Lämpöpumpun käyntiajankohtien säätäminen pörssisähkön hinnanmukaan

[sljk]

Nyt kun sähkön hinta on alhaalla, niin kiinteät kk-maksut näyttelevät aika isoa osaa sähkön kWh-hinnasta. Esim. 10 000 kWh vuosikulutuksella 4 €/kk tekee kWh:lle lisähintaa liki 0,5 centtiä verrattuna 0 €/kk soppariin (vastaten 3,75 €/kWh kiinteähintaisella 1280 kWh vuosikulutusta).

Kannattaa siis sopparia uusiessa huomioida myös kk-perusmaksun osuus.

[Roori]

Mikäs on tällähetkellä halvin spot soppari(marginaali ja kk-maksu)? vrt http://www.maalampofoorumi.fi/index.php?topic=5472.msg90363#msg90363

Ehkä tämä:

Perusmaksu:   0,00 eur/kk
Energiamaksu:   0,40 snt/kWh

[fraatti]

Ehkä tämä:

Tällöin täytyisi päästä alle 3,3c/kWh jotta nykyisiin määräaikaisiin saisi venytettyä säästöä. Tosin kaikki määräaikaisetkin taitavat perustua spot hintoihin ja noihin on vaan leivottu ilmaa sisään. Eihän kukaan niitä tappiolla myisi...

[Jutzi]

Olen tekemässä omatekoista SPA:ta Thermian lämpöpumppuun. Ohjaus tapahtuu Raspberrylä, joka on osa ThermIQ:ta. Minulla on lattialämmitys ja ylitehoinen pumppu, käyttösuhde 30 asteen pakkasella noin 90%, joten säätövaraa on jonkin verran. ThermIQ:n avulla saa hallittua pumpun käyntiä muuttamalla lämpötilan pyyntiarvoja, pumppu reagoi noin minuutin viiveellä.

Minulla on jo toteutettuna lämpötilaennusteen ja pörssisähkön tuntihintojen haku netistä. Samoin kirjoituspöydällä toimii optimointialgoritmi, joka käyttää pumppua halvimmilla hinnoilla niin, että talon lämpötila pysyy annettujen ala- ja ylärajojen sisällä.

Tällä systeemillä pumpun on integraalilaskenta on käytännössä pois pelistä, ja joudun tekemään oman säätösysteemin. Sitä varten pitäisi ymmärtää muutamia asioita vähän paremmin. Varmaan tieto löytyy tältä foorumilta, mutta yritän vähän oikaista 

Ajattelin, että helpoin tapa hallita lämmön tarvetta ulkolämpötilan mukaan olisi laskea käyttösuhde ulkolämpötilan funktiona. Osaako raati sanoa, nouseeko käyttösuhde lineaarisesti, kun ulkolämpötila nousee? Käyttösuhde 0 asteen ulkolämpötilalla on 36%. Tiedonhan saa kyllä kaivettua ThermIQ:n keräämästä raakadatasta, mutta on aika työlästä.

Tätä voisi arvioida lämpökäyrän kautta. Minulla on käyrä 28, joka ymmärtääkseni tarkoittaa kiertoveden pyyntilämpötilaa 0 asteen ulkolämpötilalla. On käyrä käytönnössä suora, eli pyyntilämpö kasvaa lineaarisesti, kun ulkolämpötila laskee? Mistä saa suoran kulmakertoimen. Onko lämpöpumpun lämmitysteho vakio riippumatta lähtevän veden lämpötilasta?

Algoritmilla saa laskettua optimaaliset tunnittaiset pumpun käyttöajat lämmitykselle ja käyttövedelle. Säädön ylä- ja alarajat pitäisi osata ensin laskea käyttöminuuteiksi. Eli paljonko ylimääräisiä minuutteja voidaan pumpulla ajaa ja kuinka kauan pumppua voidaan pitää kiinni. Näyttäisi siltä, että 0-kelillä ainakin tunnin verran voi työntää ylimääräistä lämpöä lattiaan ja 5 tuntia pitää pumppua pois päältä ilman että sisälämmössä juurikaan huomaa muutosta. Aikoja pitää varmaan säätää ulkolämpötilan mukaan. Käyttövesi on helppo säätää, mutta riippuu täysin suihkuajoista, eli vedenkäytän viikkokalenteri pitää tehdä pohjaksi.

