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

Falls es jemanden interessiert, der derzeitige Favorit ist eine Kaisai KHX-09PY1 aus folgenden Gründen:

  • das derzeit umweltfreundlichste R290 Kältemittel

  • besserer Wirkungsgrad bei höheren Vorlauftemperaturen als R32

  • Guter Preis und guter Wirkungsgrad

  • Made in Europe (PL wenn ich das richtig verstanden habe)

  • Modbus Schnitstelle mit offengelegten Registern

Broschüre

Technisches Manual mit Modbusregistern

Das Hydraulikdiagramm ist jetzt so dass die Heizung im abwechselnden Betrieb direkt bedient wird ohne über den Pufferspeicher zu gehen, und bei Warmwasserbedarf der Pufferspeicher bei Unterbrechung der Heizkreise nachgeladen wird. Der Mischer für die Heizleisten kann dann voll auf Durchgang stehen und nur die FBH wird runtergemischt.

Es gibt 2 Varianten, eine mit einem großen Verteilerbalken wie von efg Sandler für den Speedpower3 Speicher vorgeschlagen, und eine für den Bayersolar SLS Speicher.

Mal sehen wie es weitergeht... Beratungsgespräch mit efg Sandler und Angebot erst im März.

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Brauchst du die 60°C Vorlauf zum Heizen mit Heizkörpern oder hast du Niedertemperatur-Flächenheizung?

Bei 60° läuft die Wärmepumpe bei weitem nicht mehr Effizient. Der COP sinkt beträchtlich gegenüber 40°C. Zum 100l Warmwasser machen ist das erträglich. Bei -10°C Außentemperatur wird das dann mit 9kW nix.

Wir haben Heizleisten, und die werden normalerweise nicht mit so hohen Vorlauftemperaturen angefahren. Bei 0° liegen wir bei ca. 40°C. Knapp die Hälfte der beheizten Fläche ist FBH, der Rest die besagten Heizleisten.

Da es eher selten sehr kalt ist und auch das immer seltener (dank Klimawandel), sehe ich das jetzt nicht soo tragisch. Gegenüber Gas können wir in der Übergangszeit mit PV-Strom Punkten (die PV möchte ich auch noch auf PVT umrüsten und mehr auf der Südseite und an der Südwand installieren) so dass es gegenüber dem jetzigen Status Quo nicht teurer werden sollte.

Wenn es zu sehr einschlägt werde ich die Heizleisten rauswerfen und Klimadecken installieren. Das kann man sehr gut selber machen und es ist nicht übermäßig teuer.

Aber erstmal einen Winter gucken wie es so läuft.

Es gibt ein update:

Hatte ja Solarbayer wegen dem Speicher und der Wärmepumpe angeschrieben und interessante Antworten erhalten, die sich meinem Verständnis nach nicht mit den Vorschlägen hier decken.

Der Berater bei Solarbayer hat folgende Hydraulik vorgeschlagen:

LWM-Set-3-2x-PS300-Friwa-HS.pdf (268 KB)

Zwei Speicher, einer für die Heizung, einer für das WW, beide mit innenliegenden (und die Schichtung verbirbelnden!) Wärmetauschern, die WP bedient beide bivalent nach Anforderung. Die Solarthermie über besagte Wärmetauscher angeschlossen. Die Friwa bekommt den VL vom WW-Puffer, und der RL geht durch den Heizungspuffer.

Die Hydraulik ähnelt frappierend der Hydraulik wie sie 20 Jahre bei uns gearbeitet hat, nur WP-Puffeer + Friwa anstatt Brauchwasserspeicher.

Das ganze System ohne Schichtspeicher, mit der folgenden Begründung:

"Ist eine Frischwasserstation in einem Wärmepumpensystem verbaut ist es nicht ratsam hier einen

Schichtleitspeicher einzusetzen da in diesem Fall (nur aber in diesem Fall) die Wärmepumpe einen

kalten Volumenstrom durch das Schichtleitsystem schickt. Wird gleichzeitig Warmwasser benötigt

wird der Volume Strom sofort durchgezogen und die Friwa bekommt kaltes Wasser ab. Bei solch einem

System mit Friwa gibt es nur eine einzige Möglichkeit dies vernünftig zu verbinden. Für die Frischwasserstation

sollten Sie einen PS300 Speicher verwenden. Als Zweiten Speicher für die Heizkreise kann dann ein Puffer

verwendet werden welcher rein für die Heizung zuständig ist. Somit wird die Wärmepumpe eine Warmwasserladung

durchführen."

