Gratis domoticasysteem dat de warmtepomp regelt om het stroomverbruik van fotovoltaïsche energie te optimaliseren

Selecteer de Engelse taal om de meest recente versie van dit artikel te lezen!

Invoering

In dit artikel leest u hoe u de warmtepomp en het ventilatiesysteem (HVAC) kunt beheren met de opensourcesoftware van Domoticz die is geïnstalleerd op een Rock PI S of Raspberry PI (maar andere hardware is ook prima). Zo kunt u optimaal gebruikmaken van energie uit hernieuwbare bronnen (in dit geval een fotovoltaïsch systeem) en zo de elektriciteitsrekening verlagen .

Ten eerste zou een slim gebouw geen thermostaten moeten hebben om de kamertemperatuur te regelen , omdat ze meestal niet zo slim zijn als een domotica-controller. Het is beter om in sommige kamers een temperatuur- (en vochtigheids-)sensor te hebben en de uitlaatwatertemperatuur aan te passen om het beste comfort en benodigde stroomverbruik te krijgen .

Het regelen van een gebouw met een stralingssysteem met warmtepomp en zonnepanelen op het dak is een beetje complex, omdat er rekening moet worden gehouden met verschillende zaken:

• buiten minimum en maximum temperatuur

• kamertemperaturen (en diff = verschil met de instelwaarde)

• variatie van diff met de tijd (afgeleide van diff op tijd)

• huidige stroom van het net (als deze negatief is, is er wat extra stroom beschikbaar van zonne-energie, en is het beter om dit te gebruiken om het vermogen van de warmtepomp te verhogen)

• elektriciteitskosten, om het verbruik te verhogen wanneer elektriciteit goedkoper is en om het vermogen te verlagen tijdens de piekuren (meestal van 7.00 tot 9.00 uur 's ochtends en van 18.00 tot 21.00 uur 's avonds) om bij te dragen aan de stabiliteit van het elektriciteitsnet!

• zonne-energievoorspelling, dus het is mogelijk om het vermogen van de warmtepomp in de ochtend of avond te verlagen als er nog voldoende energie van de zonnepanelen beschikbaar is om de UIT-tijd van de warmtepomp te compenseren.

Het doel is om in alle kamers een comfortabele temperatuur te creëren. Misschien kan de temperatuur worden verlaagd als kamers niet worden gebruikt, en kan het gebouw oververhit raken in de winter, wanneer er extra vermogen van zonnepanelen beschikbaar is. Als de instelwaarde 21°C is, maar er extra vermogen van zonnepanelen beschikbaar is, kan de instelwaarde dynamisch worden verhoogd naar bijvoorbeeld 21,5 of 22°C.
Om deze reden worden temperatuur-/vochtigheidssensoren in sommige kamers verkozen boven handmatige thermostaten!

Dit is een zeer compact bord, DomBusTH , dat gebruikt kan worden met Domoticz, Home Assistant, ..., met een temperatuur- en vochtigheidssensor , een aanraaksensor (die fungeert als een multifunctionele drukknop), rode + groene + witte leds (voor meldingen), 4 ingangen (alarmsensoren, drukknoppen, ...) en 2 uitgangen (die kunnen worden aangesloten op een extern relais, bijvoorbeeld om een rolluik OMHOOG/OMLAAG te sturen). Dit is slechts een advies voor ons product, maar het is natuurlijk mogelijk om hiervoor elke temperatuursensor te gebruiken!

Domoticz ondersteunt meerdere scripttalen. In dit geval is gekozen voor LUA-script omdat het zo duidelijk is dat het eenvoudig te leren, gebruiken en aan te passen is.

In GitHub https://github.com/CreasolTech/domoticz_lua_scripts is het mogelijk om het script_time_heatpump_emmeti.lua voorbeeld te vinden om EMMETI Mirai SMI EH1018DC te besturen via Modbus, waarbij de uitlaatwatertemperatuur en compressorvermogen worden ingesteld. Het script is erg ingewikkeld omdat het is aangepast aan de behoeften van een specifiek gebouw, dus het is aan te raden om te beginnen met een aantal eenvoudige regels om een automatisering te maken, en vervolgens de regels aan te passen en te verbeteren om het gewenste gedrag te krijgen.

Wat heb je nodig?

