Seit über acht Monaten werkelt die bereits im März installierte Vaillant aroSTOR VWL BM 200/5 fast unbemerkt im Technikraum, um unser Brauchwasser mit überschüssigem PV-Strom zu erwärmen. Seitdem ist die Fernwärme komplett stromlos geschaltet und wird nur noch im Winter zugeschaltet, um primär die Fußbodenheizung zu versorgen. Um die schnittstellenseitig recht “dumme” Wärmepumpe jedoch sinnvoll ins Smart Home integrieren zu können, um passgenau Steuerbefehle zu senden und Sensorwerte auszulesen, bedarf es etwas “Handarbeit”.

Wie man dies mit einigermaßen überschaubarem Aufwand selbst realisieren kann und wie ich dabei gleich noch meine Fernwärme als steuerbare sekundäre Wärmequelle fürs Brauchwasser eingebunden habe, ist Inhalt des nachfolgenden Blogpost.

Brauchwasserwärmepumpe 4 the win!

Vorab: Das Thema ist so vielfältig, dass ich in diesem ersten Blogpost nicht alle Aspekte vollumfänglich ansprechen kann. Ich versuche dennoch möglichst viel “reinzupacken”. Seht es mir deshalb bitte nach, wenn ich gewisse Punkte auslasse oder schlicht vergesse. Stellt eure Fragen gerne – wie immer – per Kommentar.

Die Ausgangslage – Fernwärmeanschluss

Bereits beim Hausbau vor über sieben Jahren wollte ich eigentlich bereits eine Wärmepumpe installieren – inkl. Tiefenbohrung zur maximal effizienten Wärmeproduktion in den eigenen vier Wänden.

Leider gab es bereits damals einen sogenannten “Fernwärmezwang”, wobei man auch sagen muss, dass die dafür notwendige Installation im Vergleich zu alternativen Heizungsarten recht kostengünstig war, da die primärseitige Fernwärmeübergabestation inkl. Verrohrung bis ins Haus im Grundstückspreis bereits inbegriffen war.

Es kamen also “nur” noch einige tausend Euro für den sekundärseitigen Part obendrauf. Als Bau-Newbies dachten wir aber erstmal, dass im Grundstückspreis bereits alle Kosten für eine Grundinstallation inbegriffen sind – falsch gedacht. Aber gut, so ist das eben, wenn man keine Ahnung hat… 😀

So oder so: Die Fernwärmestation war recht schnell installiert und nachdem auch die Zuleitung nach etwas Vorlauf stand, läuft seitdem alles ohne jegliche Probleme…

Hier sieht man die Fernwärmestation – installiert an der Wand. Die Verrohrung “nach außen” erfolgt dann über den sogenannten Fernwärmeübergabeschacht, der im “Tagesbetrieb” mit einem massiven begehbaren Metalldeckel geschlossen wird. Links sieht man den Warmwasserspeicher mit knapp 150l und rechts oben noch das Ausgleichsgefäß, welches für den Betrieb der Anlage notwendig ist.

Damals kostete die kWh nur einige Ct, sodass ich mir auch keine weitere Platte über mögliche Alternativen gemacht habe – zumal es ja eh einen Fernwärmezwang gab. Also installieren lassen und gut ist. Als in der Zwischenzeit die Fernwärmepreise aufgrund der Energiekrise in die Höhe geschnellt sind, habe ich mich erneut mit dem Thema beschäftigt und kam zu dem Schluss, dass ich doch zumindest eine Brauchwasserwärmepumpe (BWWP) nachrüsten und mit PV-Überschuss betreiben könnte.

Primär, um meinen überschüssigen PV-Strom sinnvoll zu nutzen und quasi CO2-neutral unsere Brauchwasserversorgung sicherzustellen. Und sekundär auch, um eine gewisse Unabhängigkeit zu erreichen, insbesondere was die schwankenden Energiepreise angeht. Praktisch ist dann natürlich auch noch, dass eine mögliche Abschaltung der Fernwärme, was in einem Neubaugebiet schon hin und wieder passiert, keinerlei Auswirkungen auf die eigene Versorgung hat – Stichwort Unabhängigkeit bzw. Autarkie.

Technische Voraussetzungen für eine Nachrüstung einer BWWP

Also wie kann man technisch gesehen eine Brauchwasserwärmpepumpe bei einer vorhandenen Fernwärmestation nachrüsten?

Das ist zum Glück nicht sonderlich kompliziert, egal um welche Heizungsart (Gas, Öl, Pallets, etc.) es sich handelt. Am einfachsten ist es jedoch, wenn es sich um kein Durchlauferhitzerkonzept handelt, sondern ein Warmwasserspeicher vorhanden ist, der als “Wärmepuffer” vorgehalten wird. Denn dann braucht man diesen Speicher quasi “nur” ersetzen. In meinem Fall war das ein knapp 150l fassender Warmwasserspeicher, der an eine der insgesamt zwei Heizkreise der Fernwärmeübergabestation angeschlossen wird:

Durch die Heizspiralen des Warmwasserspeichers wird das knapp 60°C warme Fernwärmeflüssigkeit (Wasser mit irgendeinem Zusatz?!) geleitet, was das Frischwasser im Inneren des Speichers erwärmt. Dieses Wasser wird dann über die Verrohrung im Haus an alle Wasserarmaturen (Küche, Bad, etc.) verteilt.