Die von mir entworfene Hydraulik (siehe oben) wird mit der folgenden Begründung als nicht zielführend angesehen:

"Leider kann ich Ihre Hydraulik so nicht bestätigen. Die Wärmepumpe braucht

zwingend einen Übergabespeicher auf das Heizsystem um hydraulisch entkoppelt zu sein.

Weiter muss die Frischwasserstation rein über einen Heizungspuffespeicher laufen da diese sehr leistungsstarke

Pumpen verbaut haben welche einen großen Volumenstrom nach sich ziehen. Somit wäre meine

Hydraulik die ganz klare Empfehlung damit alles reibungslos funktioniert."

Hmm, @donpepe23 hatte geschrieben dass die zweifache Entkopplung ein Problem sei, und nun schreibt Solarbayer dass die WP zwingend eine Entkopplung benötigt. Was stimmt denn nun? Eine Begründung, warum die Wärmepumpe durch einen Puffer "entkoppelt" sein muss ist der Herr schuldig geblieben.

Die FriWa läuft ja sowieso über den Pufferspeicher und es ist garnicht geplant, das anders laufen zu lassen. Evtl. müsste man die Friwa alleine an den Ausgang des Pufferspeichers hängen und die WP + die Heizkreise auf die andere Seite, da der Betrieb der WP auf den Pufferspeicher bei laufenden Heizkreisen ja sowieso nicht geplant ist.

Wenn aber die Wp die Heizkreise nicht direkt versorgen darf (warum eigentlich?), dann geht es so natürlich nicht.

Irgendwie ist da die Hydraulik vom efg Sandler deutlich innovativer finde ich, dort passiert das nämlich schon.

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Dem kann ich nur zustimmen, aus dem Solarbayer-Schema werde ich nicht schlau.

Was genau macht eigentlich dieses "dicke Rohr" (roter Pfeil) in der Speicherkuppel bei efg ? Es sollen ja angeblich "keine bewegten Teile im Speicher" sein!? (also keine Klappen, Ventile oder Thermostate?

@mf2105 Das ist der physikalische Wasserschichter. Das ist im Prinzip ein Rohr mit mehreren kleinen Miniröhrchen bzw. Kanälen drin, die das oben eingepumpte heiße Wasser in genau der richtigen Höhe bei gleicher Temperatur einschichten. Die Miniröhrchen bzw Kanäle sind alle verschieden lang und haben am "Ende" eine Bohrung nach "außen". Durch die inhärente Eigenschaft des Wassers, ab ca. 4°C mit steigender Temperatur immer leichter pro Volumen zu werden, gibt es weiter oben bei heißeren Wasser außenherum keine Motivation des eintretenden schwereren Wassers von diesem Rohr in den Speicher einzutreten weil es eben noch schwerer ist als das umgebene. Erst bei der gleichen Temperatur möchte es nach außen, weil das darunterliegende noch schwerer ist und es sozusagen "aufschwimmen" würde.

Muss mal das Patent von efg Sandler suchen, da sollte es erschöpfend erklärt sein. Wenn ich es finde wird es hier gepostet.

Das ist schon eine ziemlich innovative Sache dieses an sich einfache Bauteil, und macht den Speicher soviel nützlicher, da es sozusagen zwei Speicher in einem bietet: Warmwasser für die FriWa oben, und kälteres Heizungswasser unterhalb des Rohres. Und das ohne Umschalter, verschiedene Pumpen etc.

Hier ist es erläutert: https://youtu.be/BWofrAU0myw

Hab Anfang März ein Beratungsgespräch bei denen, mal sehen ob sie mir ihren Speicher und den Wärmetauscher für die Solarthermie verkaufen :slight_smile:

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Moin,

Wenn du viele Heizkreise mit ERR/Thermostatventilen hast, welche aufgrund einer zu hohen Heizkurve und Druchfluss oft auf und zu gehen, dann ist eine Entkopplung notwendig. Sinnbildlich ist es dann so, als ob du beim Auto immer Vollgas gibst und mit der Handbremse die Geschwindigkeit regelst. Im Prinzip kann man mit einer Hydraulsichen Entkopplung (insbesondere über eine Puffer) eine fehlerhafte Einstellung des Heizsystems "ausbügeln". Wenn dazu der Puffer auch nocht Energie speichern soll, dann geht das nur über eine noch höhere VLT der WP. Damit wird es nur ineffizenter: 2,5% mehr Stromverbauch je 1K VLT bei der WP + zusätzliche Pumpe + höheres Inves + mehr Steuerungsaufwand.

