Weitergabe der Projekterfahrung
Im August 2023 wurden die ersten Offerten von Heizungsbauern eingeholt, ich erklärte ihnen meinen Wunsch nach den 4 Teilen "Wärmepumpe, Erdsonde, Energiespeicher, PVT" und dem wohl nötigen 5. Teil, der Steuerung.
Ich telefoniere mit Speicherherstellern, PVT-Lieferanten, Wärmepumpen-Herstellern, Heizungsplanern... Besuche Messen...
Viele Menschen - viele Diskussionen. Schnell merke ich, mein Wunsch scheint viele abzuschrecken. Der Eindruck entsteht: die Auftragsbücher scheinen voll, weshalb mit etwas komplexem/kompliziertem Geld verdienen, wenn es auch mit Produkten ab der Stange geht? Ich verstehe das - der Teufel steckt oft im Detail, Kunden wollen dies oft nicht sehen, versuchen den Aufwand klein zu reden und die Kosten im Nachhinein zu senken.
Viele Rückmeldungen sind oft negativ, ich erschrecke viele mit dem was ich vorhabe, die Offerten oft hochpreisig.
Die Diskussionen haben aber durchaus Einfluss auf meine Vorstellungen, somit sei an dieser Stelle auch jenen gedankt, welche sich Mühe gaben und dennoch den Zuschlag nicht erhielten.
Es wird mir auch bewusst, dass für mein Projekt mehrere Berufsstände nötig sind: Heizungstechniker, Steuerungsbauer, Elektriker, Baumeister, Solarteure, Gerüstbauer, Schreiner, Isoleure, Informatiker. Das benötigt Planung, Koordinierung - Projektleitung.
Dennoch, das Ziel einer möglichst effizienten, intelligenten, in jeder Hinsicht nachhaltigen und möglichst autarken Anlage lässt mich nicht los. Ich beginne Berechnungen / Schätzungen zu anzustellen.
Zum Glück finde ich das junge Team der Leusi & Partner GmbH, man findet sich, es geht in die Vorbereitung & Planung.
Finales Schema Ende 2025
Ich beginne meine Vorstellung mit "DrawIO" darzustellen. Welche Komponenten benötige ich, in welcher Wechselwirkung stehen sie zueinander, wie sollen die Features möglich gemacht werden. Als Laie stosse ich auf viele Dinge die es zu lernen gilt.
Ein hydraulisches Schema ist dank der Unterstützung der Leusis mal als erstes nicht-Laien-Dokument verfügbar. Auf einer Solothurner Messe traf ich dann Thomas König von der Smart Comfort TK GmbH, einen Spezialisten für Heimautomation, sein liebstes Produkt, die Loxone Steuerung überzeugte mich, Preis/Leistung passt. Der Rest wird sich schon fügen...
Ich beginne mich in den Dschungel der Baugesuche, Bohrgenehmigungen und Fördergelder zu begeben.
(Erfahrung im Kt. Solothurn)
Insbesondere die WPSM-Zertifizierung brachte mir definitiv einen Mehrgewinn an Wissen, wir mussten das Schema komplett nochmals überarbeiten.
(Stichwort "3-Punkte-Anbindung")
Bei der Förderung der Solarthermie ist die thermische Leistung bei höheren Temperaturen entscheidend. Siehe "Kollektorliste" & Solar Keymark Zertifizierung. (Vorsicht: PVT != PVT)
Ich habe die meisten Förderungen und Gesuche/Bewilligungen selbst beantragt inkl. der jeweiligen Schemata und Pläne, teilweise aber auch durch dem Elektriker/Solarteur oder den Heizungsbauer. Meiner persönlichen Erfahrung nach sind die entsprechenden amtlichen Stellen Hilfsbereit. Lediglich die elektrischen Gesuche müssen zwingend von den Installateuren beantragt werden. Vorsicht, nicht jeder kann das. Unbedingt im Vorfeld schriftlich klären wer das macht und auch machen darf.
Vorsicht! Nicht überall kann eine Erdsonde gebohrt werden. Eine Abklärung ist zwingend vorgängig nötig.