Haasteeksi tulee säädön takaisinkytkentä. ThermIQ:n kautta saa ainakin kiertoveden paluulämpötilan ja talon sisälämpötilan ja tietenkin käyttöveden lämpötilan ja tukun muita. Näiden avulla pitäisi pystyä korjaamaan käyttöaikoja ylös tai alas tarpeen mukaan. Kuinka hyvin veden paluulämpö toimisi säätönä? Jos käyrän mukainen pyyntö on 30 astetta ja kiertovesi on 32 astetta, paljonko pitäisi olla sisälämpötila? Jos pyöritetään pumppua tunti ylimääistä, paljonko kiertoveden lämpötila saa muuttua? Pelkän sisälämpömittarin käyttö on vähän arveluttavaa, koska siihen vaikuttaa muun muassa takan käyttö.

Vielä yksi asiaan vaikuttava juttu on pumpun COP:n muutos kiertoveden lämpötilan mukaan. Onko siitä faktaa?

[tomppeli]

Vielä yksi asiaan vaikuttava juttu on pumpun COP:n muutos kiertoveden lämpötilan mukaan. Onko siitä faktaa?

Tähän tarkoitukseen voisi ehkä käyttää hyvinkin helppoa matematiikkaa:

COP = 8,5 - 0,1 * t_out

t_out       COP
30 C   5,50 COP
35 C   5,00 COP
40 C   4,50 COP
45 C   4,00 COP
50 C   3,50 COP
55 C   3,00 COP

Ensimmäisen asteen yhtälö,  kuvaaja on lineaarinen, mutta virhe on aika pieni.
Laskentaan tulee kuitenkin muutoinkin epätarkkuuksia.

[Jutzi]

Hyvä kuva, kiitos

Ainakin ottoteho muuttuu lämpötilan mukaan. Muuttuukohan myös lämmitysteho?

[tomppeli]

Jos voisit rakentaa ottotehon mittauksen, COP:n avulla voisit laskea antotehon.

[k113635]

Ainakin ottoteho muuttuu lämpötilan mukaan. Muuttuukohan myös lämmitysteho?

Eikä siinä vielä kaikki, sekä otto- että antoteho(=lämmitysteho) riippuvat voimakkaasti myös keruunesteen lämpötilasta.

Ohessa Niben esimerkki miten tehot muuttuvat sekä lauhduttimelta lähtevän nesteeen että keruunesteen lämpötilan muuttuessa:


Mulla on vähän samantapainen ohjaussysteemi kuin sinulla, mutta alkuperäinen tarve lähti invertteripumpun
tehonohjauksesta, eikä niinkään pörssisähkön optimoinnista.

Kokemus on osoittanut että keruupiirin lämpö seuraa kaivosta otettavaa tehoa kohtalaisen kiinteällä viiveellä,
joten tässä joutunet hieman tekemään kompromisseja parhaan COP:in välillä (keruun lämpö mahdollisimman korkea=lyhyt käyntiaika+pitkät lepotauot käyntien välillä)
tai mahdollisimman suuren halvan sähkön kulutuksen välillä (ajetaan pitkään halvalla sähköllä välittämättä keruun viilenemisestä).

[Jutzi]

Keruuliuoksen lämpötila pitkällä käyntijaksolla muuttuu maksimissaan pari astetta, joka näyttää vaikuttavan COP:iin noin 10% verran. Taidan jättää tämän toistaiseksi huomiotta.

COP:n muutos veden lämpötilan funktiona näyttää olevan riittävän lähellä lineaarista. Voitaneen olettaa, että kiertoveden lämpötila kasvaa lineaarisesti, kun ulkolämpötila laskee. Siitä seuraa, että lämmitystehon tarve kasvaa myös lineaarisesti. Kun myös COP pienenee lineaarisesti, siitä seuraa, että käyntiaika kasvaa lineaarisesti, kun ulkolämpötila laskee. Eli käyntisuhde on ulkolämpötilan lineaarinen funktio, tai ainakin riittävän lähellä. Hyvä juttu.

Mikä on käyrällä 28 kiertoveden lämpötilapyyntö kun pakkasta on -20 astetta?