Die Hydraulik vom Solarbayer erklärt sich mir auch nicht richtig... Aber sie haben bestimmt ein Lösung mit noch mehr Speichern, Pumpen und Mischern... Bei einer WP sollte man immer über die STA WW erzeugen und nur dananch (evtl vorhanden) Energie ins Heizsystem leiten, da es WW mit der WP eben ineffizenter ist, als der Heizbetrieb...

Grüße

Hier die versprochenen Patentschriften:

Das älteste DE-Patent von 1988 ist schon lange wieder abgelaufen.

Das EP-Patent ist noch bis November dieses Jahres gültig.

Und es gibt noch eine nicht erteilte EP-Applikation, die nicht weitergeführt wurde.

Der Kern der Sache ist im EP-Patent folgendermaßen beschrieben:

"Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Idee besteht darin, dass eine Mehrzahl von Aufströmkanälen vorgesehen ist, die im wesentlichen parallel beabstandet von dem Zuführkanal angeordnet sind und an ihrem unteren Ende auf verschiedenen Ebenen in den Zuführkanal münden und an ihren oberen Enden offen sind."

Und weiter ab Absatz 50:

"[0050] Die äusseren Aufströmkanäle K1, K6 beginnen auf verschiedenen Ebenen E1, E6 in einer ringsum von dem Körpermantel M umgebenen Verweilzone VZ, in der die eintretende Strömung IN abhängig von Temperatur und Strömungsgeschwindigkeit in die Aufströmkanäle K1, K6 auf den verschiedenen Ebenen E1, E6 einbiegt. Dabei vergrössert sich der Strömngsquerschnitt mit zunehmender Tiefe der Ebenen E1, E6.

[0051] Bei negativer Temperaturdifferenz in Bezug auf die Temperaturen im oberen Bereich 30 (siehe Fig. 5) verlässt die eintretende Strömung IN den Körper in der Ebene EO am Ende des Körpers als austretende Strömung OUT0. Hingegen verlässt sie bei positiver Temperaturdifferenz den Körper als austretende Strömung OUT1 bzw. OUT6 am oberen Ende der Aufströmkanäle K1 bzw. K6, und zwar abhängig von der Ladeleistung. Zusätzlich können, wie gezeigt, am oberen Ende der Aufströmkanäle K1, K6 jeweilige Rückflusssperrklappen RK1, RK6 vorgesehen werden, beispielsweise in Form von dünnen Silikonmembranen, die einseitig am Körper angelängt sind, welche einen Rückfluss von warmen Wasser in die Aufströmkanäle vermeiden, falls die Strömung IN eine geringe Temperatur aufweist und also austretende Strömung umgekehrt ist.".

Kann sich der Interessierte ja mal ansehen um das Prinzip zu verstehen. Die Figuren 1c und 4a, b scheinen hierbei am interessantesten zu sein.
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@donpepe23 Ja, das verstehe ich jetzt auch so. Das von Dir beschriebene Phänomen sollte bei den Heizleisten kein Ding sein, da die ja wegen dem Einrohrsystem immer eine hydraulische Brücke haben wenn das Thermostatventil zu ist. Vor jedem Heizregister ist ein T.Stück welchers gerade ins Heizregister mündet und ums Eck in die Brücke:

Damit sollte das von Dir beschriebene Problem jetzt nicht auftreten, hoffe ich zumindest.

Ich würde daher im Winterbetrieb den Pufferspeicher rein als Warmwasserspeicher betreiben und mit der WP direkt in die Heizkreise fahren. Bei WW-Bedarf dann auf den Puffer umschalten, die HK-Pumpen vorübergehend abschalten und den Speicher wieder beladen, bis das obere Viertel oder so auf Temperatur ist. Danach wieder umschalten und wieder mit meistens niedrigerer Temperatur in die Heizkreise fahren.

