DIY Hybride Warmtepomp Opstelling met oude CV ketel

Pagina: 1
Acties:

Acties:
  • +2 Henk 'm!

  • Seesar
  • Registratie: September 2002
  • Laatst online: 05-05 21:45

Seesar

Icon thnx to l0c4lh0st

Topicstarter
Inleiding

Het is een lange lap tekst, maar er zijn dan ook veel overwegingen ik met jullie graag wil delen! Ik weet dat het leuker is foto's en schema's te bekijken, maar die ben ik jullie nog verschuldigd door een hele drukke verbouwing.

Ik dacht een nieuw draadje te starten om e.e.a. te delen met jullie/geinteresseerden die de oude CV ketel willen blijven gebruiken in cascade met een (nieuwe?) warmtepomp.

Ik heb afgelopen jaar namelijk uitgebreid zitten rekenen en voor de tijden van de hoge prijzen besloten om een hybride installatie op te bouwen op basis van een Remeha Warmtepomp en mijn oude Nefit CV ketel.

Tijden zijn (tijdelijk?) veranderd en dus de prijsverhoudingen ook, maar op dit moment is een eenheid gas per kwh (op basis van mijn contract) nog steeds goedkoper dan een kwh stroom.

Dit topic is niet om bovenstaande argumenten ter discussie te stellen; per huishouden/gebruiker zullen de verhoudingen ongetwijfeld anders liggen (niet in de laatste plaats dat ik stroom teveel genereer en dus stroom altijd goedkoper is dan gas in mijn geval nu), maar vooral het 'bijverwarmen' kan een deuk in de balans slaan. Dit is dan ook vooral interessant als je vermoed dat je je huis niet met alleen de warmtepomp kan verwarmen en significant elektrisch moet bijverwarmen.

Mijn redenen

-ik heb een zeer oud huis en nog geen vertrouwen dat laag temperatuur radiatoren/systeem mijn huis warmgenoeg krijgt in de koude dagen. Dak is reeds geisoleerd, maar spouw isolatie is geen mogelijkheid.
Afgelopen 2 winters geexperimenteerd met laag-temperatuur en 45 graden is minimaal om het huis warm te houden en 55 graden als het langer dan 5 dagen <0 is.
-Ik heb nog geen LT radiatoren; ze zullen 1 voor 1 vervangen worden komende jaren, maar op dit moment zijn het nog normale radiatoren
-gas per eenheid kwh is bij mijn contract nog steeds goedkoper dan stroom; zeker als er 1:1 bijgestookt moet worden met een warmte-element (vastrecht etc etc daargelaten)
-ik geloof dat we over 10+ jaar ook waterstof kunnen gaan gebruiken, dus ik wil de aansluitnigen behouden
-ik heb met hulp van goede kennis alles kunnen uitdoktoren dus de kosten zijn relatief laag: ketel had ik al, boiler wordt ingezet als buffervat en met wat denk en programmeer werk kun je heel eind komen! M.a.w. de kosten t.o.v. een kant-en-klare oplossing liggen lager en maken me flexibiler in de toekomst (wellicht vervangen van CV ketel voor ander merk/type indien nodig).
-zeker nu met het prijsplafond waarbij wél gas, maar geen elektricitiet voor verwarming wordt ondersteunt kan dit zeer interessant zijn

De installatie

Ik heb vorig jaar een Remeha Mercuria Warmtepomp kunnen bemachtigen, maar had niet de luxe te kiezen welke versie. Ik heb daarom de elektrisch ondersteunde versie, niet de hydraulische versie (waar af fabriek een externe CV ketel op kan).
Ik ben daarom e.e.a. gaan uitzoeken hoe ik de CV ketel door de WP kan laten aansturen.

Ik weet dat er een aantal hybride kant-en-klare oplossingen op de markt zijn, maar in mijn geval had ik dus bovenstaande apperatuur en het is uiteindelijk veel goedkoper je eigen CV ketel en boiler her te gebruiken.

De warmtepomp is gecombineerd met mijn Nefit HR15 comfortline met externe 80L boiler. De Nefit komt uit de jaren 90, is in zeer goede staat, maar ondersteunt slechts het iRT protocol.

De boiler wordt opnieuw ingezet als buffervat; zie verderop hoe!

