Erfahrungsbericht: Heizungssteuerung - Wärmepumpe - Fußbodenheizung

[MiWe58]

Hallo,
seit ca. 2 Jahren optimiere ich schrittweise an meiner Heizungsregelung mit sehr zufriedenstellenden Ergebnissen. Die zusammengefasste Erfahrung hieraus möchte ich interessierten Lesern gerne zur Verfügung stellen.

Ausgangssituation:
Heheizt wird ein sogenntes KW-60 Haus, (Wärme-Norm-Bedarf: 60 KW / Quadratmeter / Jahr) welches 2007 bezugsfertig samt Intallation in Betrieb genommen wurde.

Als Heizung kommt eine Wärmepumpe des Herstellers Heliotherm, die über Flächenkollektoren arbeitet, zum Einsatz.
Diese arbeitet mit Niedertemperaturvorlauf. Die Raumwärme wird dabei über die Rücklauftemperatur aller Heizkreise angepasst.

Für die Warmwasserbereitung wird ein Brauchwasser-Reservoir beheizt, welches das angeforderte Warmwasser über einen Wärmetauscher sozusagen in "Echtzeit" aufheizt. Dadurch kann auch die Warmwasserbereitung bei geringer Temperatur erfolgen und eine erhöhte Temperatur aus Gründen des Salmonellenschutzes entfällt.

Die Räume werden über jeweils mehrere, getrennt einstellbare, Heizkreise beheizt. Die Einstellung war über Durchflussventile vorgesehen, die von Hand eingestellt wurden.
Unsere "Wohlfühltemperatur" liegt bei ca. 22 Grad Celsius.


Was sollte verbessert werden?

Es gab einen Raum, der spürbar weniger Raumtemperatur als die anderen erreicht hat. Diesen als "führenden Raum" für die gesamte Beheizung zu nehmen hat nicht funktioniert. Insbesondere, weil dieser zu klein im Verhältnis zum Wohnraum ist, so dass er mit seiner Rücklaufmenge zu wenig Einfluss auf die Regelung der Heizung genommen hat.

Weiterhin haben wir unterschiedliche Anwesenheiten durch Studium, Geschäftsreisen usw. Daher sollten Räume bedarfsgerecht beheizt werden, was mit der bisherigen Regelungsinstallation nicht möglich war.

Die Warmwasserbereitstellung war nicht ausreichend "intelligent". Mein Ziel war es daher , die "optimale" Temperatur morgens zum Duschen bereitzustellen und nicht abends, nach dem "Zähneputzen"

Unter Ausnutzung von Nacht- und Tagstromtarifen sollte eine Kosten-Optimierung stattfinden


Der Ansatz

Die bestehende Regelung der Wärmepumpe sollte nur durch Parameter verändert werden. Keine sonstigen Eingriffe.
Um diese Heizungssteuerung herum sollte eine optimierte Wärmebereitstellung und Verteilung erreicht werden.


- Alle Heizkreise aller Räume wurden mit 2-Punkt-Regelventilen ausgestattet. Diese werden über HM-LC-SW4-DR Aktoren angesteuert
- In jedem Raum wurde ein Temperatursensor HM-WDS40-TH-I platziert
- Die Standard-Vorlauf-Umwälzpumpe wurde durch eine Hocheffizienzpumpe ersetzt
- Zum Zugriff auf die Steuerung der Wärmepumpe wurde das KNX-Gateway des Herstellers verbaut und mit Fhem gekoppelt
- Die Ansteuerung der Umwälzpumpen wurde so ergänzt, dass diese sowohl durch die Heizungssteuerung als auch durch über die HM-LC-SW4-DR Aktoren erfolgen kann[/li][/list]

- In Fhem wurden die Module THRESHOLD und Heating_Control zum Einsatz gebracht

Damit waren die technischen Grundlagen dafür geschaffen, die wesentlichen, für eine zukünftige Regelungsoptimierung erforderlichen Messwerte und Stellgrößen über fhem beeinflussen zu können.


Die Regelung über fhem

Die größte Herausforderung stellt natürlich die Trägheit einer Fußbodenheizung dar.
Meiner Erfahrung nach, ist der experiemtelle Weg am besten praktikabel, um unter diesen Voraussetzungen voran zu kommen. Stetige Beobachtung und Nachregelung der Steuerung führt am ehesten zum gewünschten Erfolg.

In meinem Belspiel wurde die Vorlauftemperatur der Heizung um ca. 5 Grad erhöht.
Das führt prinzipiell zu Mehrverbrauch an Heizenergie.
Dagegen wirkt eine Verkürzung der Reaktionszeit.
Räume, die ihre Zieltemperatur erreicht haben können zeitweise abgeschaltet werden.


Gedanken für Regelungsansätze, die mit fhem umgesetzt wurden:

Die Raumgegelung mit Zeitversatz, um die Trägheit des Systems etwas zu überwinden
Das Haus in einigen Bereichen nachts als "Energiepuffer" nutzen, während in kühlen Schlafräumen geschlafen wird
Warmwasserbereitstellung Punktgenau zum Bedarf durch Ansteuerung der Heliotherm Wärmepumpe über fhem, Sowohl Zeit als auch Zieltemperatur können im Tagesverlauf beeinflusst werden.
Temperaturveränderungen durch Heizungsregelung auf ca. 1,5 Grad über die Raumregelung begrenzen. Mehr hat sich als ineffizient herausgestellt. Dabei die Grundtemperatur in allen Wohnräumen (in meinem Fall) nicht unter 20 Grad senken zu lassen (Ausnahme Schlafräume)
Die Pufferung von Wärme in Nebenräumen, wie z.B. Fluren führt dazu, dass der Regelbedarf je Raum im Tagesverlauf geringer wird.
Die Zusätzliche Ansteuerung der Umwälzpumpe stellt sicher, dass der "Problemraum" nun ausreichend Wärme zugeführt bekommt, wenn andere Räume bereits wärmer sind.