Es gibt Teile welche genehmigt werden müssen
Die Geologen wissen ungefähr was sich >200m unter ihrem Grundstück befindet. Garantiert ist das jedoch nicht. Ein bisschen Verstand und Mut gehört schon dazu. Ich habe im Karten-Material des Kantons nachgeschaut und meine Nachbarn gefragt. Dennoch würde ich immer zuerst bohren und anhand des Vorgefundenen weiterfahren. Wir bohrten mit der Firma ThermSwiss AG. Bei der vorgängigen Diskussion wählte ich eine verbesserte Hinterfüllung (gibt besser Kontakt mit dem durchbohrten Material), eine Sonde welche bis zu 40°C verträgt (20°C wäre Standard) und ein Ethanol-Basiertes Sondenfluid(Pumpeta). (Im Grunde genommen Alkoholhaltiges Wasser (also Vodka ;-) ) - Das tut der Umwelt nichts, wenn es lecken sollte und hat eine bessere Viskosität (dünnflüssiger) - was weniger Pumpleistung benötigt und dazu noch eine bessere Wärmekapazität hat. (Die Regeneration würde eigentlich sicherstellen, dass nie 0°C erreicht wird, der Hersteller der Wärmepumpe wollte aber aus Gewährleistungsgründen ein Frostschutz haben - Wenn die WP beispielsweise 3°C als Eingang erhalten würde, entzieht diese ja Wärme, evtl. dann sogar unter 0°C -> Auch wenn nur Kurzzeitig, könnte das die Wärmepumpe(Verdampfer) zum "bersten" bringen und sie somit zerstören)
Das Bohrgerät braucht Platz, viel Platz, ist schwer wie ein Panzer und braucht eine Strom-/Wasserversorgung. Bei uns reichte ein Gartenschlauch-Wasseranschluss und die ThermSwiss brachte einen mobilen Generator mit. Die sonstigen Bau-Materialien brauchen ebenfalls Platz und der zu entsorgende Bohrschlamm-Container auch.
In meinem Falle konnte ich mich mit dem Nachbarn arrangieren, wer das nicht kann muss die Strassenbenutzung von der Gemeinde genehmigen lassen.
Als Kundenleistung grub ich anschliessend den Graben zwischen Sonde und Haus.
Die Bohrung selbst verlief ohne Probleme und die gewünschte Bohrtiefe von 240m konnte erreicht werden. Das ca. 20cm breite Loch wird mit hohlen, aufsetz- und verschraubbaren 2m langen Gestängen gebohrt. Ist die Tiefe erreicht, wird das hohle Gestänge wieder herausgezogen und auseinander genommen, die Doppelsonde eingeführt. Durch füllen mit Wasser wird die Sonde immer schwerer und sie zieht sich somit selbst in die Tiefe. Die Doppelsonde geht somit 2x nach oben und 2x nach unten. Das so entstehende 4er-Seil kommt einer runden Form am ähnlichsten. Es wird aber noch ein fünftes Rohr mit hinunter gezogen. Durch dieses kann beim Einführen noch gespühlt werden um noch ein paar Meter zu gewinnen und anschliessend wird durch dieses das Hinterfüll-Material (spezieller Mörtel(Betonit) aus Ton, Zement und Sand) durchgeleitet um so die Kunststoff-Sonde zu umschliessen und sonstige Erdreich-Lücken auszugiessen. Zwei Kugelhähne im Gebäude-Inneren bildeten den Abschluss.
Der Abstand zum Nachbars-Grundstück muss mind. 2.5m betragen. Sondenfelder haben einen Abstand von 5m zur nächsten Sonde. Die Sonde wird in 50 Jahren jedoch fast einen Bereich von 8-10m(Radius) beeinflussen.
Alter 6000l Öltank raus, 2000l Wassertank + WP + Verrohrung + Elektrotableau rein
Die Idee, dass die neue Heizung inkl. Speicher komplett im alten Heizöl-Tank-Raum ihren Platz findet, ist sehr ambitioniert. Während der Bauphase stellt sich das jedoch nicht immer als einfach heraus. Elektriker und Heizungsbauer kommen sich in die Quere.
Der alte Heizkessel und die Öl-Infrastruktur muss raus. Der grosse 2000l Speicher passt nicht durch eine 90cm Türe. So müssen die Wände weichen. Anschliessend wird der alte Öltank entleert, gereinigt und dann "auseinander-geflext". Die Firma Norline hat gleich alles gemacht und auch die alte Viessmann Ölheizung entsorgt.
Als Bauseitige Leistung konnte ich die schon vorgängig mal geschnittene aber noch nicht herausgenommene Mauer zur nebenan gelegenen Massagepraxis demontieren. (Vorbereitung Türe)
Der Energiespeicher ist der erste "Coup" des Prölss'schen Klimasystems. Es gibt verschiedene Hygienespeicher auf dem Markt. Die Anordnung der Wärmetauscher und der Stutzen war jedoch bei keinem Speicher 100% befriedigend, ausserdem ist das Kippmass das "Mass" der Dinge. Auch wenn der Speicher nur 2m hoch ist, kann ein Kippen doch 2.20m benötigen. Mein Mass des Raumes war max. 2.21m -> Somit beträgt das Kippmass < 2.21m. Das machte Probleme, ich wollte keinen 1000l Speicher. Die meisten Speicher sind jedoch eher hoch als breit. Mein Speicher kommt eher "bullig" daher - aus der jetzigen Erfahrung scheint sich das nicht nachteilig auszuwirken.