Aansluit-eisen

Mijn eisen waren:

-CV ketel zowel ondersteuning voor CVWW als ook SWW en moet onderscheid kunnen maken: CVWW op 45 graden, SWW op 65 graden.
-universeel: mogelijkheid tot vervanging van huidige CV ketel naar ander merk/type of bijv. waterstof ketel in de toekomst
-simpel, niet afhankelijk van processors of omvormers (opentherm, nefit oude/nieuwe EMS) en toekomst bestendig
-status uit te lezen in domotica (in mijn geval Wifi MQTT) al dan niet gepaard met extra warmtesensoren, zie laatste alinea

Hydraulische Setup:

-Vóór de 3-weg-klep:

CV & WP staan parallel aan elkaar, beide aangesloten op een 28mm dunwandig stalen hoofdleiding

Vervolgens een 3-weg-klep, aangestuurd door de WP. SWW aansluiting op een 500L boiler, CVWW aangesloten op het 28mm hoofdnet.

-Ná 3-weg-klep:

80L buffervat; Parallel aangesloten op de hoofdleiding.

Ik heb de oude boiler hergebruikt als buffervat: d.w.z. via de SKW aansluiting heb ik de boiler gevuld met schoon water, en vervolgens 'afgedopt'. Via de SWW aansluiting heb ik een 8L expansie-vaatje met ontluchter geinstalleerd en alles ontlucht en op 1.5 bar gezet (zelfde als CV systeem). Dit is nu een gesloten, non-circulerend systeem. Alles met uponor leiding gekoppeld om galvanische corrosie zo laag mogelijk te houden. Helaas niet helemaal te voorkomen omdat expansievaatjes van staal zijn, maar de boiler van koper.

Warmte wordt toegevoerd en onttrokken via de CV spiraal. Nadeel is een klein beetje dat door de gelaagdheid en de spiraal alleen de onderste 50% beslaat de kans is dat ik niet het volle vermogen van de boiler kan gebruiken. Ik twijfel om een klein circulatiepompje tussen SWW en SKW te zetten zodat de gelaagdheid weg wordt gemixed. In de toekomst misschien toch een keer een 300L vat regelen en installeren.

Druk gestuurde circulatie-pomp

Ná het buffervat is een druk-gestuurde circulatiepomp die gevoed wordt door de WP. Deze heb ik ingesteld 90min na te draaien nadat de WP uitgeschakeld is. Dit zorgt ervoor dat warm water toegevoerd/onttrokken wordt aan het buffervat.

De pomp is druk-gestuurd; d.w.z. hoe hoger de tegendruk (meer radiatoren dicht/thermostaat lager) hoe lager de flow/aanvoer druk. M.a.w. de pomp past zich aan, aan de warmtevraag van de radiatoren.

Positionering van circ.pomp en buffer is op basis van deze zeer handige website:

https://warmtepomp-tips.nl/warmtepomp/buffervat/

Afbeeldingslocatie: https://tweakers.net/i/F7iOyzzSGsby6F8numikqwL5M8A=/800x/filters:strip_icc():strip_exif()/f/image/ySWEkmRdbHXe2gJcxcVCHRkw.jpg?f=fotoalbum_large

Zie vooral opstelling 'D'.

AVDO

Een bypass/AVDO wordt parallel aangesloten en sluit dus de aanvoer en retour van de hoofdleiding op elkaar aan via een druk-ventiel. Dit zorgt ervoor dat de circulatiepomp niet 'vastloopt' en zijn druk kwijt kan. Ondanks dat deze druk gestuurd is, zal er altijd een bypass nodig zijn omdat de pomp niet 'nul' kan pompen.

Mijn systeem is nog niet nageregeld (omdat ik nog oude radiatoren heb), maar eenmaal nageregeld kan er een situatie ontstaan dat alles dichtstaat (ruimtes op temperatuur) en dus te grote tegendruk ontstaat.

Een AVDO liefste zover mogelijk van de pomp zodat er zoveel mogelijk watermassa in het circuit wordt rondgepompt = rustiger voor de warmtepomp.

Een handdoek-radiator op de badkamer heeft dezelfde functie (mits geen automatische) afsluiters aanwezig
en dan is een AVDO niet nodig.

De elektrische aansturing:

Er zijn een aantal oplossingen en omdat mijn Nefit ketel uit 1990 komt, zat ik nog vast aan het protocol vóór EMS. Er zijn een aantal converters (CV --> iRT-->EMS-OT mogelijk), maar het leek me over-gecompliceerd en ik zou me dan vastpinnen aan bepaalde thermostaten etc. Daarnaast weet ik niet zeker of ik het voor elkaar zou kunnen krijgen dat de Remeha een signaal via OT stuurt als hij bijverwarming nodig heeft.

Ter vermaak; e.e.a. in dit topic is wel handig m.b.t. (oude) nefit protocollen:
Nefit opentherm converter op oude CV ketel aansluiten

Ik heb daarom besloten de CV ketel en WP met elkaar te verbinden door de WP te laten denken dat de CV ketel een ingebouwd warmte-element is en de Nefit te laten denken dat de sensoren onder bepaalde T waardes komt.


