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Idee sucht Lösung. Energie-/Leistungsmessung Heizung oder Wärmepumpe auf KNX
Da du eine Wärmepumpe hast, ist es bei dir in der Tat nicht so schlimm. Allerdings nimmt die Effizienz signifikant ab bei den hohen Temperaturen, die du scheinbar speicherst.
Ökologischer wäre es, wenn die Nachbarin ohne PV deinen Strom mit einem CoP von 4 zu Wärme macht, als dass du ihn mit einem CoP zu Warmwasser machst.
Stimmt, im Prinzip. Am Tage ist es in der Regel wärmer als Nachts. Dies hat auch einen Einfluss auf den COP. Die von mir verwendeten R290 (Propangas) Wärmepumpen kommen besser klar mit höheren Temperaturen als die üblichen R32 WP. Bei niedrigen Vorlauf-Temperaturen - so meine Messungen - sind R32 WP effizienter. Bei höheren Temp. überholt die R290 die R32 im COP.
Ich denke es sind in der Summe so viele kleine Faktoren die mitspielen, so dass man das nicht bis zu Ende optimieren kann, vielleicht auch soll?
Und meine Nachbarn haben letztes Jahr fast alle ihre Gasheizungen erneuert...
Ich denke eine Investition soll sich rechnen können, und wenn man das dann auch zeigen kann, dann machen einfach noch mehr Menschen mit – denke ich.
Womit ich wieder zurück zum Thema komme.
Ich stelle fest, im Prinzip machbar, aber aus der "Gemeinde" kommen Impulse um das umzusetzen, jedoch keine verwertbare Hilfe. Auf jeden Fall nicht genug um zu einer laufenden Lösung zu kommen. Ergo muss ich dann mit den Mitteln die ich beherrsche, versuchen es zum Laufen zu bekommen.
Habe nun folgende Idee und würde diese hier auch gerne zur Diskussion stellen.
Es gilt 4 Kanäle Leistungs-/Energiemessung von Heizwasser zu erfassen.
Variante1: (machbar mit wenig China)
- Messwandler um das Frequenzsignal in 1-10V umzusetzten. (1,69€ bei Ali)
- MDT AIO-0410V.01 um die Daten auf den Bus zu bekommen
- SEN-UP1 oder 2x MDT SCN-RT4UP.01 plus Sensoren
- Rechnen im Logikmodul
Variante2: (am ökonomischsten)
- Messwandler um das Frequenzsignal in 1-10V umzusetzten. (1,69€ bei Ali)
- 4-fach 0-10V auf Modbus umsetzer (13,90€ bei Ali)
- 8-fach Temperaturinput auf Modbus (16,34€ bei Ali)
- Modbus auf Lan Interfaceport (vorhandener leerer Port waveshare 4-fach Modbus-Lan Interface, sonst 30€)
- Lan(Modbus) Abfrage und Verarbeitung im Logikmodul
Variante3: (erhofft)
4St. ESP32 oder Pico mit BCU mit je 2 Temperatursensoren und einem Frequezmesser (ggf. mit Messumformer auf 0-10V und dann als Analogsignal (wobei zählen einer Frequenz mir sinnvoller erscheint...) mit berechneten Ausgangswerten die auf KNX verfügbar sind. Am liebsten mit der ETS Parametrierbar.
Die SEN-UP1 wäre bestimmt eine gute Basis, doch bin ich nicht in der Lage das anzupassen.
Vielleicht gibt es hier in der Gemeinde jemanden der so was wie das SEN-UP1 nur mit 4xTemperatur- und 2xAnalogeingang umsetzen kann?
Könnte man nicht sogar den ADC so häufig auslesen, dass man das Rechtecksignal direkt anlegen und die Frequenz messen kann????
Ich wünsche mir also ein neues "SEN-UP1A" (mit Analogeingang) und ein paar findige und willige die das umsetzten wollen würden. ;-)
Oder sogar die ursprüngliche Variante. Direktes anlegen der Frequenz an einen GPIO...
Die Kosten bei einem maximalen Volumenstrom von je WP ca. 5-50l/Min. und einer M-Bus Schnittstelle sind mal vier richtig teuer... Genauer, so viel Geld, dass sich die Sache einfach nicht mehr rechnen kann.
Also ein Wärmemengenzähler mit M-Bus (https://www.energie-zaehler.com/epag...Z25-MC303-MBUS) liegt bei unter 200 Euro; der Wandler Richtung KNX wird auch rund 200 Euro kosten (ich hab selbst zu Verrechnungszwecken drei Stück mit KNX-Wandler von Arcus EDS).