[Jutzi]

Paitsi että ottotehon ja antotehon muutokset voivat olla epälineaarisia veden lämpötilan muuttuessa, vaikka COP:n muutos on lineaarinen. Käyntisuhde menee antotehon mukaan ja hinta ottotehon mukaan. Luultavasti ovat kuitenkin lineaarisia.

[fraatti]

Paitsi että ottotehon ja antotehon muutokset voivat olla epälineaarisia veden lämpötilan muuttuessa, vaikka COP:n muutos on lineaarinen. Käyntisuhde menee antotehon mukaan ja hinta ottotehon mukaan. Luultavasti ovat kuitenkin lineaarisia.

Jos kyseessä lattialämmitystalo niin menoveden lämpötila vs lämmönluovutusteho ei ole lineaarisia

Mitä suurempi on lattian ja ilman lämpötilaero niin sitä suurempi konvektio syntyy. Muistaakseni Rehaun ll manuskassa oli tuosta juttua... Tuossa myös jotain vastaavaa turinaa...

http://www.maalampofoorumi.fi/index.php?topic=6638.0

[k113635]

Vaikka lämmitystarpeen keskiarvo seurannee ulkolämpötilan keskiarvoa vuorokausitasolla kohtalaisesti, niin siltikään ulkolämpötila yksin ei riitä lämmitystarpeen
laskemiseen. Sateisena ja tuulisena päivänä on lämmitystarve selkeästi suurempi kuin tyynenä ja aurinkoisena, vaikka vuorokauden keskilämpötilat olisivat samat.
Myös edellisen vuorokauden yli- tai alilämmittämiset vaikuttavat (lattialämmityksessä). Mutta jos pienet sisälämpötilan heilahtelut sallitaan jo sähkönsäästön nimissä,
niin eipä tuo kelien muutokset ylitsepääsemätön ongelma ole. Ajattelin vaan että jos sullakin on jo sääennustusdata käytössä, niin siellähän nuo
pilvisyys, sateisuus ja tuulisuus olis jo valmiina, jos haluais hifistellä.

[Jutzi]

Lainaan tähän vielä tuosta toisesta ketjusta fraatin antaman kaavan:


[/quote]

Hieman taas mutkistui tämä juttu. Miksi ihmeessä muuten lämmönantoteho on W/m eikä W/m2? Onko missään vastaavaa analyysia lattialämmityksestä käyrällä 28

Tuosta ketjusta selvisi myös se, että lämmityskäyrä ei ilmeisesti Thermiassakaan ole ihan suora vaan kaareutuu hieman alaspäin ilmeisesti juurikin tästä syystä. Tietenkään tuon käyrän kaavaa ei ole missään? Minulla ei ole kunnollista historiatietoa kuin kuukauden ajalta, joten käyrää en saa itse rakennettua. Thermian käyrä toimii minulla erittäin hyvin.

[Jutzi]

Vaikka lämmitystarpeen keskiarvo seurannee ulkolämpötilan keskiarvoa vuorokausitasolla kohtalaisesti, niin siltikään ulkolämpötila yksin ei riitä lämmitystarpeen
laskemiseen. Sateisena ja tuulisena päivänä on lämmitystarve selkeästi suurempi kuin tyynenä ja aurinkoisena, vaikka vuorokauden keskilämpötilat olisivat samat.
Myös edellisen vuorokauden yli- tai alilämmittämiset vaikuttavat (lattialämmityksessä). Mutta jos pienet sisälämpötilan heilahtelut sallitaan jo sähkönsäästön nimissä,
niin eipä tuo kelien muutokset ylitsepääsemätön ongelma ole. Ajattelin vaan että jos sullakin on jo sääennustusdata käytössä, niin siellähän nuo
pilvisyys, sateisuus ja tuulisuus olis jo valmiina, jos haluais hifistellä.

Näinhän se menee. Ensin pitää yrittää säätää lämmöntarpeen ennuste mahdollisimman oikeaksi ja sitten tehdä korjaussysteemi, joka tarvitaan joka tapauksessa. Ennusteeseen pitäisi selvittää tuo käyrän käyttäytyminen ja siitä sitten käyntisuhde ulkolämpötilan funktiona.

