Cookies op Tweakers

Tweakers maakt gebruik van cookies, onder andere om de website te analyseren, het gebruiksgemak te vergroten en advertenties te tonen. Door gebruik te maken van deze website, of door op 'Ga verder' te klikken, geef je toestemming voor het gebruik van cookies. Wil je meer informatie over cookies en hoe ze worden gebruikt, bekijk dan ons cookiebeleid.

Meer informatie
Toon posts:

Zonneboiler gebruiken voor ruimteverwarming

Pagina: 1
Acties:

  • mkleinman
  • Registratie: oktober 2001
  • Laatst online: 13:01

mkleinman

4.5kWp, 8.4GJ Zb/CV, WTW, ELGA

Topicstarter
Nu het project wat concreter wordt om de zonneboiler ook te gebruiken als ruimteverwarming lijkt het mij interessant om hier een apart topic voor te gaan openen naast de bestaande zonneboiler topics.

Ik heb helaas geen standaard zonneboiler combi zoals de ATAG Q-Solar en mijn huidige ketel is dusdanig dom dat die hier niet mee overweg kan. Zo gaat bijvoorbeeld mijn CV ketel in storing wanneer de retourtemperatuur hoger is dan de aanvoertemperatuur. Direct de retour van de CV door de zonneboiler laten lopen gaat dus niet werken. Wanneer de zonneboiler goed warm is treedt deze situatie op en gaat mijn CV in storing!

Met andere woorden dat wordt zelf een systeem op zetten. In dit topic wil ik gaan beschrijven hoe ik mijn zonneboiler ga aansluiten op de CV.

Last update: 26-04-2012 12:00

Changelog

21-04-2012: Eerste versie
22-04-2012: Voorbeeld toegevoegd, 2 thermostaten uitgelegd, plaatjes toegevoegd, taalvouten verbeterd.
22-04-2012: Theoretische opbrengst bepaald aan de hand van gedetaileerde cijfers.
26-04-2012: Update, mbt verwarming thuis.
29-04-2012: Wat plaatjes bijgewerkt.

Off the shelf systemen

ATAG heeft de Q-Solar. GoT leden Eric-PVT en NielsTN hebben er beide een en die zijn er beide lyrisch over.

Mocht ik nog meer systemen tegenkomen dan meld ik ze hier :)

Waarom?

Ik heb best een forse zonneboiler die vrij snel op leuke temperaturen komt. Het is eigenlijk zonde dat we die warmte eigenlijk alleen maar gebruiken om te douchen. Vandaar mijn idee om de tweede warmtewisselaar te gaan gebruiken om het huis mee te verwarmen.

Huidige verwarming

Ketel
We hebben een Remeha Avanta CW4 CV ketel uit 2006. Deze is in een apart washok geinstalleerd en werkt prima. Daarnaast is de hele installatie ingeregeld door http://www.cvtuning.nl

De standaard aanvoertemperatuur van de CV is ingesteld op 55 graden, de retourtemperatuur hangt dan rond de 45 a 50 graden. Jammer genoeg zit er geen modulerende pomp in de CV ketel om zo het water langzamer rond te pompen en een grotere DeltaT te krijgen.

Mocht het echt HEEL koud worden dan wil ik de aanvoertemperatuur nog wel eens verhogen naar 65 graden.

Ik heb ook een experiment uitgevoerd met 45 graden aanvoertemperatuur en zelfs daarmee krijgen we het huis warm.
Radiatoren
Praktisch alle radiatoren in huis zijn inmiddels vervangen voor nieuwere en grotere varianten.

Ik zal hier zo snel als mogelijk foto's plaatsen van de diverse radiatoren, het type, en het standaard vermogen, per verdieping ;)

Mijn idee



Het systeem bestaat uit twee pompen, P1 is de bestaande pomp in de CV ketel. P2 is de nieuwe, toe te voegen, pomp vlakbij de zonneboiler. Deze gaat het CV water rondpompen wanneer de zonneboiler straks warm genoeg is. Een thermostatisch mengventiel zorgt ervoor dat het aanvoerwater NOOIT warmer kan worden dan de ingestelde aanvoertemperatuur van de CV. Die synchroon laten lopen is handwerk. Op dit moment is onze maximale aanvoertemperatuur van de CV 55 graden. Hier wordt dus het mengventiel ook op ingesteld.

In de woonkamer komt een tweede thermostaat ( simpele sensor ) te hangen. Wanneer aan bepaalde voorwaarden is voldaan, onder andere de CV draait NIET, dan gaat de 2e pomp water rondpompen door de zonneboiler heen en door het huis heen.

De voorwaarden:

- CV ketel MOET uit zijn
- De zonneboiler moet warm genoeg zijn
- Klokthermostaat ( binnen bepaalde uren mag de 2e pomp draaien )
- De retour van de CV is kouder dan de zonneboiler.