Sind in Summe knapp 1000 Euro.
Wenn dort 2 Wärmepumpen verbaut sind, deren Volumenstrom 50 Liter Wasser pro Minute erwärmen können, werden das keine kleinen Maschinen sein. Daher verstehe ich bei solch großen Anlagen nicht, warum man in KNX und Grosswärmepumpen investiert; aber 1000 Euro für notwendige Wärmemengenzähler die Anlage unwirtschaftlich machen sollen, obwohl diese Komponenten zur Effizienzsteigerung und Leistungssteuerung verwendet werden soll.
Das kann ich grade nicht nachvollziehen; ist aber sekundär.
Was ich aber an Erfahrung beisteuern kann:
Das Problem wird nicht der Durchflusssensor sein, sondern das präzise Erfassen der Differenztemperaturen zwischen dem Vorlauf und dem Rücklauf.
Bei kompakten Wärmemengenzählern zu Verrechnungszwecken darf noch nichteinmal die Fühlerleitungen eingekürzt werden, da jede Veränderung der Leitungslänge die Kalibrierung der Temperaturfühler zunichte macht.
Bei 2,5m3 Durchfluss (Wasser) pro Stunde (rund 42 Liter pro Minute) ergibt ein Temperaturdrift von nur 0,1K eine Messdifferenz von 286 Watt.
Wenn jetzt so ein thermisch unkompensierter Analogeingang von einem ESP im Betrieb um nur 1 Grad abdriftet, sind das bei deinem Durchfluss von bis zu 50 Litern pro Minute fast 3kW Leistung. Driftet der zweite Eingang im Rücklauf dummerweise gegenläufig ab, bist du bei 6kW Messungenauigkeit.
Selbst einfache Messumformer zur Temperaturerfassung in der Steuerungstechnik benötigen zur Messung 2 parallele Adern zur Längen- und Temperaturkompensation der Messleitung, da sonst eine präzise Messung gar nicht möglich sein würde.
Genau das ist das Problem, was die Hersteller von Wärmemengenzählern beherrschen; und was einen Nachbau alles andere als trivial macht…
Einen Messwert würdest du bei einem Nachbau folglich erhalten. Wie genau der bei der Inbetriebnahme sein wird, hängt von der Präzision der Kalibrierung der Eingänge ab. Ob das dann allerdings hinsichtlich der Messgenauigkeit langzeitstabil sein wird - das bezweifle ich…
Selbst einfache Messumformer zur Temperaturerfassung in der Steuerungstechnik benötigen zur Messung 2 parallele Adern zur Längen- und Temperaturkompensation der Messleitung, da sonst eine präzise Messung gar nicht möglich sein würde.
Du redest hier von Analogen T-Sensoren (PT1000 etc...), da ist das korrekt.
Bei OpenKNX verwenden wir aber bisher ausschließlich digitale Sensoren. Ob die Genauigkeit eines zB DS18B10 ausreichend ist, kann ich aber nicht beurteilen.
Die Übertragung als Fehlerquelle fällt aber weg. Dafür kommt ggf die Eigenerwärmung hinzu, dürfte aber bei Wasser als Medium keine Rolle spielen.
Ob die Genauigkeit eines zB DS18B10 ausreichend ist,
Also die Dinger haben laut Datenblatt (DS18B20 -> den 10er finde ich gar nicht mehr) eine Abweichung von +-0,5° bis zu einem Messbereich von -10°C bis +85°C
Bedeutet bei "glücklichem" Gleichdrift eine Abweichung von exakt Null, bei auseinanderdriften von einem Grad zwischen dem Sensor im Vorlauf und dem im Rücklauf, was bei dem Volumenstrom dann bei 2,5m3 pro Stunde eine momentane Leistung von 2,86kW ergeben würde.
Anders als bei analogen passiven Sensoren (z.B. PT100 ist die Kennlinie immer gleich) ist die Variabilität des Messwerts dynamisch, nicht dauerhaft kalibrierbar und nicht kompensierbar, da man den Wert zur Kompensation mangels Kenntnis des aktuellen Drifts gar nicht erfährt.
Das wird mit ein Grund sein, warum die eichfähigen Wärmemengenzähler sowas gar nicht benutzen, sondern tatsächlich analog unterwegs sind.
Der Anwendungsfall mit den 1-Wire-Dingen funktioniert problemlos für Temperaturmessungen, wo ein halbes Grad keine Rolle spielt. Ob der nun als Außenfühler fungiert und anstatt 21,7 nur 21,2 Grad misst, wird egal sein. Auch ob die Warmwassertemperatur im Speicher 54,1 oder 54,6 Grad ist - völlig egal.