Monimutkainen juttuhan tämä on, mutta yritetään päästä selville vesille

Jos korjauksen saa toimimaan hyvin, ei ennuste ole kriittinen.

Olisiko hyviä ideoita korjaustarpeen laskemiseen?

Lähtötiedot (kuviteltu tilanne):
- Ulkolämpötila on -5 astetta
- Lämmityksen tarve on käyttösuhteena 40%
- Tehdään lattialämpöä kahden tunnin aikana 72 minuuttia ylimääräistä, eli käyttösuhde on 100%
- Käyrän mukainen paluuveden lämpö on 30 astetta
- Todellinen paluuveden lämpö on 32 astetta
- Sisälämpö on noussut 0,5 astetta

Millä keinolla saisi laskettua teoreettisen veden lämmön nousun? Jos todellinen ja teoreettinen eroaa yhdellä asteella, kuinka monta minuuttia jätetään lämmitystä pois seuraavalta tunnilta?

Kuvitellaan myös, että 32 veden lämpötila vastaa -8 asteen pakkasta ja 45% käyttösuhdetta ja vastaavasti 31 astetta vastaa -6,5 astetta pakkasta ja 42% käyttösuhdetta. Olisko tämä niin yksinkertainen juttu, että kompensoidaan -3% = - 2 minuuttia?

Mitenkä tuo sisälämmön pyynnön muutos vaikuttaa käyrään? Käyttöohje kertoo, että käyrää nostetaan suoraan ylöspäin muotoa muuttamatta, mutta kuinka paljon? Tästä saisi toisen korjaustermin rakennettua.

[k113635]

Tuosta ketjusta selvisi myös se, että lämmityskäyrä ei ilmeisesti Thermiassakaan ole ihan suora vaan kaareutuu hieman alaspäin ilmeisesti juurikin tästä syystä. Tietenkään tuon käyrän kaavaa ei ole missään? Minulla ei ole kunnollista historiatietoa kuin kuukauden ajalta, joten käyrää en saa itse rakennettua. Thermian käyrä toimii minulla erittäin hyvin.

Täällä toimii myös Niben käyrä ihan hyvin (pl. nopeammat kuin 2ast/h muutokset ulkolämpötilassa) jonka vuoksi ns. master käyrä tulee nibeltä (siis suoraan pumpulta, ei minkään vikaantuvan/muuttuvan weppihässäkän kautta) ja kaikki korjaukset tehdään joko shunttauksella lattialämmityspiirissä tai huijaamalla Nibelle lähtevää ulkoista menoanturia. Vikatilanteessa (ei yhteyttä FMI:n ennusteisiin tms.) palaa Nibe suoraan omaan ulkolämpötilaohjaukseensa. Näin käytössä on koko ajan Niben oma asteminuuttilaskenta sekä invertterin tehonsäätö, joten softapäivitysten yhteydessä vaikka nuo muuttuvat, niin muutokset/parannukset tulevat automaattisesti käyttöön. Mielestäni tässä toteutui hyvä kompromissi säädettävyyden sekä toimintavarmuuden välillä.

Millä keinolla saisi laskettua teoreettisen veden lämmön nousun? Jos todellinen ja teoreettinen eroaa yhdellä asteella, kuinka monta minuuttia jätetään lämmitystä pois seuraavalta tunnilta?

Kuvitellaan myös, että 32 veden lämpötila vastaa -8 asteen pakkasta ja 45% käyttösuhdetta ja vastaavasti 31 astetta vastaa -6,5 astetta pakkasta ja 42% käyttösuhdetta. Olisko tämä niin yksinkertainen juttu, että kompensoidaan -3% = - 2 minuuttia?

Mitenkä tuo sisälämmön pyynnön muutos vaikuttaa käyrään? Käyttöohje kertoo, että käyrää nostetaan suoraan ylöspäin muotoa muuttamatta, mutta kuinka paljon? Tästä saisi toisen korjaustermin rakennettua.