Nur wenn die Vorlauftemperatur Witterungsbedingt sowieso so hoch oder höher als die WW-Temperatur ist, könnte man auf eine gemeinsame Speichernutzung umschalten. Die Frage ist ob das überhaupt Sinn macht.

Von Shelly gibt es jetzt ein 0-10 Volt Modul für unter 20 €, das über WLAN oder Bluetooth zu steuern ist

Hallo zusammen,

ich greif' das Thema mal auf. Mich treibt das gleiche Thema um. Eine einfache und gut beeinflussbare Heizungsteuerung, die keine Blackbox ist. Die Speedpower finde ich auch höchst interessant. Wobei es sich ja dabei schon um eine Blackbox handelt. Eine Softwareschnittstelle gibt es meines Wissens nicht.

By the way, kennt jemand eine witterungsgeführte Mischereinheit, die autark läuft, aber eine Schnittstelle hat? Am besten, alle Daten über MQTT auslesebar und beschreibbar?

Kurzes Update:

Unsere Heizung läuft seit letztem Juni an sich hervorragend, die Ansteuerung der WP über Modbus mit der UVR16X2 funktioniert super, mittlerweile hab ich auch noch einige interne Temperaturen am Start. Das Speedpower System geht an sich gut, lästig ist einzig die fehlende Entkopplung von Heizung und Warmwasser. Da werde ich mir diesen Sommer noch was überlegen.

Kurze Zusammenfassung: Ich hab das Speedpowersystem nur nachgebaut, da es letztes Jahr nicht verfügbar war. Mit einem Solarbayer SLS Pufferspeicher und einer TA 16X2 Heizungsregelung. Der Pufferspeicher hat nicht diesen patentierten Rüssel, daher wird bei überschüssigen Volumenstrom der Puffer wieder abgekühlt und muss öfters aufgeheizt werden. Genauso bei zuwenig Volumenstrom - da wird Wärme aus dem Pufferspeicher entnommen. Das muss beim Originalsystem aber auch so sein - scheint man zu tolerieren.

Die TA Heizungsregelung ist super, man kann wirklich alles machen, und das komplett offen. Die Programmiersoftware gibt es sogar für Linux.

Und man kann schöne Übersichtsseiten für den Browser kreieren.

Hallo bugbuggi,

klingt echt spannend!

Fährst das System genau so wie Sander? Überschuss geht in Speicher und wenn Speichertemperatur erreicht, kehrst du die Flußrichtung um, und gehst in den Heizkreis?

Welche Pumpen und Mischer hast du im Einsatz?

Ich habe neulich mal mit einem Mitarbeiter von "Technische Alternative" telefoniert. War ein sehr nettes und informatives Gespräch. Und vor allem hat man heute nur noch selten so kompetente Mitarbeiter am Telefon.

Es gibt dafür auch eine JSON Api sowohl online als auch über CMI. Die Knoten müssen aber definiert sein. Sonst kann man nur die Standard Ein-/Ausgänge ansteuern.

@bugbuggi interessantes Projekt, aber dieser Zauberstab im Wunderpuffer kann doch nur funktionieren mit geringen Volumenströmen, wenn man da mit >1500l/h rein drückt, kommt das aus allen Poren, nur mal so als Anmerkung. Wenn man mit der Temperatur (oder höher) den Puffer befüllt die auch im Puffer herrscht, schichtet man schon halbwegs ein.

Die aussage der WP Bauer und Verkäufer kommt immer wieder, nie direkt in die Heizung zu gehen... wollen einfach sicher sein, das es passt, wer aber die nötigen Volumenströme durch bringt, sollte keine Probleme haben.

Habe auch einen großen Puffer von meiner STA mit WP, aber meine STA habe ich durch PV ersetzt, da sieht man wie scheiße der Puffer eigentlich ist, wenn man nur mit der WP darauf fährt. Mit STA bleibt einem eigentlich nicht viel über, viele Umschaltungen verkomplizieren die Hydraulik nur und ob der Aufwand lohnt bleibt fraglich. Habe einige Experimente gemacht mit dem Puffer, aber für die Heizung kommt der raus, der ist dann nur noch für WW zuständig so lange die WP noch läuft und dann kommt alles raus und nur noch ein kleiner 300-500l WW Puffer und gut ist es.