• een single board computer (zoals Raspberry PI, Rock PI) of NUC of andere mini-PC , met minstens 1 USB-poort (die indien nodig kan worden uitgebreid met een USB-hub)
• Linux besturingssysteem + Domoticz software. U kunt ook een SD-bord vinden met besturingssysteem + software al geïnstalleerd en klaar voor gebruik: kijk op https://store.creasol.it/19-kit voor enkele kits .
• Goedkope USB/RS485 adapter om de warmtepomp via RS485 aan te sluiten. Als alternatief is het mogelijk om een WiFi-RJ45/RS485 module te gebruiken.
• Goedkope USB/RS485-adapter of WiFi-RJ45/RS485-module om alle DomBus-modules via de RS485-bus te verbinden, indien nodig.
• temperatuursensoren
• specificaties voor uw warmtepomp Modbus-registers, wat geduld en wat vaardigheden om een automatisering te maken om de warmtepomp te regelen .

Waarom Domoticz?

U kunt andere systemen gebruiken, zoals Home Assistant, Node-RED, OpenHAB, ... De keuze voor Domoticz is goed omdat het eenvoudig, stabiel is en het mogelijk maakt om complexe automatiseringen eenvoudig te maken door te programmeren in LUA. Andere domoticasystemen zijn niet zo veelzijdig, maar ze kunnen ook worden gebruikt met enkele beperkingen.

Besturing van de warmtepomp via ModBus

De warmtepomp heeft één ingang waarmee u kunt kiezen tussen half of vol vermogen . Deze wordt vooral 's nachts gebruikt om het geluid te verminderen en de frequentie van de compressor en de ventilator te beperken tot ongeveer 50% (de frequentie/het vermogen van de compressor kan worden ingesteld op 0 tot 100%).

Omdat de compressorfrequentie verlaagd kan worden, is het mogelijk om deze functie te gebruiken om het vermogen van de warmtepomp te verminderen.

De watertemperatuur is een goede oplossing om het comfort in huis te maximaliseren, terwijl de compressorfrequentie perfect is om het stroomverbruik te regelen.

Standaard beschikt de warmtepomp over een algoritme om de uitlaatwatertemperatuur te berekenen op basis van de huidige buitentemperatuur en de compressorfrequentie (het vermogen) proportioneel te regelen op basis van het verschil tussen de berekende temperatuur en de huidige watertemperatuur.

Het idee is om een betere controle van de uitlaatwatertemperatuur te implementeren op basis van :

1. verschil tussen kamerinstelling en huidige temperatuur diffTemp
2. afgeleide van diffTemp (het is belangrijk om te weten of het verschil tussen setpoint en temperatuur afneemt of toeneemt!)
3. minimum (maximum in de zomer) buitentemperatuur
4. huidige stroom van het fotovoltaïsche systeem (om het eigen verbruik te verbeteren)
5. piekvermogen van het elektriciteitsnet , om het stroomverbruik in de piekuren (vroeg in de ochtend en laat in de middag) te verminderen: dit wordt alleen gebruikt om het elektriciteitsnet te helpen piekvermogen en hoge energieprijzen te vermijden
6. fotovoltaïsche energieprognose : als het hoog genoeg is, is het mogelijk om het vermogen 's nachts en tijdens piekuren te beperken en het vermogen overdag te verhogen. Als de energie van fotovoltaïsche energie onvoldoende is, is het beter om de warmtepomp tijdens piekuren op een laag vermogen te houden, maar deze wel AAN te houden.

Het regelalgoritme is geïmplementeerd in een LUA-script dat de juiste waarde van de uitlaatwatertemperatuur en de compressorfrequentie (vermogen) berekent en deze parameters via Modbus (RS485) naar de warmtepomp stuurt met behulp van de opdracht mbpoll of via een plug-in om de warmtepomp te regelen, indien aanwezig.

De RS485-warmtepomp wordt via een RS485/USB-adapter aangesloten op de domoticacontroller (in dit geval RaspberryPI). De DomBus31-module wordt ook gebruikt om de ingangen van de warmtepomp te regelen (thermostaat aan/uit, spoel-/stralingstemperatuur, verwarmen/koelen en vol vermogen/half vermogen).