Ob jedoch bei vorbeifließendem Wasser mit 50 Litern pro Minute das halbe Grad zur Bestimmung einer halbwegs präzisen Wärmemenge herhalten kann, das mag ich bezweifeln.
Zumal die "error curve" von dem "mean error" noch viel weiter (siehe Datenblatt) abdriftet: image.png
Danke für das Angebot, leider nicht alles richtig, denn WP sind mit DN40 und DN32 angeschlossen. 16kW und 12kW. Die Dinger haben einen sehr hohen Volumenstrom. (Um mit kleinem Delta-T möglichst effizient arbeiten zu können)
Ich finde passend dafür nur von Ligg und Jahnke die Version Multical 603 mit DN40 und Q6 oder Q10 mit Modbus oder KNX. Und diese finde ich leider nicht unter 900€ pro Stück.
Somit reden wir von 3600€... Und das ist definitiv zu viel für diese Information! Ich möchte ja nicht Energie darüber abrechnen, sondern nur eine Leistungstabelle, in Abhängigkeit der Außen- und Heizwassertemperatur, erstellen. Mit dem Ziel herauszufinden ob man damit etwas optimieren kann oder auch nicht. So nebenbei kann man einen Indikator über Alterung der Anlage (Leistungs-/Effizienzreduktion) über die Jahre und einen Ausfall erhalten.
(Um mit kleinem Delta-T möglichst effizient arbeiten zu können)
das zerstörst du dir doch mit deinem puffer als hydraulische weiche. diese volumenströme bekommst du doch niemals geschichtet. aber darf ich mal fragen was für ein objekt damit geheizt wird.das muss ja schon 300-500 € m2 villa sein. oder das ist ein unsanierstes efh aus den 60er. wo braucht man sonstn diese Heizleistung.
Die Problematik mit der Temperaturmessung ist tatsächlich nicht trivial. Ich lerne aus den Beiträgen, dass mein Ansatz noch unpräziser ist, als ich mir erhoffte. Ganz bestimmt kann eine Low-Cost-Lösung nicht mit den kommerziellen Lösungen mithalten. (War auch nicht mein Ansatz) Die WP Kaskaden-Anlagen dieser Art laufen ja alle rein auf Temperaturen basierend.
Ich erhoffte mir mit einem mehr an Information, einen Eindruck über was da passiert, zu bekommen und ggf. daraus Optimierungen ableiten zu können.
Was ich aber bestimmt herausbekommen kann, ist eine grobe Idee der momentanen Leistung und wie effizient - dann eben als relativer Wert (so was wie der COP) - bei verschiedenen Außentemperaturen und Vorlauftemperaturen die jeweilige WP arbeitet. Genauer, zu erfassen wie hoch die zu- und abfließende Leistung im Heizsystem aktuell ist und damit dann zu entscheiden, wann welche WP am sinnvollsten laufen soll in der asymmetrischen Kaskade der WP. Denn die 16kW im unteren Leistungsbereich kann ja deutlich ineffizienter sein als die 12kW WP im mittleren Leistungsbereich... Oder umgekehrt oder auch gar nicht, das möchte ich eben erfassen... 😉 Sicher ist, dass das Einsparungspotential nicht 3600€ plus die 4St. 230V Netzteile die dazu noch gebraucht werden, wert sein wird.
Ich leite aus der Diskussion ab, schon mein Ansatz ist sehr ungenau, vielleicht sogar zu ungenau? Deshalb werde ich die allergünstigste Variante via (Aliexpress) Modbus realisieren und schauen ob was Verwertbares am Ende aus dem Logikmodul rauskommt. Wenn nicht habe ich wenigstens nicht allzu viele € in den Sand gesetzt.
Viel lieber hätte ich so was wie ein „SEN-UP-WP“ gehabt, welches aufbereitet Leistung und die Temperaturen auf den KNX Bus schicken würde. Vielleicht sogar den COP, da man die aktuelle elektrische Leistung meist sowieso schon auf dem KNX Bus hat… Darum KNX. Hardware: so was wie ein SEN-UP-WP + 2x DS18B20 + Flowmesser (aus China) Drum hatte ich den Thread hier im OpenKNX Bereich gestartet. Mit dem Gedanken, eine Idee von mir, die vielleicht aufgegriffen und dann Realität wird. Der- oder Diejenigen die Hardware basteln können tun das, die die fit sind im Programmieren leisten den nächsten Schritt. Und ich teste und liefere die Ergebnisse zurück um es zu verfeinern. Am Ende damit allen Interessierten ein Angebot zu machen, unsere gemeinsame Arbeit zu nutzen.