Wanneer de CV draait:



Wanneer de zonneboiler CV mag draaien:



Dit klinkt nog vrij abstract vermoed ik. De volgende twee plaatjes moeten verduidelijken waarom het systeem goed werkt.
Huidig klokprogramma
Onze huidige klokthermostaat staat als volgt ingesteld:

http://www.familie-kleinman.nl/energie/wp-content/zb_cv/celcia20.jpg

Kort samengevat. Om 08:00 moet het huis 19.2 graden warm zijn en daarna loopt de temperatuur op naar 19,8 in de avond wanneer we stil zitten op de bank. In de praktijk betekent dit dat de ketel om 6:30 aan springt om het huis te gaan verwarmen.
Huidig klokprogramma + Arduino thermostaat
http://www.familie-kleinman.nl/energie/wp-content/zb_cv/arduinocv.jpg

De klokthermostaat van de CV blijft ongewijzigd. De tweede klokthermostaat gaat zich nu alleen ook bemoeien met de temperatuur in de woonkamer.

Vanaf 5 uur 's ochtends mag de Arduino de pomp aan laten slaan om water rond te pompen in huis in de installatie. De Arduino heeft de simpele opdracht om het huis 20 graden te krijgen en te houden. Om 21:00 is het uit met de pret tot de volgende ochtend 5 uur.

De truc is hier om de Arduino thermostaat ALTIJD op een hogere temperatuur in te stellen dan de normale klokthermostaat. Met andere woorden als de zonneboilerCV warm genoeg is en het huis op die temperatuur krijgt zal de CV niet aan gaan.
Voorbeeld
De zonneboiler is 30 graden en het is 5 uur. De CV is dan uit en de woonkamer is 17.5 graad. Op dat moment gaat de 2e pomp draaien en begint water van maximaal 30 graden rond te pompen in het systeem.

Om 6:30 staat het systeem dus al 1 1/2 uur warmte uit de zonneboiler het huis in te pompen en heeft het van 17,5 naar 18,2 gekregen. Om 6:30 geeft de Celcia20 klokthermostaat het commando aan de CV om het huis te verwarmen. De 2e pomp gaat nu meteen uit, de zonneboiler is afgekoeld naar 24 graden.

De CV hoeft het huis nu nog maar 1 graad te verwarmen in plaats van 1,7 graden. WINST!

In de middag begint de zon te schijnen en de boiler warmt op naar 40 graden. Het huis is 19,4 graden en de CV ketel is uit. Op dat moment gaat de zonneboilerCV weer lopen en wil het huis op 20 graden krijgen. De boiler blijft rond de 40 graden hangen omdat de zon ook steeds blijft schijnen op de collector.

De zonneboilerCV krijgt het voor elkaar om het huis op 20 graden te krijgen en te houden. In dit geval zal de CV dus niet aan slaan. WINST!
Samengevat
De truc is dus om in de ochtend heel vroeg, al voordat de ketel aan slaat, warmte in huis te pompen en het huis voor te verwarmen. Is het boilervat warm genoeg dan slaat de ketel helemaal niet aan.

Is het huis niet warm genoeg slaat de ketel aan en warmt het huis gewoon op. De minimale temperatuur in huis is dus altijd de temperatuur van de Celcia20 en maximaal de ingestelde temperatuur van de zonneboilerCV /Arduino.

Zelfs als de boiler maar 8 graden is dan de woonkamer, bijvoorbeeld 's nachts, dan is het al interessant om te gaan pompen. Elke 0,1 graad die de zonneboiler de woonkamer weet te verwarmen hoeft de CV ketel niet meer te doen.
Retour van CV door zonneboiler
Een veelgestelde vraag is waarom ik niet, al dan niet met een driewegklep, de retour van de CV door de zonneboiler laat gaan. Punt 1 is dat de documentatie van Remeha zegt dat de ketel dan in storing kan gaan wanneer de retour warmer wordt dan de aanvoer. Dit wordt ook bevestigd door de techneuten van Remeha.

Een tweede punt is dat mijn aanvoertemperatuur nog relatief hoog staat ingesteld, 55 graden op dit moment. De retour is dan ongeveer 45 tot 50 graden. Dus pas bij hoge temperaturen in de boiler gaat mijn zonneboiler mee helpen.

Nu moduleert mijn ketel wel terug waardoor de aanvoertemperatuur naar beneden gaat, en dus ook de retour, het rendement is lang niet zo hoog als mijn setup.. *DENK IK*

Besparing

De grote vraag blijft uiteraard hoeveel ik met dit systeem ga besparen. Ik heb werkelijk waar geen ENKEL idee. Misschien maar 25m3 per jaar maar het zou ook zomaar 250m3 of meer kunnen zijn.

