Wie ich meine alte Wärmepumpe an die PV-Anlage gekoppelt habe

Meine Stiebel Eltron Wärmepumpe ist mittlerweile 20 Jahre alt. Vor mittlerweile 7 Jahren hatte ich mit Hilfe ein Tado Thermostat nachrüsten lassen. Nun will ich komplett von Tado weg und die Wärmepumpe über das sowieso vorhandene Loxone System steuern. Zusätzlich kommt die Anforderung dazu, die WP auch gezielt mit Strom von der PV-Anlage zu betreiben. Diese Regelung läuft über das Energie Management System von Solar Manager. Hier zeige ich, wie ich genau diese Regelung umgesetzt habe.

Ausgangslage

• Wärmepumpe von Stiebel Eltron (WPL) mit Wärmepumpen Manager (20 Jahre alt)
• Energie Management mit Solar Manager
• Heimautomatisierung mit Loxone

Modernere Wärmepumpen mit Netzwerkschnittstellen lassen sich direkt über den Solar Manager und eine dynamische Sollwertoptimierung ansteuern: Dazu am Besten die Liste der unterstützten Wärmepumpen überprüfen. Etwas ältere Modelle haben integrierte sg-ready Schnittstellen und «ganz alte» Wärmepumpen wie mein Modell, müssen manuell optimiert werden.

Anschluss an WP

Im Schema der Stiebel Wärmepumpe gibt es die Möglichkeit einen Fernversteller anzuschliessen. Hier nutze ich den Schaltkontakt S2 (Klemme X14: Kontakte 2/3) und schliesse diesen mit einem potentialfreien Schalter. So kann ich die Wärmepumpe quasi über einen externen Thermostaten zusätzlich steuern.

Als Aktor nehme ich hier einen Shelly Pro 2, der eignet sich perfekt und die Shelly Pro-Serie hatte ich hier schonmal vorgestellt. Wenn ihr solche Projekte umsetzt, immer gut darauf achten, dass der Kontakt auch potential frei ist. Die «PM»-Geräte von Shelly, haben als Beispiel immer potentialbehaftete Ausgänge. Durch die Nutzung eines Shelly Pro 2, habe noch einen zweiten potentialfreien Kontakt übrig.

Sensormanipulation

Mit der obigen Lösung kann ich die WP einigermassen solide ansteuern. Da die Wärmepumpe aber durch den Rücklauf gesteuert ist, wird sie mir je nachdem nur kurze Zyklen fahren oder gar nicht erst anlaufen. Die nötige Lösung hier, nennt sich «Sensormanipulation». Die Wärmepumpe nutzt unter anderem für den Rücklauf und für den Aussenfühler einen sogenannten PT1000. Dieser temperaturabhängige Widerstand hat genau bei 0° C Temperatur einen Widerstandswert von 1000 Ohm. Nun lässt sich dieser manipulieren, in dem ein 25 Kilo-Ohm Widerstand parallel geschalten wird. In dem Fall ändert sich nämlich der Gesamtwiderstandswert ziemlich genau auf 10°C weniger als gemessen. So kann man der Wärmepumpe eine tiefere Aussentemperatur oder eine tiefere Rücklauftemperatur «vorgaukeln». Genau das mache ich beim Rücklauf und so fährt sie gezielt eine längere Laufzeit.

Gebäude als Speichermasse

Ziel der ganzen Übung ist es einerseits die Wärmepumpe gezielter zu nutzen, wnen eigener PV-Überschuss vorhanden ist. Andererseits aber auch die durch die intelligente Einbindung der Wärmepumpen ein aktives Thermomanagement zu betreiben. Das heisst das gesamte Gebäude als Speichermasse zu nutzen. Dazu werden die Raumtemperaturen gezielt beeinflusst, so dass bei Solarenergie eine höhere Zieltemperatur gefahren wird als ohne. So kann durch die Gebäudemasse die Energie von einem ertragreichen Tag in die Nacht transportiert werden.

Steuerung & Logik

Die Steuerung basiert auf dem SG-ready Signal von Solar Manager. Dies wird an ein zweites Shelly Pro 2 geschickt und dort von Loxone ausgelesen. Die Loxone-Logik ist dann keine Hexerei, grundsätzlich wird als Basis die Raumtemperatur des Wohnzimmers über ein Loxone «Room Comfort Sensor Tree» genutzt. Danach folgende Regelung, gemäss den Betriebszuständen von sg-ready, welche ich für meinen Fall etwas vereinfacht habe:

• Betriebszustand 1 (1/0):  Sperrung
  Solltemperatur wird um -1 °C reduziert.
• Betriebszustand 2 (0/0): Normalbetrieb
  Regelung nach Solltemperatur  
• Betriebszustand 3 (0/1): verstärkter Betrieb
  Erhöhung der Solltemperatur um +2 °C und Manipulation Rücklauf für längere Laufzeit
• Betriebszustand 4 (1/1): definitiver Anlaufbefehl
  Erhöhung der Solltemperatur um +2 °C und Manipulation Rücklauf für längere Laufzeit

Abgleich Temperatur

Temperaturmessung ist leider nie ganz genau und exakt. Entsprechend hatte ich den alten Fühler von tado noch mehrere Wochen parallel zum Loxone Fühler in Betrieb gehabt, um die Abweichung festzustellen. Die Abweichung habe ich dann entsprechend im System hinterlegt, so dass wir quasi denselben Komfortbereich wie vorher haben. Position und Fühlertyp sind wichtige

Fazit und Resultat

Die Steuerung habe ich in diesem Winter programmiert und umgesetzt. In den letzten 2 Wochen waren die Produktionswerte der PV-Anlage endlich wieder auf einem Niveau, dass die Optimierung arbeiten lässt. Ideale Beispiele wie oben sind dann möglich, wenn der Heizbedarf nicht enorm hoch ist. Bei tiefen Aussentemperaturen um den Nullpunkt in der Nacht, muss auch noch nachgeheizt werden. Besonders die Übergangszeiten mit geringerem Heizbedarf, dürften durch solche Optimierungen komplett ohne Heizen in der Nacht auskommen.

Als nächster Schritt steht bei mir dann noch der hydraulische Abgleich der Bodenheizverteiler an…

Transparenzhinweis: Ich bin beruflich bei Solar Manager involviert.