasonic WP mit der Heishamon Platine/Software.

Aber vorher würde ich tatsächlich erstmal wie @donpepe23 sagte, schauen ob Du von der hohen VL-Temperatur runter kommst. Sonst macht das eh nur bedingt Spaß.

mf2105 · 19. Januar 2023 um 08:20

@bugbuggi schau dir mal (alle!) Videos von https://youtube.com/@Heizung an , oder efg.de, dann wirst du dein Konzept komplett überdenken.

bugbuggi · 19. Januar 2023 um 16:47

Danke euch für die vielen Antworten und guten Gedankenanstöße.

Generell möchte ich das nicht nur machen, um das "Winterloch wegzuoptimieren", denn es ist klar, dass von Nov. bis Feb. sehr wenig PV Strom zur Verfügung stehen wird.

Mir geht es da mehr um die Übergangszeit, in der es schon PV Strom gibt aber es oftmals noch kalt ist. Und bevor ich für 9ct einspeise mache ich lieber meine Mädels glücklich und heize die Bude etwas wärmer.

Dann geht es mir auch generell um ein vernünftiges System im Haus, ich bin es leid hier 3 Systeme (PV+WB, thermisch solar, Heizung) zu haben, die nichts voneinander wissen und jedes für sich runrödelt. Die sollen miteinander sprechen, alleine schon aus technischer Nerd Sicht interessant.

Das mit den Vorlauftemperaturen müssen wir angucken, denn wir haben 30% Fußbodenheizung und 70% Einrohrheizleisten. Mit 50° Vorlauf kommen wir für die Heizleisten aber die meiste Zeit aus, so dass Maßnahmen in Sachen Heizübertrager erst danach angedacht sind, wenn wir merken dass es zu viel Strom braucht.

Bezüglich der Panasonic: MQTT ginge dann auch direkt über die OpenWB, allerdings müssen wir dann die OpenWB und die TA gut koppeln können, denn die ganzen Temperatursensoren hängen ja an der TA. Muss mich noch einlesen, wie das mit der TA bei diesen Sachen ist.

Quintessenz ist: Wir brauchen dieses Jahr ne neue Heizung, und ich möchte das Desaster mit proprietärer Heizungsregelung nicht nochmal mitmachen und zumindest die Option auf eine Vernetzung haben.

Die Junkers Regelung für die Gasheizung hat damals doppelt so viel gekostet wie die frei programmierbare TA Regelung, ist katastrophal zu bedienen und kann auch sonst nichts. Brauch ich nimmer sowas...

Weitere Frage an die Experten:

Was spricht für eine Monoblockanlage (wo die ganze Technik draßen ist) und was für eine Hydrosplit, die in Außen und Innenteil aufgeteilt ist?

bugbuggi · 19. Januar 2023 um 21:16

@mf2105 Heute Abend schon viele Videos angesehen, das eine oder andere kannte ich als Eisenschink Leser schon, aber ich habe auch viel gelernt. Und war bisher immer schwankend ob wir uns einen neuen Pufferspeicher gönnen sollten, aber heute habe ich gelernt dass wir unbedingt einen Schichtspeicher benötigen, denn ohne den funktioniert es ja nicht ansatzweise so gut.

Daher vielen Dank für den Tipp!

bugbuggi · 19. Januar 2023 um 21:20

@donpepe23 Das nicht, aber es gibt so viele Wärmepumpen, und warum sollte ich mich für eine Entscheiden, bei der mir dieser Weg versperrt ist wenn ich mich auch für eine Entscheiden kann mit der man das machen kann?

Heizsystem ich wie gesagt nicht optimal aber sollte funktionieren, und wenn der Verbrauch zu hoch ist können wir immer noch drüber nachdenken, eine Klimadecke nachzurüsten. Versuchen möchte ich es aber erstmal ohne den Extra Invest.

mf2105 · 19. Januar 2023 um 21:24

Genau das wollte ich dir mit dem Link vermitteln, ohne es vorab zu erwähnen. Dann hast du es verstanden, und meine Backup-Planungsarbeit hat wenigstens Anderen geholfen.

Freut mich sehr. Danke fürs Feedback!

bugbuggi · 20. Januar 2023 um 17:12

@mf2105 Gerne!