Yritin noita aikoinaan arvailla, mutta muuttuvat virtaukset sekä mlp:n lauhdutinpiirissä (pumppu yrittää pitää dT:n mieleisenään lämmitystarpeen/tehon funktiona) yhdistettynä takan vaatimiin muutamaan termarilla ohjattuu lattiapiiriin katsoin helpommaksi asentaa kaikkiin kolmeen muuttuvaan virtauspiiriin virtausmittarit(mlp:ltä varaajaan, varaajasta lämmitykseen ja lämmityskierto = hullunkierto). Nämä yhdistettynä tarpeellisten lämpötilamittausten (ml. jokaisen yksittäisen ll-piirin paluulämpötila (12kpl)) kanssa lopetti arvailut järjestelmän käyttäytymisestä, nyt historian näkee kannasta. Kun kaikki järjestelmän virtaukset, lämpötilat sekä ottoteho on tiedossa, on paljon helpompi vertaillla muutosten vaikutuksia.

Mutta juuri nyt huhtikuussa kun pienessä talossa mlp:n sähkönkulutus on alle euron vuorokaudessa, tuntuu satojen eurojen mittausjärjestelmät tai muutaman centin säästöt pörssisähköllä jotenkin 'vaikeasti esim. vaimolle perusteltavissa olevilta' 
Hillittömän hauska harrastushan tää silti on.

[Jutzi]

Pitää yrittää laskea näitä kuvittelemalla lattia kondensaattoriksi ja talo kondensaattoria purkavaksi vastukseksi.

Nyt pitäisi osata laskea kondensaattorin latausteho, eli lämmitysteho. Pitäisi kaivella jostakin käyrä lämmitystehosta veden lämpötilan funktiona. Ei kenelläkään satu olemaan? Thermian pumppu 16 kW, antotehoksi on ilmoitettu 16,4 kW, kompressorista ei ole tietoa, pitää katsoa kyltistä.

[tomppeli]

Pitää yrittää laskea näitä kuvittelemalla lattia kondensaattoriksi ja talo kondensaattoria purkavaksi vastukseksi.

Nyt pitäisi osata laskea kondensaattorin latausteho, eli lämmitysteho. Pitäisi kaivella jostakin käyrä lämmitystehosta veden lämpötilan funktiona. Ei kenelläkään satu olemaan? Thermian pumppu 16 kW, antotehoksi on ilmoitettu 16,4 kW, kompressorista ei ole tietoa, pitää katsoa kyltistä.

Koeta laskea tällä!
Sen laskenta alkaa riviltä # 79.

[Jutzi]

Kiitos excelistä

Lämpökasiteetin käsittely on näköjään yksinkertaista pienillä lämpötilaeroilla. Lattian lämpötilaero on suoraan verrannollinen lattiaan ajettuun lämpöenergiaan. Harmillista, että pumpun lämpötilamittaukset ovat vain asteen tarkkuudella ja lämpökapasiteetin mittaaminen on siksi vähän hankalaa. Lisäksi pitäisi saada pidettyä ulkoiset olosuhteet riittävän samanlaisina riittävän pitkään. Laskeminen on myös hankalaa, minulla on puolet betonilattiaa ja puolet 3-kerroskyprokkia, lisäksi 60 m2 ulkorakennuksia 15 asteen lämmössä. Meniskö kyprokin ominaislämpö lähelle betonia?

[tomppeli]

Kipsillä on parempi lämmön varauskyky, kuin betonilla.
Kipsille voi käyttää arvoa noin 1,0 ... 1,1 kJ / (K•kg)
Arvoa laskee kuitenkin kipsilevyn pintamateriaalin huonompi ominais lämpökapasiteetti.
Siksi betoni arvo on luultavasti silloin aika lähellä kipsilevylattian arvoa.

[Jutzi]

Tämän keskustelun jälkeen päädyin seuraavanlaiseen lämmön tarpeen ennusteen laskentaan lämpötilaennusteen mukaan.

Tarvittavat lähtötiedot:
-   Mitataan (jos ei muuten ole saatavilla) pumpun lämpökäyrä, eli lattian tavoitelämpötila ulkolämpötilan funktiona
-   Mitataan (tai lasketaan) lattian tavoitelämpötilan ylläpitoon tarvittava pumpun käyntisuhde ( minuuttia tunnissa), josta saadaan käyntisuhde ulkolämpötilan funktiona
-   Lasketaan ja mittaamalla tarkistetaan lattian lämmittämiseen yhdellä asteella tarvittava energiamäärä
-   Selvitetään kompressorivalmistajalta energiamäärän tuottamiseen tarvittava käyntiaika ja ottoenergia lattialämpötilan funktiona. Tässä vaikuttaa myös liuoksen lämpötila, joka täytyy varmaan ottaa huomioon.