Ausserdem ist die Schüttleistung entscheidend, denn der Speicher soll gleich 3 Aufgaben gleichzeitig erfüllen:
Der Speicher wurde mit einer 160mm Isolation umrundet.
Die Brauchwasser-Wärme soll nicht mittels Heizstab sondern mit der Wärmepumpe oder im Sommer direkt mit der Solarthermie erzeugt werden. Auch wenn wir den Stutzen sicherheitshalber einbauten.
Die Schüttleistung ist ebenfalls entscheidend. Sie gibt an, bei welchem Temperatur-Niveau der Speicher genügend warmes Wasser direkt zur Verfügung stellen kann. Wenn die Speicherladung zu gering ist heizt die Wärmepumpe nach, das braucht jedoch etwas Zeit. Die Schüttleistung wurde so ausgelegt, dass eine grosse Badewanne bei mittlerer Speichertemperatur ohne Wärmepumpe gefüllt werden kann.
Man muss jedoch bedenken, dass wenn plötzlich höhere Wärmepumpen-Ausgangs-Temperaturen nötig sein sollten, der Speicher immer mit geheizt werden muss und dies dann länger dauern wird.
Die Migration der bestehenden Rohrinstallation und die Neuinstallation des Heizungsraumes darf nicht unterschätzt werden. Das braucht Zeit & Platz. In unserem Fall haben wir den Standort des zentralen Energieerzeugers verlegt, die bestehende Verrohrung konnte dennoch grösstenteils genutzt werden. Vorher war das ganze Haus ein einziger grosser Heizkreislauf. Wir haben diese auf 3 Zonen aufgeteilt. EG(Heizkörper), Dachgeschoss(Bodenheizung), Wintergarten(Bodenheizung). Die Firma Leusi & Partner hat die Verrohrungsplanung ad-hoc gemacht, das geht jedoch nur mit genügend Erfahrung, der Aufwand alles vorher zu Zeichnen wäre jedoch immens gewesen.
Während der Umsetzung wird das Kaltwasser für einen halben Morgen unterbrochen. WC-Gänge oder Händewaschen sind nicht möglich währenddessen. Danach wird die Anlage "entleert" - dass heisst alles Wasser wird aus den Heizkörpern abgelassen. Bei der Installation muss darauf geachtet werden dass sich keine "Luftsäcke" bilden, alles Schemagetreu eingebaut und die Verbindungen gut "verhanft"(Dichtheit) werden.
Alle Umwälzpumpen, Misch-, Umschalt-, Einspritz-, Zonen-, Überdruck-, Strangulier-, Sperr-Ventile, Wärmetauscher, Wärmemengenzähler, Fühler, Heizkreisläufe und zu guter Letzt die Wärmepumpe, Solarthermie und Erdsonde müssen hydraulisch dicht und korrekt angeschlossen werden.
Die PVT-Installation war die grösste Unbekannte des gesamten Systems. Grundsätzlich wollte ich PVT-Panel, welche auch hohe thermische Temperaturen erreichen können und somit auch bei mittleren Aussen-Temperaturen direkt einen Beitrag leisten können. Die Solar Keymark Zertifikate geben Aufschluss. Siehe Leistung pro m2 im Verhältnis zur gewünschten Bezugstemperatur im Verhältnis zur Aussentemperatur. Es gibt eine Menge PVT-Panels welche tiefe Ausgangstemperaturen boten, die Fördergelder(Solarthermie) sind jedoch massgeblich und absolut verständlich an die mögliche hohe Abgabetemperatur gebunden. Die Panels mit tiefen Arbeitstemperaturen eignen sich zur Regeneration(Erdsonde) oder gar als Quelle wenn keine Erdsonde verfügbar ist - jedoch nicht zum Direktgebrauch.
Nach langer Suche entdeckte ich das Panel der Abora, das aH72SK. Die Beschaffung stellte sich als schwierig dar. Der Panelpreis (ca. das 4-Fache eines regulären PV-Panels / ca. die Hälfte eines regulären Solarthermie-Panels) war fair, jedoch fehlten Lieferketten. Der Import von Spanien musste organisiert werden. Generell darbt die Solarthermie neben den günstigen Photovoltaik. Die Panels haben ca. 20% weniger thermische Leistung als ein herkömmliches solarthermisches isoliertes Panel - Fun-Fact: nur wenn der Strom abgezogen wird, wird der Wechselrichter ausgeschaltet hat das Panel eine höhere thermische Leistung.