@bugbuggi
Hi,

ich bin durch Google auf diesen Beitrag gestoßen, weil ich für einen Freund ebenfalls eine WP suche, die durch eine UVR16x2 geregelt werden kann. Kannst du mir bitte sagen, ob du Modelle gefunden hast und welche WP jetzt bei dir läuft? Auch Tipps, wie die WP-Regelung in TAPPS implementiert wurde, wären hilfreich.

Vielen Dank!

Hi Fedi,

das passiert bei mir nicht, da die Pumpe korrekt dimensioniert ist und kaum Überschuss erzeugt wenn es kalt ist. Außerdem kann sie wie alle modernen WP’s runtermodulieren.
Mischer sind von ESBE, die haben mich wegen der katastrophalen Dokumentation viele Wutanfälle und viel Zusatzarbeit gekostet. Wenn sie aber dann endlich korrekt eingebaut sind funktionieren sie flawless.

Pumpen gibt es verschiedene, mittlerweile auch drei PWM Pumpen, zwei für die thermisch Solar, um die abgegebene Leistung an den Ertrag anzupassen (vor und hinter dem Plattenwärmetauscher) und eine für den wichtigsten Heizkreis, ursprünglich um den Fluss in den Pufferspeicher auf 0 zu minimieren und mein hohes Temperaturniveau oben für die Warmwasserbereitung aufrechtzuerhalten.

Ich habe letztes Jahr das zweite große Projekt abgeschlossen, und überall, wo keine FBH war Klimadecken installiert. Und dieses Jahr noch die Hydraulik umgebaut, um den Solarbayer Pufferspeicher in Sandler Manier betreiben zu können.

Jetzt funktioniert eigentlich alles ziemlich perfekt:

Was für ein Zauberstab im Wunderpuffer? Der einzige Stab, der bei mir drin ist ist der Heizstab, und den habe ich noch nie gebraucht.

Wenn Du den Rüssel im Sandler Speicher meinst musst Du die fragen. Bei normalem Betrieb kommt dort ja nur ein geringer Volumenstrom an weil:

  1. Das meiste vorher in die Heizkreise abgezogen wird und nur der Überschuss / Unterschuss in den PS geht
  2. Zwischen WP und Verteilerbalken ja noch ein Mischer ist, der den Volumenstrom ebenfalls heruntermischt wegen der Rücklaufanhebung

Beim Sandler geht man ja nie direkt in die Heizung, sondern in den Verteilerbalken, und die Heizkreise wie der Pufferspeicher geht auch an den Verteilerbalken. Somit hat man kein Hydraulikproblem bzw. Druckunterschiedsproblem. Das einzige wo das nicht geht ist die Kühlung im Sommer, da gehe ich direkt in die Klimadecken rein, weil ich ja nicht die Temperatur im Pufferspeicher stören möchte. Aber auch das geht leidlich gut.

Hi Frank,

ich hab eine Kaisai KHX09PY1. Hab die damals im eBay aus Polen gekauft gehabt, da alle hiesigen Shops keine auftreiben konnten. Die hat R290, war recht günstig, ist eine Monoblock und es gab damals das Modbus Protokoll und die Register frei zum runterladen. Hat auch auf Anhieb funktioniert, obwohl ich falsch verdrahtet habe (kein Twisted Pair bei gut 20m Länge).

Die Programmierung war eine Reise, von einem relativ einfachen Programm am Anfang zu maximaler Komplexität vor einem Jahr bis zu jetzt wieder wesentlich einfacher. Ich hab dieses Jahr noch einen Zugang in der Mitte des Pufferspeichers beim Heizschwert gelegt, und kann jetzt per Umschaltventil oben und in der Mitte reinfahren. Im Heizbetrieb benutze ich nur die Mitte, um mir das Temperaturniveau oben zur Warmwasserbereitung (per TA Frischwasserstation) nicht zu ruinieren, und auf oben wird nur umgeschaltet um den Pufferspeicher oben mit heißem Wasser für die Frischwasserstation zu befüllen.