Vielleicht wäre ein Titel „KNX Wärmepumpen Leistungs- und COP Indikator für unter 100€“ besser gewesen…? Doch so klar war mit das zu dem Zeitpunkt noch nicht… 😉
Danke euch hiermit für die Diskussion und den Input.
Nun komplett off-Topic… 😉
Ein Mehrfamilienhaus. Eine große Schichtung im Heizungspuffer ist ja auch nicht nötig. Im Normalfall ist die Puffertemperatur auf der außentemperaturabhängigen Vorlauftemperatur der Fußbodenheizung. Ein reiner kWh Speicher um zu puffern während Brauchwassererwärmung, der kommenden EVU Abschaltungszeiten und um Solaren Überschuss via WP für die Fußbodenheizungen zu puffern, wenn vorhanden. (23 kWh bei 20 Grad Temperaturerhöhung durch Solaren Überschuss) Die Wärmpumpe versucht den Vorlauf auf die errechnete Solltemperatur zu bringen, zuerst mit minimaler Pumpleistung und hoher Spreizung. Wenn der Rücklauf sich dann langsam erwärmt, erhöht die WP den Durchfluss und die Temperaturspreizung wird kleiner bei gleicher, hoher WP Leistung. Und wenn der Rücklauf die Solltemperatur -y°C erreicht, beginnt sie die Leistung zu reduzieren (modulieren) und es wird versucht die Vorlauftemperatur und die Differenztemperatur zu halten. Steigt dann der Rücklauf bei minimaler Leistung weiter, schaltet sie ab bei Rücklauf auf Solltemperatur. Wenn die Temperatur des Wassers dann um x Grad wieder gefallen ist startet der Prozess neu. Sprich der Speicher wird dabei am Ende immer fast komplett auf die Solltemperatur-y°C gebracht, denn die Rücklauftemperatur (nach Erreichen der Vorlauftemperatur) ist für die Regelung der WP regelrelevant. Somit ist die Pumpleistung erst am Ende, kurz vor der Abschaltung, hoch und erst dann ist die Schichtung am Ende des Prozesses stärker gestört. Was sich nicht mehr auswirkt, denn die erreichte Spreizung im kompletten Puffer liegt dann schon nur noch bei etwa bei y°C. Das macht man um die Anzahlt der Starts der WP klein zu halten um die Lebensdauer zu erhöhen. Nun möchte ich wissen wie hoch die Leistungen sind um die richtige WP(en) (WP 16kW oder 12kW oder beide) im Teillastbereich möglichst lange laufen zu lassen. Dazu brauche ich die Information der Leistung rein und raus… Das hätte ich eben gerne… Brauchwasser wird getrennt in einem zweiten Speicher vorgehalten. Der Leginoellenschutz wird statt mit hoher Temperatur per UV-Licht (https://www.purion.de/bereiche/wasse...ion-dvgw-zert/) gemacht, um die Brauchwassertemperatur niedrig und dadurch sehr effizient halten zu können. Auf der Purion Seite gibt es für interessierte Beispielrechnungen wie viel das an Energie und Geld spart. Und die DVGW wird eingehalten. Das Verfahren ist sogar für Krankenhäuser und Pflegeheime zugelassen… Frischwasserstationen sind meiner Meinung nach Energieverschwendung, denn ich muss mit hohen, für die WP ineffizienten Temperaturen arbeiten, oft teuer elektrisch nachheizen…
Was bei mir realisiert ist, ist ein ganz anderer, effizienterer als der klassische Ansatz...
ta.co.at kennt auch keine Leistungen oder Energien, nur Temperaturen... 😉
Grundsätzlich macht das Lingg und Jahnke auf gleichem Weg. Du kaufst grundsätzlich auch bei denen einen „normalen“ M-Bus-WMZ; da ist nur das Gateway mit bei. Daher ist auch der Stückpreis so hoch, da du für jeden Zähler ein Gateway dazu bekommst.
Wichtiger Tipp, um noch günstiger an die Zähler zu gelangen.
Da die Eichgültigkeit 6 Jahre beträgt, diese für deinen Anwendungsfall völlig egal ist hier der Hinweis:
Wir schreiben grade das Jahr 2025; da verkaufen sich die Geräte mit Herstellungs- und Eichdatum aus 2024 unwahrscheinlich schlecht, da man dann schon wieder nach 5 Jahren genötigt wird, diese zu tauschen.
Guck mal, ob du keine aus 2024 ergattern kannst. Meist sind die dann schon bis zu einem Drittel günstiger…
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