Leider ist auch die efg überlastet: "Bitte beachten Sie bei Ihrer Anfrage, dass es momentan aufgrund der sprunghaft gestiegenen Nachfrage zu deutlich längeren Warte- und Lieferzeiten kommt. Neue Bestellungen müssen derzeit mit einem Lieferzeitpunkt ab Spätsommer 2023 rechnen. "

Daher hab ich heute mal kurz recherchiert und bin auf Solarbayer gestoßen:

Scheint sehr ähnlich zum efg Speicher zu funktionieren:

Und wenn man deren Shop glauben darf ist der lieferbar. Da ich gelent habe dass die Wärmetauscherschlangen in Sachen Schichtung Mist sind würde ich den ohne diese bestellen. Daher wird natürlich noch so ein Solarthermiewärmetauschermodul benötigt. Weiß jemand ob und wo man so etwas fertig bekommt?

An sich kann man ja auch nur einen Wärmetauscher erstehen und sich das Ding dann mit der freiprogrammierbaren Regelung selber bauen. Eine Drehzahlgeregelte Pumpe, Temperaturfühler, und ein PID oder was auch Immer Regler, der auf die Zieltemperatur im Pufferspeicher regelt, sollten es ja tun. Aber wenn es eine fertige Lösung zum vernünftigen Preis gibt kann man sich die Arbeit natürlich sparen...

anon76248065 · 20. Januar 2023 um 20:14

@bugbuggi

Moin,

Tu was du nicht lassen kannst... Aber bei eine LWWP sollte max VLT bei 45°C (besser 40°C) liegen... Daher nochmal mein Rat: Prüfe erstmal mit welche VLT du wirklich brauchst -> thermischer Abgleich- Meist geht da noch einiges, mit höheren Volumenstrom, kein Nachtabsenkung etc. Das ist das führende Thema bei der Effizienz. Dazu die Installtion so KISS wie möglich -> LWWP direkt in die Heizkreise, ggf kleiner Reihenpuffer in der RL... Jede hydraulische Trennung führt schnell zu 10-15% höherem Stromverbrauch.

Es muss auch nicht immer eine Klimadecke sein, Typ 33 HZK reichen oft aus.. Da passt auch super 120mm PC Ventilatoren drunter.

Ansonsten schau mal in den JAZ Rechner. Da kannst du mal einige LWWP / verschiedene VLT vergleichen. Lampda ist so das Beste was es am Markt gibt, als Benchmark. Auch geht bei hoher VLT die max LEistung der LWWP bei tiefen AT schneller in die Knie... Eine LWWP die bei -10°C@40°C VLT noch 6,5kW liefert, bringt bei 60°C VLT nur nich 5,x kW.

Grüße

bugbuggi · 21. Januar 2023 um 14:57

@donpepe23 Danke für Deinen Rat, das werde ich tun, dazu muss ich allerdings erst die Verrohrung neu machen, da die Hydraulik derzeit völlig daneben ist. hab ich vor 20 Jahren als absolutes Greenhorn selbst gemacht und so sieht sie aus. Daher erstmal neuen Schichtspeicher mit neuer Verrohrung, und dann gucken wie es aussieht.

Wir haben auch keine Heizkörper, sondern SanCal Heizleisten, also ein Einrohrsystem.

Das mit der Leistung der WP ist ein wichtiger Rat, da sollte man also die WP auch lieber ein wenig größer dimensionieren als rechnerisch benötigt. Wobei ich noch etwas verwirrt bin bezüglich der notwendigen Heizleistung, denn in der Wärmebedarfsberechnung ist nur der Jahresenergiebedarf pro Kubikmeter beheiztem Raum angegeben.

anon76248065 · 21. Januar 2023 um 16:15

@bugbuggi

Moin, die Heizlast kannst du überschlägig mit der Schweizer Formel ermitteln:

Gasverbauch in kWh x 0,85 / 2100h (ohne Warmwasser) oder 2300h (mit WW)

Die 0,85 ist der Wirkungsgrad der Therme... Wenn es eine Brennwert ist, dann kannst du auch 0,9 - 0,85 anehmen.

Heizleisten sind so ne Sache, da sie 100% auf Konvektion beruhen und die bricht bei niedrigem VLT schnell ein. Genauer ist die mittlere Wassertemp entscheidend (VLT + RLT / 2). Wenn z.B. aktuell 60°C VLT und 40°C RLT anliegen, dann kannst du mit doppeltem Volumenstrom grob Überschlagen (kenne den Exponenten der Leisten nicht) auch 55°C / 45°C arbeiten.

Gibt es irgendwelche Thermostatventile etc oder werden die Leisten dauerhaft durchstömt?
Kennst du den Volumenstrom?
Wie ist die Vorlauftemp und Rlauftemp wenn die Therme ein paar Minuten an ist
Auf welcher Stufe steht die Umwälzpumpe

Grüße

bugbuggi · 22. Januar 2023 um 11:12

Vielen Dank für Deinen Input, @donpepe23.