Das geht jetzt eigentlich hervorragend, und die Software ist viel einfacher geworden. Wegen des neuen Umschaltventils habe ich einen Ausgang zuwenig gehabt, so dass ich auch die TA Regelung nochmal umbauen musste. Vorher hatte ich die WP mit dem CAN-BC2 mit Modbusplatine angesteuert, wegen des Eingangs musste ich den gegen eine weitere UVR 810MODB tauschen. Hätte ich gleich machen sollen, hab die aber damals nicht gesehen. Jetzt hab ich also eine X2 als Hauptregelung und eine 810MODB als “Nebenregelung” im Einsatz. Der CAN BC2 liegt rum, den würde ich günstig abgeben.

Das Programmieren mit Modbus ging problemlos, hat eigentlich beim ersten Versuch gefunzt, da ist die TA Software wirklich hervorragend! Hätte Dir gerne mein Programm geteilt, zum schmökern, aber das kann ich hier nicht hochladen. Doch, geht als ZIP, siehe Anhang.

Beim Programm würde ich mich gerne austauschen, da ich da auch newbie bin und nicht weiß ob das alles nicht viel einfacher gehen würde.

Ein Freund ist gerade dabei etwas ähnliches zu machen, er hat sich eine LG Therma V geholt, da gibt es auf Nachfrage anscheinend auch das Modbus Protokoll. Noch ist er aber nicht fertig, und lässt die probeweise nur mit der internen Regelung laufen. Dabei ist der COP Wert bisher unterirdisch, <3 bei>5° Außentemperatur.

Mein COP ist seht gut, seit ich hydraulisch alles halbwegs optimiert habe. Ist aber mit dem FTS von TA und dem Wärmemengenzählermodul gemessen, ich weiß nicht wie genau das ist.

TA Regelung.zip (94,2 KB)

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Hi BugBuggi,

vielen Dank für die schnelle und ausführliche Antwort. Jetzt weiß ich schon mal, wie das mit ModBus in TAPPS funktionieren könnte.

In unserem Fall ist es leider so, dass wir bei der Hardware keine DIY-Lösung machen können. Erstens mangels handwerklicher Fähigkeiten, was die "Klempnerarbeiten" angeht, zweitens wohnt die Anlage 400 km von mir entfernt. Es ist eine bestehende Anlage mit 30m² Solarthermie, über externen Wärmetauscher an einen Schichtspeicher angebunden, mit Frischwasserstation und Ölkessel, der bald rausfliegen soll. Derzeit ist die Anlage noch über eine alte UVR1611 gesteuert, ich habe gerade das Programm für eine neue UVR16x2 fertig und werde die Regler demnächst umklemmen.

Mein Freund hat vor zwei Jahren bereits bei lokalen Heizungsbauern nach einer WP für die bestehende Anlage gefragt, aber nur Antworten wie "Geht nicht" oder "Wollen wir nicht" bekommen - es ist halt keine Standardinstallation, bei der man die üppige staatliche Förderung abgreifen ab. Daher suchen wir jetzt einen engagierten Installateur, der eine geeignete WP anschließt, während ich die regelungstechnische Anbindung (auch aus der Ferne) übernehme und optimiere.

Falls also jemand einen Installateur im Raum Leipzig kennt, der so etwas machen würde, würde ich mich über eine Info freuen.

Das Haus wird derzeit mit einer konstanten Vorlauftemperatur von 37° geheizt, daher sind die Voraussetzungen für eine WP nicht schlecht. Als quick+dirty-Lösung würde ich die WP auch mit einer festen VL-Temperatur laufen lassen und nur über die SG-Kontakte ein- oder ausschalten. Das Warmwasser müsste die WP auch mit der eigenen Regelung steuern, wobei die Solltemperatur dann manuell in der WP auf die Solltemperatur in der UVR angepasst werden müsste. Ideal wäre dies natürlich nicht.

Grüße
Frank

Interessant, dein Programm muss ich mir mal anschauen. Deine COP Werte sind echt hoch, aber sind da auch alle Pumpen/Steuerung mit drin beim Stromverbrauch? Bei -0.6°C noch COP >6.8, muss wohl eine Zaubermaschine sein.
Hast du die Wert (z.B. Stromverbrauch) aus und in die UVR per Modbus bekommen? Wie gesagt, bei gelegenheit muss ich mir mal dein Programm ansehen.