Belangrijkste is om zoveel als mogelijk warmte uit de zonneboiler nuttig te gebruiken.

En zeker nu, de boiler staat nu op 46 graden, gebruik ik liever de warmte om mijn huis te verwarmen dan om 's avonds een korte douche te nemen.

Ik houd sinds het begin dat we de boiler hebben de opbrengst nauwkeurig in de gaten van de zonneboiler. Ik heb een Excelsheet met daarin per dag de begintemperatuur, eindtemperatuur en de KNMI cijfers van die dag.

Ik heb deze excelsheet gebruikt om een inschatting te maken hoeveel warmte we in de ochtend uit de boiler kunnen halen en aan het einde van de middag. Er zitten aardig wat mitsen en maren aan mijn inschatting maar het is in elk geval een eerste aanzet.

Ik heb het berekend voor de maanden januari t/m april en september t/m december.

De cijfers:
  • 2009: 142m3
  • 2010: 179m3
  • 2011: 233m3
  • 2012: 84m3 ( tot nu toe ).
De sprong van 2009 t/m 2011 is te verklaren door de WTW unit die we hebben laten plaatsen voor de douche in de zomer van 2010. De warmte hiervan wordt weer terug geleid naar het boilervat. Die warmte wordt dus indirect nog een keer gebruikt om de woonkamer te verwarmen.

Controller

Ik wil zelf een controller gaan maken met een Arduino als basis. Ik heb al enige ervaring met het werken met een Arduino dus die ervaring gaat goed van pas komen. Nog een voordeel is dat een Arduino spotgoedkoop is.

Er zijn wel geïntegreerde controllers van bijvoorbeeld Steca maar die zijn schreeuwend duur en, in mijn ogen, lastig te combineren. En in mijn geval geldt zelfs: Schieten met een kanon op een mug.
Sensoren
Het systeem werkt met slechts 4 sensoren

S1 = Zonneboiler circuit voor CV ( 2e spiraal )
S2 = Retourtemperatuur CV.
S3 = Temperatuur woonkamer.
P1 = Status van de CVpomp.

En het systeem hoeft maar 1 ding aan te sturen namelijk:

een tweede pomp!
Shields
Ik wil zelf een eigen shield gaan maken waar alle aansluitingen op zitten voor dit systeem en waar de Arduino dus eenvoudig op geklikt kan worden.

De enige shield die ik nodig ga hebben is een gecombineerde SDkaart shield met Real time clock.

Hydraulica

De zonneboiler moet uiteraard hydraulisch worden aangesloten op het bestaande CV systeem. Dit is het punt waar ik nog de grootste vraagtekens bij heb.

Mijn CV ketel:



Mijn zonneboiler:

De logica

Ik ben al redelijk ver met het specificeren van de logica waarmee ik het systeem wil werken. Inmiddels heb ik al een simulatieprogramma geschreven om te kijken of de logica valide is en werkt

Per 21-04-2012 is dit de logica die ik heb beschreven ( pseudocode ).
code:
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

CONSTANTEN

   temperatuurKamerZBThermostaat <-- 20
   
   DeltaTStartTemperatuurZBSolo  <-- 8
   DeltaTEindTemperatuurZBSolo   <-- 2
   
INITIALISATIE
   StatusTempStartBereiktZBSolo <-- FALSE
   

ZOLANG 1 = 1 


   // ------------------------------------------------------------------------------------------------------   
   // Lees stand van sensoren.
   // ------------------------------------------------------------------------------------------------------
   S1 <-- LeesTemperatuurSensor(S1)
   S2 <-- LeesTemperatuurSensor(S2)
   S3 <-- LeesTemperatuurSensor(S3)
   P1 <-- LeesStatusPomp(P1)
   P2 <-- LeesStatusPomp(P2)
   StatusReden <--- leeg
   
  
   // ------------------------------------------------------------------------------------------------------
   // zonneboiler deltaT regeling voor solo bedrijf. ( dus afhankelijk van kamerthermostaat zonneboiler ).
   // ------------------------------------------------------------------------------------------------------
   DeltaTZBKamer = S1 - S3;
   ALS DeltaTZBKamer >= DeltaTStartTemperatuurZBSolo EN StatusTempStartBereiktZBSolo == FALSE
   DAN
      StatusTempStartBereiktZBSolo <-- TRUE
   EINDE ALS
   
   ALS DeltaTZBKamer < DeltaTEindTemperatuurZBSolo EN StatusTempStartBereiktZBSolo == TRUE
   DAN 
      StatusTempStartBereiktZBSolo <-- FALSE
   EINDE ALS
   // -------------------------------------------------------------------------------------------------------
   