Wir hatten vorletztes Jahr rund 19000kWh, großzügig gerechnet (mit 0,85 obwohl wir Brennwert haben) kommen wir da auf 7,24kW Heizlast.Das stimmt mit dem überein, was uns ein befreundeter Heizungsbauer damals gesagt hat, eine 7kW Gasheizung würde ausreichen.

Zu den Heizleisten:

das ist das Eisenschinksche Prinzip, die Heizleisten haben pro Raum ein Thermostatventil, und einen Bypass, wenn das Ventil zu ist, so dass der Volumenstrom in jedem Raum immer gegeben ist. Momentan haben wir ca. -1°C draußen, und die Vorlauftemperatur liegt bei 41°C, aber auch nur weil es sonst seit dem Umbau auf Frischwasserstation kein genügend warmes Wasser gibt. Sonst ist der Heizungsregler noch niedriger eingestellt und die Vorlauftemperatur noch etwas niedriger. Die Pumpe für die Heizleisten ist eine Alpha 2 im Auto Adapt Modus und die läuft mit 22W, also fast auf Vollgas.

Für die Rücklauftemperatur gibt es kein Thermometer, und die wäre auch schwer zu messen, da der Rücklauf von der FBH und den Heizleisten im selben Rohr enden, die beiden Rückläufe also vermischt werden. Im Heizungsraum kommt dann noch die Gasheizung dazu, deren Vorlauf an der selben Stelle in den Pufferspeicher reingeht (im oberen Drittel) wie der Rücklauf von FBH & Heizleisten. Wie gesagt, ziemlich verkorkst alles und das muss jetzt erstmal geradegezogen werden. Wobei der gemeinsame Rücklauf von Heizleisten und FBH (allerdings hier nur die FBH der beiden Bäder im 1. und 2. Stock) nicht ohne riesigen Aufwand zu ändern ist und daher erstmal so bleiben wird.

Nach weiteren Diskussionen mit einem Freund und weiteren Videos wäre der akuelle Ansatz nun so:

Den alten Pufferspeicher raus und einen 800- oder 1000 Liter Schichtspeicher von Bayersolar (SLS Plus ohne Wärmetauscher). Der ist im Gegensatz zum Schichtspeicher vom Sandler anscheinend lieferbar.

Für den Energieeintrag von WP und Th-Solar in den Pufferspeicher einen selbstgebauten Wärmetauscher (ca. 60kW?) mit regelbarer Pumpe, die dann in der Drehzahl so gesteuert wird (im Zusammenspiel mit der Th-Solarpumpe bzw. WP Leiszung und Förderpumpe), dass auf die Zieltemperatur oben im Pufferspeicher geregelt wird. Als WP eine Monoblock, die dann im gleichen Solekreislauf hängt wie die TH-Solar. Die kann ich dann gut selbst installieren.

Den anderen Anschluss des Pufferspeichers (also Energieaustrag für die Heizsysteme) auf einen Verteiler, wie es der Sandler propagiert, dort für FBH und Heizleisten je einen eigenen Mischer, der die Vorlauftemperatur witterungsgeführt regelt.

Der Pufferspeicher wird immer auf mindestens 43°-45° geregelt, um warmes Wasser zu haben.

Wenn ich den Typen von Solarbayer richtig verstanden habe, dann leitet dieser eingebaute Topf bei Abnahme durch die Heizsysteme (also wenn die Pumpen der Heizkreise laufen) den Volumenstrom, der von der WP / TH-Solar kommt direkt durch ohne das Wasser im Pufferspeicher aufzuwärmen oder abzukühlen. Daher sollte man dann auch mit niedrigerer Vorlauftemperatur oben durch den Pufferspeicher fahren können, ohne extra eine direkte Leitung von WP / Th-Solar zu den Heizkreisen bauen zu müssen.Das funktioniert aber natürlich nur so lange kein Wasser gezapft wird, der Volumenstrom der Frischwasserstation dürfte das durcheinanderbringen, so dass man vermutlich die Heizkreispumpen ausschalten muss, so lange gerade Wasser gezapft wird.

Werde gleich mal versuchen mit Tapps2 ein Hydraulikdiagramm zu bauen, um das etwas anschaulicher zu machen.

anon76248065 · 22. Januar 2023 um 11:31

@bugbuggi

Moin,

dreh mal alle Thermostatventil auf max... wann die RT steigt, dann ist die VLT zu hoch und es gibt potential nach unten. Für eine WP ist es man besten, wenn es keine Thermostatventile gibt und die Räume über den richtigen Durchfluss und die Heizkurve geregelt werden...