Früher(~Jahr 2000) wurden viele thermische Panels installiert, diese Erfahrung der Handwerker ging jedoch meines Erachtens wieder verloren. Ich hatte Mühe einen erfahrenen Installateur zu finden. Aufhalten liess ich mich nicht, dann musste die Erfahrung halt aufgebaut werden. Die Leusi & Partner waren für die thermischen Anschlüsse vorhanden, für den elektrischen Teil nahm ich die Sun Craft (einen lokalen Solarteur).
Für die Panels musste eine Lebensader gezogen werden, diese besteht aus einer 2x11mm Twinax Leitung(Solarthermie), einer 6mm2 Drahtseil Starkstromleitung(Photovoltaik) und Ethernet-Kabel (Sensoren). Die Anschlussleitung der Thermie stellte sich im Nachhinein als zu dünn dimensioniert heraus (11mm Durchmesser). Mit einer Pumphöhe von ~10m kommt die Umwälzpumpe ans Limit, es sollten mind. 60l/h pro Panel gewährleistet sein. Ich erreiche nun ~550m3/h bei 11 Panel = 50l/h.
Die Leitungsführung der Lebensader schien auch nicht so einfach. Ich wollte nicht eine "hässliche" Installation - aber wie abdecken? Schlussendlich entschied ich mich für den Innenweg durch den Dachstock und einen alten Storenkasten im Wintergarten mittels zweier schräger Kernbohrungen. Auf diese Umsetzung bin ich sehr stolz. Viele Diskussionen mit verschiedenen Handwerkern (vor allem mit meinem Schreiner-Schwiegervater Walter brachten dann auch den gedanklichen Durchbruch).
Die Installation der Panel und der Unterkonstruktion zeigte sich als schwierig, insbesondere aufgrund der fehlenden Erfahrung. Diese gebe ich gerne weiter:
Die Panel sind schwer, 50kg - doppelt so schwer wie ein herkömmliches PV-Panel. Zudem sind sie relativ unhandlich, ein "aus den Händen rutschen" muss verhindert werden, ich musste dies selbst schmerzlich erfahren. Die Panels sollten aus meiner Sicht zwingend mittels Kran auf den Paletten aufs Dach gehievt werden. Ersatzziegel sollten vorhanden sein. Die Unterkonstruktion (wo die Panels darauf montiert werden) besteht aus Dachhaken(bei uns schräges Ziegeldach), den Alu-Profilen und den Klemmen welche die Panels halten. In meinem Fall lieferte Abora die Profile und Klemmen, jedoch nicht die Dachhaken. Damit die Verbauung auch Sturm und Schneelast standhält, braucht es eine korrekt erstellte Dimensionierung(Versicherungstechnisch). Diese musste schlussendlich durch Abora erstellt werden. Wir haben diese jedoch dann bei der Installation noch "übertroffen" - sicher ist sicher.
Der thermische Anschluss der Panels wird Gruppenweise gemacht. Bei mir waren es 1x4, 1x3, 2x2 = 11 Panels. Es müssen dabei alle Panel die gleiche Durchflussleistung haben. Also die 4er-Gruppe muss doppelt so viel Fluid erhalten wie eine 2er-Gruppe.
Als Wechselrichter nahmen wir einen Huawei SUN2000-3-10KTL-M1 mit dem Zusatzmodul um die Gesamtleistung des Hauses messen zu können (Modbus tauglich).
Auch wenn die Installation schwierig war, so ist die PVT-Installation wohl der Teil, der sich am schnellsten amortisiert. Einerseits durch die Förderung von Solarthermie & Photovolatik (separate Förderung, da aber das Panel beides kann, wird beides gefördert) und andererseits durch eine gute Leistung/Ausnutzung. Dem gegenüber steht der Anteil von Steuerung, Speichertank, Wechselrichter und Gerüst. Aber eben - das gehört halt eben dazu, man will ja auch die Vorteile.
Als Förderbedingung ist auch eine Leitungsisolation nötig, damit nur dort geheizt wird wo es auch der Wärme bedarf. Dabei ist wichtig, dass die Isolation nicht zu früh gemacht wird. Die Installation soll funktionieren, eventuelle Verbesserungen noch gemacht werden können und besonders wichtig: Sie muss Dicht sein! Wenn schon alles isoliert ist, wird die Störungsquellen-Suche zur Qual.