Tuntikohtainen pumpun käyntiajan tarve lasketaan seuraavasti:
-   Haetaan lämpötilaennusteen mukainen käyntiaika lämpökäyrältä
-   Jos seuraavan tunnin ulkolämpötila ennusteen mukaan laskee, lasketaan vastaava lattian lämpötilan nostamistarve, lasketaan siitä nostamiseen tarvittava pumpun käyntiaika ja lisätään käyntiaikaan
-   Jos ulkolämpötila nousee, vähennetään käyntiaikaa vastaavasti

Ulkolämpötilan muuttumisen voi kompensoida aikaisemmin tai myöhemmin, mutta olisko tuo edellisen tunnin aikana kompensointi riittävä?

[Jutzi]

Täältä löytyi mielenkiintoinen kuva:

https://elkement.wordpress.com/tag/heat-pump/

Tämän perusteella pumpun antoteho pienenee ja sähköteho kasvaa suunnilleen lineaarisesti, kun veden lämpötila kasvaa. Pitäisi vielä löytää kulmakertoimet.

[lutra]

Itselläni mlp on Raspin perässä, joka hakee ohjauksen fissio.fi -sivustolta. Ohjauksessa otetaan juuri huomioon spot hinta ja sääennustus. Hyvin on toiminut.

[rsaarela]

Itselläni mlp on Raspin perässä, joka hakee ohjauksen fissio.fi -sivustolta. Ohjauksessa otetaan juuri huomioon spot hinta ja sääennustus. Hyvin on toiminut.

Mikäs merkkiä sinun pumppu on? Nibellähän tuo toiminta kuuluu sisäänrakennettuna uusissa ohjelmissa.
Itsekin kokeilin tuota fissio;n ohjelmistoa, mutta ei mitään toimintaan viittaavaa minulla.
Niben oma toimii nyt hyvin.

[lutra]

Pumppuni on Oilonin vanhempaa kalustoa. Siinä ei ole mitään älyä, mutta sentään vapaa tulo ulkoiselle kompensoinnille. Tätä kautta fissio ohjaa nyt pumppua päälle/pois sähkön hinnan ja sääennusteen mukaan. Nyt kesällä vähäinen lämmitystarve hoidetaan käytännössä yö-aikaan.

[Louke]

Nykyinen määräaikainen loppuu 1.3 ja hinta nousee samalla rajusti, jos ei vaihda. Arvon pörssisähkön ja 12-24kk kiinteän välillä. Kilpailuttja.fi halvin määräaikainen: 4.72snt/kWh +0e/kk 12kk tai 24kk.. Kulutus luokkaa 7-10000kWh, juuri tullut Niben F1255-12 taloon joten pörssi ohjaus olisi mahdollinen. <0c kelillä tuntuu menevän katkokäytölle, joten tällöin pörssisähköstä voisi repiä hyötyä paremmin, talvella taas, kun pakkasta hyöty taitaa olla nolla tai jopa negatiivinen.. (parempi ajaa konetta 24/7, kun heikentää coppia liiaksi). Eli eli lämpösellä voisi saada hyötyä, mutta silloin kulutus pienempi joten noinkohan tulisi säästämään mitään. Mutta vuoden keskilämpötila +3,x paikkeilla joten vuodessa voisi saavuttaa jotakin hmm, hankala..

Toisaalta mutu tuntuma, että hinnat tulee nyt alas, kun kelit ollut mitä on.. joten B- vaihtoehto ottaa pörssisähkö kokeeksi x-aikaa ja seurailla 12/24kk tarjouksia.

[osku1619]

Nythän tuo pörssisähkö on ollut aika halpaa! Isot vaihtelut yön ja päivän välillä!

[Lampo]

Oilonin pumppujen Siemens RVS säätimessä on vapaa avoin Modbus väylä (kaikkea pääsee säätämään) ja 230 V kärkitulot. Noilla saa tehtyä.