Grüße

bugbuggi · 22. Januar 2023 um 12:06

@donpepe23 Okay, probiere ich mal, das wird dann ein Familienevent... Da müssen die Kinder ja die Temperatur in ihrem Zimmer mitschreiben, aber dafür ist gerade genau das richtige Wetter.

Anbei der mit Heißer Nadel gestrickte Hydraulikplan wie ich ihn mir derzeit vorstelle, hoffe, ich habe in der Eile nix wichtiges vergessen.

anon76248065 · 22. Januar 2023 um 18:31

@bugbuggi

Moin,

Das ist ein Hydraulik Monster und von der Einbindung her für eine WP eine Katastrophe:

Die WP muss so immer eine VLT liefern, welche für das WW notwendig ist.
Durch die Einbindung in den Glycokreis, musst erhöht sich die VLT weiter (Grädigkeit). Je nach WT kann das schnell 2-5K sein.
Gylcol hat als Wärmeträger schlechter Eigenschaften als Wasser.
Deine Heizkreise sind hydraulisch 2 fach vom WP Kreis entkoppelt und du hast unzählige Pumpen laufen.. Jede verbraucht Strom.

Gylcol ist als Frostschutz zwar ein Vorteil, aber bei einer WP die durchgehend läuft, ist das Einfrieren kein Thema. Alleine ein Blackout (mehre Tage) kann hier kritsch werden. Man die Hydraulik immer mit einem Gefälle von der WP und Absperr und KFE Hähne direkt nach dem Wanddurchbruch. Dadruch kann die WP im Notfall von drinnen entleert werden und es entsteht eine Microzirkulation, welche vor Einfrieren schützt. Wenn dir das nciht ausreicht, dann gibt es noch andere Lösungen.

Wieviel Beitrag liefert die STA zur Heizungsunterstützung? Meist kann man den Beitrag zur HU vernachlässigen.

Ich würde schauen, dass du alle Heizkriese mit der gleichen VLT fahren kannst und dann über den Volumenstrom der einzelnen Kreise die Leistung regeln. Die WP geht dann direkt in den VLT der Heizkriese (alle Mischer, Pumpen etc kommen weg). Dazu dann ein 3 Wege Ventil im RL um bei Bedarf den Speicher laden zu können. Ggf einen kleinen Reihenpuffer im Rl zur WP, falls das Wasservolumen zu gering ist (Energie zum Abtauen der WP).

Wenn du das so umsetzt, dann wirst du mit einer JAZ von 2 bis 2,5 dastehen.

Grüße

bugbuggi · 23. Januar 2023 um 08:58

@donpepe23 Danke für den Input, das mit dem WT war einfach der Vorsicht wegen weil ich nicht wusste wie das üblicherweise gemacht wird und ob das ein Problem ist.

Hier mal ein aktualisiertes Hydraulik Diagramm. Das ist auch viel einfacher als das aktuell installierte vor 20 Jahren erdachte

Da die FBH und die HL schon deutlich unterschiedliche VT benötigen geht das wohl nicht ohne Mischer und Pumpen. Da überall Alpha 2 verbaut sind, ist das auch nicht so wahnsinnig viel Strom, im Vergleich zu den 2 Elektroautos die wir hier laden geradezu lächerlich wenig. Da reicht einmal Auto stehen lassen und Radfahren für einen Monat Pumpenbetrieb.

Die Mischer haben bei richtiger VT ja zumindest für die HL vollen Durchgang und stören nicht.

Die extra Pumpe für die HL im Keller ist gewollt, da hier im Sommer die überschüssige Wärme von der TH-S verheizt wird, um den Keller trockener und die Wärme weg zu bekommen.

Motorische Umschaltventile hab ich jetzt vorgesehen, macht auch bezüglich Kühlen im Hochsommer Sinn, denn den Speicher möchte man ja nicht kühlen, nur die Heizkreise.

Danke für den Hinweis für die Absperrhähne mit Entleerung, werde ich so vorsehen!

Ergebnis des Tests von gestern:

Zimmer 1. Stock Südwest: von 17°C auf 20,6°C

Zimmer 1. Stock Nordwest: Von 17,3°C auf 19,4°C

Atelier Dachboden: von 18,5°C auf 18,9°C

Arbeitszimmer Dachboden: von 21,5°C auf 22,9°C

Da ist also schon noch Luft drin.

Beim Atelier ist die Wärme vermutlich in den Dachspitz gezogen, daher der geringe Unterschied. Oder Luft im System...