Ik heb de volgende elektrische setup gemaakt:

De CV-ketel wordt door 2 signalen aangestuurd:

1: aan/uit (oude thermostaat ontkoppeld)

Allereerst krijgt de CV ketel een signaal van de warmtepomp dat hij aan moet gaan d.m.v. de aan/uit ingang te sluiten. Dit doe ik via een relais en dit relais wordt aangestuurd door de 230V uitgangssignaal die eigenlijk naar een warmte-element relais zou gaan.

D.w.z. dat ik dus het warmte-element heb afgekoppeld en het signaal naar dat relais heb afgetapt en naar mijn eigen relais stuur. Dit gaat via een relais omdat het signaal van de WP 230V is en de aan/uit van de Nefit (nooit gemeten) ongetwijfeld laag voltage (<24V)

2: boiler-sensor 'misbruikt'

De CV ketel moet ook onderscheid maken tussen CV warm water maken (45 graden) of SWW warm water maken (in mijn geval 65 graden om ook tegen legionella te branden).

Dit doe ik door de CV ketel te foppen dat de boiler-temperatuur laag is.

In mijn geval is de boiler sensor een NTC, dus een gesloten verbinding (lage weerstand) betekent hoge temperatuur (geen SWW nodig) en een open verbinden (hoge weerstand) betekent lage temperatuur (SWW nodig). Dit is heel makkelijk bij jouw ketel te testen door de boiler sensor los te koppelen van de ketel. In mijn geval gaat de ketel meteen stoken omdat hij denkt dat de temperatuur zeer laag is.

Mijn WP stuurt geen SWW-vraag signaal uit en daarom tap ik het signaal van de 3-weg-klep af. In mijn geval een Honeywell VC4013 waarbij de zwarte draad normally open is wanneer er géén vraag naar SWW is.

Wanneer er SWW vraag is: de 3-weg-klep sluit omdat er op de zwarte draad komt 230V te staan. Dit 230V signaal tap ik af en voer ik naar een 2e relais.

Dit relais schakelt vervolgens het signaal van de boiler sensor ingang op de CV ketel van kort-gesloten signaal naar het boiler-sensor signaal: de CV ketel krijgt de weerstand van de boiler weerstand en gaat vervolgens op basis van gemeten weerstand stoken. Ik had ook van kort-gesloten naar open kunnen schakelen, maar dan mis ik de modulatie van de CV ketel: omdat ketel continu denkt dat de T van de boiler heel laag is gaat hij vol vermogen stoken als er misschien slechts 10C bijgestookt hoeft te worden.


Op deze manier fop ik dus op 2 manieren de CV ketel:

1: als warmte-element had moeten inspringen: signaal gaat i.p.v. naar warmte-element naar aan/uit ingang van CV ketel
2: als warmte-element had moeten inspringen ter productie van SWW: 3-weg-signaal gekopieerd naar CV ketel zodat deze de daadwerkelijke T leest van de boiler en dus gaat stoken.


Ondersteunende printplaten:

Dit alles 'knoop' ik aan elkaar d.m.v. een printplaatje. Omdat beide relais's van elkaar afhankelijk zijn (serie + parallel schakelingen van de uitgangen) en er 7 in- en uitgangen nodig zijn leek het me handiger dit op een PCB'tje ontwerpen dan met de hand bedrading aan elkaar te gaan solderen. Dit staat me ook toe om de in- en uitgangen makkelijk aan te koppelen.

Daarnaast zijn er 2 extra uitgangen waar een domotica controller op aangesloten kan worden zodat de status van Relais 1 (K1) en Relais 2 (K2) uitgelezen kan worden. Dit is handig, want zodoende kan ik in Home Assistant uitlezen wanneer en hoe vaak er voor ondersteuning van de CV ketel en/of SWW gevraagd wordt. Op basis van deze kennis kan ik doorrekenen of ik in de toekomst de CV ketel kan afkoppelen en op basis van stroom bij stook, of dat gas uiteindelijk goedkoper is.

Daarnaast heb ik een klein printplaatje ontwikkeld voor 4 druk sensoren, 6 temp sensoren en 2 status (on/off) sensoren die via Wifi MQTT doorgestuurd worden naar mijn home assistant. Op deze manier kan ik de status van CVWW en SWW ondersteuning uitlezen, maar ook de druk in het buffervat en CV systeem. Ook de temperaturen van: aanvoer, retour, buffervat, boiler en 2 reserve kan ik op deze manier inladen!

Ideaal om straks de boel te kunnen naregelen als er overal LT-radiatoren en vloerverwarming ligt. Dit gaat super samenwerken met de printplaten van medetweaker (Bazz0847, zie dit topic Link JagaBooster)
om per radiator de aanvoer/retour/kamer temp uit te kunnen lezen.

-

T60P Widescreen