Warmwasser mit PV-Ü, Heizstab, Shelly und ioB

[RaBe52]

An meiner Gastherme hängt ein Warmwasserspeicher (150l Inhalt). Der hat einen Heizstab bekommen, um einen Teil des PV-Überschusses zu speichern. Der Heizstab hat nur 2,5 kW el. (real hat er eher 2,7 bis 2.8 …), da ich dort nur einen einphasigen Anschluss habe. Zudem dachte ich auch erst, dass ich den nur komplett an-/ausschalten könnte, daher lieber etwas kleiner und dadurch flexibler. Der Bursche besteht (wie eigentlich alle diese Heizstäbe) im Prinzip aus 3 Heizstäben (wg. 3-phasigem Anschluss). Da in der Anleitung stand, dass man die Anschlüsse der 3 Stäbe für einen 1-phasigen Anschluss brücken soll, kam mit die Idee, das zu lassen und statt dessen die Stäbe einzeln zu schalten. Das hat den Vorteil, dass ich das Ganze jetzt mit einer Auflösung von rund 700W statt 2,5 kW schalten kann. Dadurch habe ich eine deutlich bessere Nutzungsdauer (bei reduzierter Leistung versteht sich). Die Gastherme habe ich aktuell so einegestellt, dass deren Automatik erst anspringt, wenn der untere Grenzwert für den Heizstab deutlich unterschritten wurde. Klappt bis jetzt ganz gut.

Auf der Suche nach entsprechenden Schützen bin ich dann durch Zufall bei Shelly gelandet. Da hat mich der Shelly Pro4PM angelacht und die Specs passten. Die ersten 3 Relais verartzten je einen Teilstab, das vierte Relais kümmert sich um die Umlaufpumpe (andere Baustelle). Den Shelly verwende ich nur als LAN-gesteuertes Relais bzw. EnergyMeter (je Teilstab). Das Ganze wird vom ioBroker über den Shelly-Adapter gesteuert. Die Speichertemperatur kommt aus dem Vaillant-Adapter. Die Daten zum Überschuss kommen aus dem ioBroker, der sie über Tasmota aus einem HITCHI bekommt. Die Werte habe ich auch über enphase aus der PV, aber da ich in Euros denke, gilt primär das was der offizielle Zähler behauptet.

Damit das nicht zu hektisch schaltet, sind zwei Hysteresen drin. Einmal für die Leistung am AP und einmal für die Temperatur im Speicher. Für die Leistung nehme ich nicht (nur) den aktuellen Wert, sondern führend ist der 10min gleitende Mittelwert.

Hier das führende Script:

Funktionen dazu

Als bekennneder Warmduscher habe ich das Ganze in einen kleinen Feuchtraumverteiler eingebaut, mit einer 13A Sicherung und einem separatem FI garniert.

Rechnen wird sich das wohl eher nicht. Allein Materialkosten für rund 350 Euro, dagegen je 1 kWh Verzicht auf 8ct Einspeisung bei gesparetn Kosten von 10ct für Gas, d.h. 2ct Einsparung je kWh (abzgl. der "ungebrauchten" Wärme im Speicher). Da darf viele jahre kein Ersatzteil nötig werden.

[work in progress]
Um die Stäbe gleichmäßig zu verheizen, sollen die in der umgekehrten Reihenfolge ihrer jeweiligen Betriebsstunden geschaltet werden. Da ist mir inzwischen aufgegangen, dass ich die Stunden gar nicht brauche, da der Shelly mir ja die Gesamtarbeit je Teilstab liefert. Also reicht es, wenn der mit den wenigsten kWh zuerst dran kommt. Da bin ich aber mit meinen Blockly-Künsten derzeit überfordert. Falls jemand einen Tipp hat, wie ich das (egal womit) umsetzen kann, wäre ich sehr dankbar. Vor allem ist mir nicht klar, wie ich die drei Teilstäbe in einer Schleife über eine variablen Index ansprechen kann. Aktuell sortiere ich die alle paar Wochen im Code von Hand um…

lessons learned
Leistungsangaben
Traue keiner ungeprüften Herstellerangabe. Wenn ich einen 3 oder 3,5 kW Stab gekauft hätte, wäre wohl bei der Mehrleistung gegenüber der Angabe ab und zu die Sicherung unterwegs.

Messung im Speicher
Im Speicher sitzt im unteren Drittel der Wäremtauscher für die Therme. Das Thermometer dazu sitzt etwa in der Mitte. Das ist dummerweise knapp unter der Ebene, an der der Heizstab eingeschoben wird. Den Rest kann man sich jetzt denken... Löung: Am Speicher gibt es weiter oben noch eine hohle Buchse für ein einfaches Thermometer. Also unten den Fühler raus und oben ein. Schon besser ....
Das hat auch bei Gasbetrieb einen großen Vorteil: Die 30-40l, die dann effektiv warm sind, reichen normal dicke für 2 Personen aus. D.h. auch im Gasbetrieb läuft das Ding deutlich sparsamer. Da fehlt jetzt nr noch eine Umschaltung für 2 Fühler, wobei das Problem nicht der Heizstab, sondern der Eingang an der Therme ist.

Thermostat arrbeitet sehr unscharf
Die Hoffnung, die Temperatursteuerung dem regelbaren Heizstab zu überlassen, hatte sich schnell erledigt. Das ist besseres Hausnummernschießen. Daher ist es auch egal, dass die LED am Stab nur dann leuchtet, wenn L1 Strom hat. Immerhin hat der als "last fuse" noch einen zusätzlichen Sicherheitsschelter, der zuschlägt, bevor es kocht [noch ungetestet].

Umwälzpumpe als Kühlmittel
Mit den Laufzeiten für die Umwälzpumpe (Steuerung aus der Fritzbox über ioB) sollte man sehr sparsam sein. Normal verliert der Speicher über mehrere Stunden nicht mehr als 1 °C. Wen die Pumpe läuft (aktuell auf 5min begrenzt), sind da ohne Entnahme schnell mal an die 10 °C weg!

[paul53]

@rabe52 sagte: die Stäbe gleichmäßig zu verheizen

... sollte eine tägliche Rotation genügen:

[RaBe52]

@paul53
Nicht perfekt aber sollte grob reichen, wenn die Dinger erstmal auf einem vergleichbaren Stand sind.

Die Idee mit der Liste hatte ich zwar, kam aber bei der Adressierung über Index nicht weiter. Einen fetten Dank für Dein Beispiel, wie man das machen kann!

[RaBe52]

@paul53
funktioniert, Danke!

Habe es nur leicht abgewandelt. "Stufe" enthält die Anzahl der aktiven Heizstäbe. Einmal täglich rotiert die Reihenfolge. Den Aufwand, das über die jeweilige Laufzeit exakt auszugleichen spare ich mir. Das lohnt im Vergleich wohl nicht wirklich. Die Zeit investiere ich lieber in andere Baustellen.