Die wichtigste Leitung ist die Erdsonde, diese muss nahezu luftdicht isoliert werden, ansonsten entsteht bei Leitungstemperaturen von ~4°C schnell Kondenswasser.
Die Heizleitungen müssen auch isoliert werden, obwohl das aus meiner Sicht nicht überall Sinn macht. Manchmal wäre die Wärme erwünscht gewesen, z.B. im Keller bei der Wäsche - im Garage macht die Isolation aber Sinn.
Auch Sinn macht die Isolation der warmen Frischwasser-Strangs, zumindest bei uns, da wir eine relativ lange Leitungsführung haben.
Dank der Unterstützung der ISO2000 durfte ich die einfachen Teile unter kurzer Anleitung selbst machen, während sich die Experten um den komplizierten Heizungsraum kümmerten.
Verdrahtung einer 1-Wire-Gruppe
Als Telematiker und Informatiker ist für mich die Steuerung und das Monitoring zentral und doch Nebensache zugleich. Dieser Teil der Anlage war mir immer am vertrautesten, hier konnte auch der grösste Anteil der Eigenleistung erbracht werden.
Sensoren:
Der Grossteil der Sensoren (39 Stk.) wurden aus Kostengründen mit 1-Wire-Hülsensensoren ausgelegt, diese wurden mit einem Alu-Klebeband auf die Rohre geklebt oder in den Tank eingelassen. Die Verdrahtung kann Baumförmig / Stichförmig (max. 6m als Stich) gemacht werden. Die Taktrate des 1-Wire Busses (3 Draht, Kommunikation, Potenzial, Erde) ist relativ tief, bei vielen Sensoren reichen 30s oder gar 60s als Abtast-Rate, diejenigen welche jedoch zur Regel-Grundlage dienen, wollte ich um 5s abfragen. Das führte zu Konflikten, gerade bei so vielen Sensoren (aufgeteilt auf 3 Extensions, eine davon jedoch nur mit 2 Sensoren (Blitzschutz, Dach)). Dort half, dass die Abtastrate unterschiedlich ausgelegt wurde, z.B. 60s, 51s, 55s usw.
Die thermischen Wärmemengenzähler haben jedoch auch noch je 2 auslesbare Temperatursensoren (MBUS). Jedoch leider ohne Kommastelle und nur im 2min Abtastraster (mit Batterie, bei Netzteil ginge das schneller (5s) - das Netzteil kostet bei den Brummersloop Geräten jedoch gleich viel wie der ganze Zähler.)
Auch bei der Wärmepumpe (Modbus) kann die Flüssigkeits-Temperatur ausgelesen werden. Die Flüssigkeitsmenge kann jedoch nur mit den thermischen Wärmemengenzählern ausgelesen werden. Diese ist für das Monitoring sehr wichtig. Fluss-Strom-Abrisse können so erkannt werden. Auch ist die Menge ab Wärmepumpe zu Handen Wärmekreisläufe sehr wichtig.
Pro Heizgruppe habe ich einen Loxone-Bus (Ethernet-Kabel flex) gezogen. Busförimige Topologie, abschlaufen der Sensoren.
Umwälzpumpen:
Alle Umwälzpumpen sind 230V angeschlossen(Relais). Es gibt 8 davon + 2 in der Wärmepumpe. Davon sind 3 via PWM(Pulsweitenmodulation) angeschlossen - somit dynamisch steuerbar. Es sind diverse Pumpen parallel zueinander angeordnet. Das ist nicht ganz trivial anzusteuern. Es muss verhindert werden, dass eine Flussrichtung plötzlich komplett stagniert/kollabiert. Die Rohr-Durchfluss-Richtung spielt auch eine Rolle (Gerade vs 90° Winkel). Auch wenn das zu bewegende Volumen stark unterschiedlich ist (Widerstand). Da galt es viel zu testen und zu beobachten (Druchfluss-Messer/Wärmemengenzähler waren da entscheidend).
Ventile:
Alle Ventile wurden als 24V AC Variante umgesetzt. Es benötigte jeweils 2 Relais-Ausgänge an der Steuerung. (Eines zum Links-Drehen, das andere zum Rechts-Drehen). Die Relais haben jeweils eine exakte Stell-Zeit um an die gewünschte Position zu kommen.
Energiezähler:
Die thermischen Wärmemengen-Zähler (Brummersloop) wurden mit MBUS angeschlossen, die verfügbaren Sensoren sind (Temperatur A + B, Wassermenge in m3/h und die somit ermittelte Leistung (Watt).