Eine intelligente Urlaubs- und Anwesenheitssteuerung stellt sicher, dass Warmwasser dann bereitet wird, wenn es benötigt wird. Die Grundtemperatur der Räume wird je nach Dauer der Abwesenheit verschieden stark abgesenkt und im Gegensatz zur  Anwesenheit nachts zu günstigeren Stromtarifen aufgeheizt.


Fazit

Das Prinzip der Steuerung ist über fhem mit geringem Aufwand möglich, (Sofern man sich mal eingearbeitet hat). Die eigentliche Intelligenz liegt jedoch in der zeitlichen und kausalen Verknüpfung aller Parameter.
Das ist ein "ongoing Job" noch auf absehbare Zeit

Bisher konnte ich meinen Stromverbrauch für Wärme (Heizung u. Warmwasser) stetig zwischen 5% und 2% je Jahr (im 3J-Schnitt) senken.

Damit bin zumindes ich sehr zufrieden

Gruß
Michael

[lenoxef]

Hallo MiWe58,

mir ist bewusst das der Beitrag ist schon über ein Jahr alt, ich versuche dennoch hier mit dir in Kontakt zu treten. Klappt das nicht, folgt eine PN  .

Ich habe selbst eine Heliotherm Wärmepumpe mit Flächenkollektoren laufen und suche gelegentlich nach einer Möglichkeit der Einbindung in Fhem. Hast du bezüglich des Zugriffs auf die Steuerung der WP weiter Informationen für mich?

Gruß
lenoxef

[appi]

Hallo
Auch ich habe eine Heliotherm Luft/Wasser  WP im Einsatz. Eingebunden war  sie auch über das RCG und KNX in FHEM. ( gesteuert habe ich  z.B. Boiler Soll  Temp abhängig von der  Leistung meiner PV, Status der Heizung, Ansteuerung der Ueberheizfunktion der WP etc. )
Seit zwei Wochen habe ich nun das RCG2 (Nachfolger des RCG welches Fehler hatte und nicht mehr weiterentwickelt wurde) installiert, welches KNX (noch) nicht unterstützt. Somit habe ich auf Modbus umgestellt und ein ModBus Modul für die Heliotherm RCG2 erstellt ( abgekupfert ).
Nun kann ich wieder alle Parameter in FHEM  sammeln und kontrollieren. Ziel ist natürlich auch Energie zu sparen und den Komfort zu erhöhen.
Ich freue mich auf einen Austausch mit "Heliotherm Kollegen".
Gruss
Remo

[mischu860]

Hallo Remo.

Ich bin ebenfalls seit längerem die RCG Geschichte von Heliotherm am beobachten.
Eine PV Anlage ist bei mir schon lange geplant jedoch nur wenn ich die WP sinnvoll damit steuern kann.

Kannst du mir vielleicht folgendes Beantworten?

Meine Idee ist es die WP (Modulierend) mit dem WR so zu koppeln das die überschüssige Stromproduktion primär in den BW-Speicher gepuffert wird (ggf. mit Temp. überhöhung), die WP den Verdichter ggf. auch stärker als voreingestellt laufen lässt jedoch nicht mehr als die PV-Anlage liefert.

Auf dem Stromzähler habe ich jedoch noch nie mehr als ca. 3kW abgelesen als die Anlage lief. Der Verdichter ist bei weitem nicht ausgelastet.

Wenn das möglich ist dann ist das für mich der definitive Kaufgrund für das RCG2.


Es sei denn es gäbe ein FHEM Modul dazu....


Momentan habe ich die WP mittels Modem angehängt und kann mit der Homecontrol http://homecontrol.heliotherm.com Software oder dem Android App auf die WP darauf zugreifen.

Wenn man den Quellcode der Software hätte so könnte man ein Modul schreiben. Somit wäre ein RCG2 nicht nötig. Dazu bin ich jedoch mit meinen Kenntnissen definitiv nicht in der lage. Ich habe jedoch mal mit Wireshark ein bisschen Code aufgezeichnet und bestimmte Temp. Werte usw. entschlüsselt. Eine ganze Session die aufgebaut wird zu entschlüsseln ist für mich jedoch ein Level zu hoch.

PS: Kannst du mir noch den Preis nennen den du für das RCG2 bezahlt hast?

Beste Grüsse

Mischu

[mawa85]

Hallo zusammen,

ich muss das Thema jetzt mal aufwärmen.

Ich habe jetzt ein RCG2 zum testen und festgestellt, dass gar kein KNX Support besteht??
Das wäre ja ein Rückschritt zum RCG, ist da genaueres bekannt bzw. kommt da noch was?

[appi]

Hallo
Ja, ist so. Kein KNX on Board.
Ich habe dann Modbus TCP aktiviert und ein Fhem Modul angepasst.
Ich kann nun alle meine Anforderungen abdecken.

Gruss Remo

[mawa85]

Danke, das ist ja ärgerlich.
Würdest du dein FHEM Modul veröffentlichen oder ist dies nicht allgemein verwendbar?

Danke & Viele Grüße
Marius

[appi]

Hallo Marius
Ich kann dir das Modul gerne senden. Ist nicht fertig, aber meine Bedürfnisse deckt es ab.
Bitte um email Adresse.
En gruess
Remo