   // ------------------------------------------------------------------------------------------------------
   // De logica zelf voor het controleren van de stand van pomp2.
   // ------------------------------------------------------------------------------------------------------
   ALS P1 == AAN
   DAN
      // CV is aan, zet 2e pomp uit!
      ALS P2 == AAN
      DAN 
         // pomp2 moet uit het moment dat pomp1 aan gaat.
         P2 <-- UIT
         StatusReden <-- 'ZonneboilerCV moet uit, CV draait.';
      ANDERS
         StatusReden <-- 'ZonneboilerCV blijft uit, CV draait.';
      EINDE ALS
      
   ANDERS
      // ------------------------------------------------------------------------------------------------------   
      // Er is geen warmtevraag van de CV-kamerthermostaat maar er is wel warmtebehoefte in de woonkamer.
      // ------------------------------------------------------------------------------------------------------   
      ALS ( StatusTempStartBereiktZBSolo == TRUE ) EN 
          ( S3 < temperatuurKamerZBThermostaat ) EN 
          ( S2 <= S1 ) EN
          ( ScheduleMagAan == TRUE )
      DAN
        // mengventiel staat vast op 1 temperatuurstand. maximaal 40 graden is instelbaar.
        ALS P2 == UIT DAN
           P2 <-- AAN
           StatusReden <-- 'ZONNEBOILER CV IS AAN!';
        EINDE ALS

      ANDERS
         // geen warmtevraag of niet aan voorwaarden voldaan
         // Extra informatie om reden te vullen, voor algoritme niet nodig.
         ALS StatusTempStartBereiktZBSolo == FALSE
         DAN
            StatusReden <-- 'DeltaT met woonkamer nog niet hoog genoeg. '
         EINDE ALS;
         
         ALS S3 >= temperatuurKamerZBThermostaat
         DAN
            StatusReden <-- StatusReden + 'Ingestelde kamertemperatuur bereikt. '
         EINDE ALS;
         
         ALS S2 > S1
         DAN
            StatusReden <-- StatusReden + 'Retour is warmer dan zonneboiler. '
         EINDE ALS;
          
         ALS ScheduleMagAan == FALSE
         DAN
            StatusReden <-- StatusReden + 'Start mag niet van klokthermostaat. '
         EINDE ALS;
          
         ALS P2 == AAN
         DAN
            // zet de pomp uit, er is geen warmtevraag (meer).
            P2 <-- UIT
         EINDE ALS
      EINDE ALS
   EINDE ALS
   
   BewaarStatus( S1, S2, S3, P1, P2, DeltaTZBKamer, StatusReden  );
   
   Slapen(2000); // 2 seconden slapen.
   
EINDE WHILE

Kosten

De electronica, Arduino en consorten, gaat me denk ik zo'n 75 tot 100 euro kosten. De hydraulica gaat wat meer kosten. Vooral de tweede pomp is prijzig ( 200 euro ).

Ik hoop onder de 350 euro te blijven.

De komende weken ga ik verder met het uitbreiden van de openingspost

TODO

Afzonderlijke systemen testen, dus:

- Temperatuursensoren testen op Arduino
- 230V schakelen testen met Arduino
- 230V detectie vanaf CV met Arduino

Is dat afgerond dan komen de uitdagingen.

Uitdagingen

De uitdagingen
Hydraulica
Die moet worden aangepast, wie gaat dat doen? En klopt het schema?
Voeding
Ik heb 230V nodig op de shield en 5V om de Arduino aan te sturen. Hoe ga ik van 230V naar 5V? Ik ben software ontwikkelaar geen electronica bikkel. UItzoekwerk dus.
Print maken
Een print tekenen op papier is tot daar aan toe, maar een print maken met een goed CAD achtig programma alla Eagle? Dat gaat mij de pet te boven. Laat staan de print etsen!
Behuizing
Hoe ga ik dit in een nette behuizing maken die ik netjes kan ophangen bij de bestaande boiler?

Meer animo?

Is er meer animo bij mensen voor een vergelijkbaar systeem?

mkleinman wijzigde deze reactie 29-04-2012 10:29 (167%)

Duurzame nerd. Veel comfort en weinig verbruiken. Zuinig aan doen voor de toekomst.

Pagina: 1


OnePlus 7 Pro (8GB intern) Microsoft Xbox One S All-Digital Edition LG OLED C9 Google Pixel 3a XL FIFA 19 Samsung Galaxy S10 Sony PlayStation 5 Games

Tweakers vormt samen met Tweakers Elect, Hardware.Info, Autotrack, Nationale Vacaturebank, Intermediair en Independer de Persgroep Online Services B.V.
Alle rechten voorbehouden © 1998 - 2019 Hosting door True