Die elektrischen Zähler sind als Loxone-Varianten aber auch über den neuen Wechselrichter direkt umgesetzt.
Da wir im Sommer die Heizung wechselten, war die Steuerung der Solarthermie, der Kühlung und der Regeneration als erstes dran. Sobald die PVT-Panels mit Flüssigkeit gefüllt werden, können diese zu heiss werden (ohne Flüssigkeit und Anschluss verpufft die Hitze in die Luft, auch kann Luft nicht so viel Wärme aufnehmen wie Wasser). Sobald die Panels mit Fluid gefüllt sind, muss eine Überhitzung verhindert werden. Die Solarthermie ist träge, deshalb muss manchmal auf die Wärme gewartet werden. Wird zu lange gewartet, so geht viel potenziell nutzbare Energie an die Umwelt wieder verloren. Als Beispiel: Wenn es bewölkt ist, kann dennoch gut regeneriert werden, wenn der Speicher voll ist, auch. Wird jedoch bei voller Sonne weiterhin regeneriert, so ist die Regenerations-Leistung super hoch - aber Duschen wäre nur kalt möglich. Ebenfalls konkurrenziert die Regeneration mit der Gebäudekühlung. Am Morgen ist die Kühlleistung der Erdsonde am stärksten, nimmt durch den Tag (wegen der starken Regeneration) ab und steigt dann Abends nach Sonnenuntergang wieder. Grob ist die Steuerung:
- Morgens präventiv kühlen sobald genügend Eigenstrom vorhanden ist (ist ja "Free"-Cooling ;-) ) (Mischer Minimaltemperaturen >= 18°C bei Bodenheizungen, >= 19°C Heizkörper
- Regeneration sobald mehr als ~10% PVT-PV-Leistung (elektrisch)
- Pausieren der Regeneration bei PTTM15 >= Speichertemperatur unten, aufheizen der Panels bis Speichertemperatur+Hysterese erreicht -> Speichern der thermischen Energie in 2000l Wasserspeicher
PTTM15(°C) -> Selbst erstellte Formel zur Entscheidung ob auf die thermische Energie gewartet werden solle oder nicht.
PTTM15-Formel= ((Aussentemperatur + (PVTpvLeistungDurchschnitt15min / MaxPVTpvLeistung x 100) +
((Paneltemperatur - Zimmertemperatur) x VerlustfaktorPVproGrad)) :2 )
Der PTTM15 ist im Grunde genommen ein Temperatur-Wert welcher als erwartbare mittlere thermische Leistung anhand der effektiven elektrischen PV-Leistung des Panels zu erwarten ist. -> Ist jener höher als die untere Speichertemperatur, so wird gewartet(~10-20min normalerweise) (die Zirkulation des ST-Kreislaufs läuft natürlich, jedoch keine Regeneration). Ist die zu erwartende thermische Leistung zur Brauchwassererwärmung zu tief, so kann sie durchaus zur Regeneration dienen (z.B. 2kW bei 45°C - so kann sie jedoch bei 20°C(Regeneration) locker 4kW betragen, Abhängigkeit von der Aussentemperatur).
Wenn nicht via Solarthermie regeneriert wird, so ist die Gebäude-Kühlung konkurrenzlos. Wenn beides läuft hat die Gebäude-Kühlung Vorrang - ausser die Panels werden zu heiss, dann hat die Panel-Kühlung Vorrang. In der Mittagszeit werden die Panels prioritär gekühlt, ~10-20% erhöhte elektrische Leistung (Leistungsspitze Kochbetrieb)
Bei der passiven Kühlung konnte an heissen Tagen ca. 20 kWh thermische Energie dem Haus entzogen werden. Durch nächtliches Lüften konnte so ein durchgängig gutes Klima erreicht werden. Ich habe mich entschieden auch die Heizkörper dazu einzusetzen. Davon wurde mir abgeraten - die Gründe sind nachvollziehbar: Tropfen schnell möglich (Schimmelgefahr, Wasserschäden), Rostgefahr der Heizkörper. Dennoch ist die hälfte der Wohnfläche mit Heizkörpern ausgestattet, diese haben ein riesiges Wasservolumen. Die Kühlleistung ist gegenüber vielen Aussagen - erstaunlich hoch. In meinem Fall etwa die Hälfte der Kühlleistung. 19°C als kühlste Eingangstemperatur empfand ich, bei manueller wiederholter Prüfung aller Heizkörper, als Eingangstemperatur vertretbar(ich empfand die Feuchtigkeit mittels Handabtastung als inexistent).