Eigenlijk is de warmtepomp altijd geconfigureerd in de "nachtmodus" en regelt het lua-script beide

1. de temperatuur van de uitlaatvloeistof is nodig om het juiste comfort in huis te hebben
2. compressorvermogenpercentage , om het vermogen te regelen

's Nachts worden zowel de vloeistoftemperatuur als het vermogen verlaagd om het energieverbruik en het geluid van de ventilator/compressor te beperken.

Overdag nemen zowel de temperatuur van de vloeistof als het vermogen toe (hogere temperatuur => hoger rendement), met uitzondering van de piekuren in de ochtend en avond. In die periode is het verstandig om het verbruik te verminderen om de stabiliteit van het elektriciteitsnet te verbeteren en zelfs om geld te besparen.

Als er een extra productie is van fotovoltaïsch (energie die naar het net wordt geëxporteerd), worden de vloeistoftemperatuur en het vermogen verhoogd om alle beschikbare energie van fotovoltaïsch te verbruiken. Ook worden kamerinstellingen automatisch verhoogd in geval van extra vermogen van fotovoltaïsch, om het vermogen dat 's avonds of 's nachts wordt verbruikt, te verminderen.

De bestanden script_time_heatpump_emmeti.lua en config_heatpump_emmeti.lua zijn beschikbaar op Github https://github.com/CreasolTech/domoticz_lua_scripts

Elektriciteitsenergiekosten en prognose voor fotovoltaïsche energie

Op dezelfde GitHub-pagina is script_time_entsoe.lua te vinden. Hiermee worden de elektriciteitsprijs en -kosten per uur , de gemiddelde elektriciteitsprijs , de zonne-energieprognose per uur en de totale dagelijkse energieprognose berekend.
De elektriciteitsprijs wordt berekend voor de geselecteerde zone (bijv. Noord-Italië of Denemarken2, ...) en de energiekosten per uur worden berekend door 3 extra parameters op te geven, afhankelijk van uw leverancier.
Voor de voorspelling van zonne-energie is het mogelijk om de oriëntatie/declinatie/kWp voor een of meer systemen te specificeren, zodat het mogelijk is om de energie per uur voor alle strings te berekenen als zonnepanelen met verschillende oriëntaties worden geplaatst. Helaas worden zonnevolgers niet beheerd door deze voorspellings-API.

Het script_time_entsoe.lua produceert 4 variabelen die uurwaarden bevatten, gescheiden door puntkomma's:

• uurtarief + gemiddelde elektriciteitsprijs vandaag
• uurlijks + gemiddelde elektriciteitsprijs morgen
• uurlijks + totale fotovoltaïsche energie vandaag
• uurlijks + totale fotovoltaïsche energie morgen

Door de scripts globalvariables.lua en globalfunctions.lua op te nemen is het mogelijk om de volgende functies te gebruiken:

• tonumber( getItemFromCSV(uservariables['entsoe_today'], ';', timeNow.hour) ) om de huidige gemiddelde elektriciteitsprijs te krijgen
• tonumber( getItemFromCSV(uservariables['entsoe_today'], ';', 24) ) om de huidige gemiddelde elektriciteitsprijs te krijgen
• tonumber( getItemFromCSV(uservariables['pv_today'], ';', 24) ) om de totale voorspelde energie van fotovoltaïsche energie, vandaag, te verkrijgen
• tonumber( getItemFromCSV(uservariables['pv_tomorrow'], ';', 24) ) om de totale voorspelde energie van fotovoltaïsche energie voor morgen te verkrijgen

Met Domoticz is het mogelijk om complexe automatiseringen te schrijven die rekening houden met alle parameters, waardoor u geld kunt besparen door het eigen verbruik te verhogen en het energieverbruik te verminderen in de piekuren waar de elektriciteitskosten hoger zijn. Ook is het op deze manier mogelijk om de energieflexibiliteit te verbeteren , door het elektriciteitsnet te helpen door het verbruik (of de export van energie) te verminderen wanneer de beschikbaarheid laag is (tijdens piekuren).

Domoticz-plug-in voor het beheer van de Emmeti Mirai SMI-warmtepomp

Een plugin voor Domoticz die warmtepompen van Emmeti beheert, is beschikbaar op https://github.com/CreasolTech/domoticz-emmeti-mirai