Via App konnte ich eine "Lüftempfehlung" abgeben. Priorität hatte dabei die absolute Feuchtigkeit in der jeweiligen Zone und der Temperatur-Wunsch (Kühlen oder Wärmen).
Es konnte im Jahr 2025 bis am 5. Oktober so die Wärmepumpe ausser Betrieb bleiben. (Warmwasser & Heizkreislauf)
Normal-Betrieb (Bedarfsgesteuert / keine Stromproduktion)
Im Heizbetrieb wird eine Temperatur von 22°C angestrebt, diese muss jedoch nicht im ganzen Haus immer während 24h so sein. Nachts wird im Hauptwohnbereich (EG) die Soll-Temperatur auf 21.5°C gesenkt. Das OG und der Wintergarten wird abgestellt (minimal 19.5°C). Die Heizkurve im EG(Heizkörper) und im Wintergarten(Bodenheizung) ist auf 0.7 gestellt, das Dachgeschoss auf 0.5 - nach dem Motto: lieber länger mit tieferen Vorlauftemperaturen. Die Regelung der RPS der Wärmepumpe(Leistung) liefert immer die benötigte Vorlauftemperatur. Der Speicher wird nur als Puffer gebraucht. (Hysterese Minimaltemperatur oben 40-45°C).
Priorität 1: Genügend warm wo es spürbar ist, Priorität 2: So effizient wie möglich (COP ~4.5 bis 6)
Speicher-Betrieb (Produktionsgesteuert / PV-Produktionsüberschuss)
Auch im Winter gibt es Sonne, manchmal sogar ohne Wolken. Generell gilt: Keinen Strom verkaufen -> Ihn in Wärme verwandeln. Dabei zuerst in den Speicher dann ins Gebäude (oben voll + mitte gut gefüllt -> Überheizen des Gebäudes auf 23°C). Das "Überheizen" ist meist nur im EG (Heizkörper) aktiv, da der Wintergarten als "Gewächshaus" schnell warm wird bei Sonne. Das OG erreicht bei Sonne meist selbst 23°C ohne Heizbedarf.
Priorität 1: Speicher füllen(Oben -> Mitte -> Unten), Priorität 2: Haus überheizen. (COP ~3 bis 5.5).
Der Speicher wird dabei von oben nach unten gefüllt. Für den Betrieb der Wärmepumpe wäre eine Füllung von unten nach oben besser (tiefere stetige Temperaturen, besserer COP). Das wird aus den folgenden Gründen jedoch nicht gemacht:
- Konkurrenz zur Solarthermie, diese kann auch im Winter bei Sonne direkt nutzbare Energie liefern (aber eben eher 30°C als 40°C)
- Das Brauchwasser soll vor allem aufbereitet werden wenn die Sonne scheint, da bei 55°C Zieltemperatur ohnehin der COP schlecht sein wird
Genereller Wärmepumpen-Betrieb
Zu beachten ist, dass ein zu rascher Lastwechsel (WP-RPS) vermieden werden soll. Vor allem bei Last-Abfall. Wechselnde Sekundärkreislauf-Temperaturen sollen für die WP kein Problem darstellen(z.B. von Fussbodenheizung auf Brauchwasser-Produktion). Dennoch versuche ich das möglichst zu vermeiden. Wechselnde Primärkreislauf-Temperaturen können heikel sein für die WP. In meinem Fall kann das nur durch die Regeneration passieren - da diese jedoch dem Erdsonden-Beitritt beigemischt wird, kommt das wärmere Fluid erst eine halbe Stunde später in der Wärmepumpe geglättet an.
Die Jahresbetriebszeit der CTC EcoPart 612 darf 5000 Betriebsstunden nicht überschreiten, ansonsten gilt die Gewährleistung/Garantie nicht mehr. Aus meiner Sicht müsste das Betriebsniveau(RPS, Temperaturen) dabei berücksichtigt werden aber ohnehin sollte das nicht erreicht werden (bessere Quelltemperaturen, Sommerbetrieb AUS dank Solarthermie).
Einschalt-Zyklen: Die Wärmepumpe sollte nicht immer ein- und wieder ausgeschaltet werden. Wenn die WP mal läuft, lieber mit geringer Leistung anstatt diese ständig einschalten um dann mit Vollgas alles zu sättigen um wieder auszuschalten.
Effizienzsteigerungs-Bemühungen
Modulierende Wärmepumpen im immer effizientesten Bereich zu halten ist nicht so trivial. Folgende Einflüsse beeinflussen den COP und das zum Teil stark.
- Quelltemperatur: Ausgang Erdsonde (diese sind Ende Dezember 2025 bei ~9°C)
- Ausgangstemperatur: Je kühler der Rücklauf, desto effizienter
- RPS(Rounds per Second): Die Geschwindigkeit des Kompressors (Umdrehungen pro Sekunde)
- Ladepumpe(Umwälzpumpe Heizkreislauf): Leider ist dieser bei der CTC fix eingestellt - das ist ein grosses Manko. Die beste Effizienz ist bei einer Spreizung(Differenz) des Vor und Rücklaufs von 6°C gegeben. Wenn die RPS jedoch von 20 bis 100 steuerbar sind, ist die Spreizung zwischen 3 bis ~15°.
Der Bedarf wird als Vorlauftemperatur in °C von der Steuerung mittels Heizkurve bestimmt. Dadurch bewirkt eine Steigerung der Ladepumpen-Geschwindigkeit (abgegebene Vorlauftemperatur sinkt) auch eine höhere RPS, somit eine höhere abgegebene Leistung.
Die COP-Angaben des Herstellers sind immer unter optimalen Bedingungen angegeben. Diese können jedoch gar nicht erreicht werden, da die Ladepumpe nicht variabel steuerbar ist. CTC hat signalisiert, dass unter Umständen die Ladepumpe von der externen Loxone gesteuert werden darf. Der beste Betriebszustand pro RPS und Rücklauf-/Vorlauftemperatur muss jedoch zuerst ermittelt werden, die Angaben des Herstellers geben nur eine Vorahnung. Die Ermittlung gestaltet sich aber enorm schwierig. Es gilt anhand der Rücklauftemperatur(stabilster Wert) die Werte(Vorlauftemperatur, RPS, Spreizung und COP) nach ~15min Betrieb tabellarisch zu erfassen.
Als Informatiker habe ich gewisse Anforderungen an Verfügbarkeit, (Betriebs-)Sicherheit, Wartbarkeit und Abhängigkeiten. Ich baue ein System das grösstmögliche Autarkie und Unabhängigkeit gibt, dies wird natürlich auch bei der IT durchgezogen.
Sicherheit:
Der Zugang soll öffentlich möglich sein, da gibt es erhöhte Anforderungen an die Security. Stichworte: Exploits, Denial of Service, bruteforce, code injection. Die Loxone telefoniert per default nach Hause, der Kunde/Techniker kommuniziert dann mit dem Loxone-Firmen-Webserver (Proxy), die Kommunikation mit der effektiven Steuerung erfolgt dann über diesen "Vermittler".
Vorteile: Loxone Österreich ist für die Kommunikationssicherheit verantwortlich.
Nachteile: Loxone Österreich ist für die Kommunikationssicherheit verantwortlich.
-> Was wenn Loxone mal in Konkurs geht?
-> Was wenn ich ein Update nicht machen möchte/gezwungen werden soll?
-> Was wenn der Cloud-Betrieb plötzlich etwas kosten soll?
-> Was wenn Loxone selbst ein Ziel eines Angriffs ist?
Lösungsansatz meinerseits:
-> Direkte Verbindung von aussen auf die Steuerung, geschützt durch einen vorgeschalteten Proxy.
DNS loxone & grafana.proelss.ch -> Fixe IP 82.220.114.149 -> OPNSense Firewall -> Nginx-Proxy/-WebServer(Offloading)-> Loxone/Grafana
- Die Firewall regelt die Zugänge (Stichworte: Naxsi WAF Rules, Zertifikat-Handling, Block IPs)
Visualisierung:
Die Ansicht / Visualisierung war eine Hauptanforderung an das Projekt. Die Bedienung/Visualisierung der Loxone genügt für den Live-Bereich. Historisch jedoch nicht. Das liegt daran dass die Daten auf der internen SD-Karte abgespeichert werden - SD-Karten sind schlechte und oft unzuverlässige Speicher, deren Schreibzyklen und Speicherplatz begrenzt sind. Neben eines regelmässigen versionierten Backups der Konfiguration und der historischen Statistik-Daten der Loxone, konnten nicht alles gewünschten Statistikanforderungen meinerseits abgedeckt werden.
Zwecks dessen wird via Loxone spezifische ausgesuchte Daten via TCP(Virtueller Ausgang) an die InfluxDB versandt und diese via Grafana visualisiert. Diese beiden Instanzen laufen als Docker-Container auf dem Synology NAS im Keller.
Ziel ist es, auch in 15 Jahren noch auf die heutigen Daten (z.B. Erdsondentemperatur) zugreifen zu können.