Der Warmwasserspeicher hat dabei eine kleine Öffnung, in die der Temperatursensor der Fernwärmestation eingeführt wird. Je nach Einstellung wird dann mit einer gewissen Hysterese und Zeitfenster sichergestellt, dass die gewünschte Wassertemperatur im Speicher vorgehalten wird. Dank hoher Heizleistung (irgendwas um die 10kW) ist der 150l fassende Speicher gefühlt in weniger als einer Stunde aufgeheizt.

Vaillant-Warmwasserwärmepumpe 4 the win?!

Was man nun tun muss, ist im Grunde nur den bestehenden Warmwasserspeicher herauszurupfen und stattdessen eine Brauchwasserwärmepumpe mit integriertem Warmwasserspeicher zu installieren, wie in meinem Fall das Modell Vaillant aroSTOR VWL BM 200/5 (Hersteller-Link).

Im unteren Bereich (weiss) befindet sich der Warmwasserspeicher. Im oberen Teil (schwarz) befindet sich die quasi aufgeschraubte Wärmepumpe inkl. Steuerungselektronik.

Dabei habe ich mich aus mehreren Gründen genau für dieses Modell entschieden…

Das Modell “BM” verfügt nämlich – anders als der kleine Bruder mit nur “B” in der Bezeichnung – über einen zusätzlichen Anschluss für eine sekundäre Wärmequelle. Damit ist es also auch möglich meine Fernwärme anzukoppeln und je nach Bedarf diese weiter zu nutzen – bspw. wenn die Wärmepumpe einmal gewartet werden muss, oder aber im Winter, wenn die PV-Anlage nicht genug Überschuss zur Verfügung stellen kann.

KURZER EINSCHUB zum Anschluss der sekundären Wärmequelle: In meinem Fall liegen auf der dem Heizkreis der Fernwärmestation nur knapp über 3,2 Bar an, die die BWWP am Ende aushalten muss. Hier scheint praktischerweise ein Druckminderer verbaut zu sein, der diesen Job übernimmt:

Und darauf sollte man unbedingt achten. Denn – wie ich es verstanden habe – packt die Vaillant BWWP (und vermutlich andere auch) nur einen maximalen Druck von 6 Bar, was wohl so der Standard zu sein scheint – ohne Gewähr.

Zum Vergleich dazu hat mir Daniel ein Foto seiner Fernwärmestation geschickt, der sich gerade auch überlegt eine BWWP nachzurüsten, welche jedoch augenscheinlich ganze 8 Bar “auf den Kessel” bringt:

Hier muss dann unbedingt entsprechende Hardware nachgerüstet werden. Denn sonst geht das nicht lange gut… EINSCHUB ENDE

Darüber hinaus ist der Platz am Aufstellungsort in meinem Fall sehr sehr begrenzt. Denn oberhalb des Warmwasserspeichers hängt noch ein Hauswasserwerk an der Wand. Durch die Höhenbegrenzung kam dann quasi nur noch das Vaillant-Modell mit knapp 200l Fassungsvolumgen und einer Höhe von knapp 1,65m in Frage. Das 280l-Modell, aber auch beinahe alle anderen Warmwasserwärmepumpen, die ich damals recherchiert hatte, hätten platztechnisch einfach nicht gepasst.

Zu guter Letzt besitzt das Vaillant-Modell auch noch zwei Schaltkontakte (SG-Ready), über die sich verschiedene Zieltemperaturen ansteuern lassen. Mir war dabei besonders wichtig, dass diese Kontakte – anders als bei vielen anderen Herstellern – keine 230V benötigen bzw. selbst führen. Im Fall meines Vaillant-Modells liegen an den Kontakten lediglich 18V an, die sich einfach und gefahrlos über günstige potenzialfreie Relais schalten lassen. Mehr dazu später…

Cool an der Vaillant – und auch bei so ziemlich allen anderen Warmwasserwärmepumpen mit integriertem Warmwasserspeicher – ist der Fakt, dass über einen integrierte zusätzliche Elektroheizung nochmal schneller aufgeheizt werden kann, bspw. wenn zu viel PV-Überschuss zur Verfügung steht oder die Zieltemperatur aufgrund von intensiver Nutzung zu sehr sinkt. Im Falle der Vaillant kann hier eine zusätzliche Heizleistung von 1,2kW abgerufen werden, was schon ganz ok ist.

Leider hatte ich aufgrund des beschränkten Platzangebots und der weiteren obigen Anforderungen keine große Herstellerauswahl, sodass ich eben die Vaillant mit dem Kältemittel Typ R 290 nehmen “musste”. Hätte ich mehr “Spielraum” gehabt, hätte ich diesen Fakt sicherlich in meine Kaufentscheidung mit einfließen lassen…

Kurzes Update zum Kältemittel: Holger hat gerade per Kommentar darauf hingewiesen, dass R 290 doch kein Klimakiller ist – im Gegenteil. Parallel dazu hat sich auch Matthias per Messenger bei mir gemeldet und diese “Übersicht über die wichtigsten Kältemittel” (externer pdf-Link) geteilt, in der ersichtlich ist, dass R 290 lediglich ein Treibhauspotenzial (GWP) von 3 aufweist. Danke euch beiden für die Infos!

Rechtliche Aspekte beim Einbau einer Brauchwasserwärmepumpe

Das hier soll keine Rechtsberatung darstellen, aber ich möchte diesen Punkt zumindest anschneiden. Denn je nach Standort kann es untersagt sein eine “alternative Heizung” einzubauen. Ob das in Zeiten von Energie- und Klimakrisen überhaupt noch rechtlich haltbar ist, kann ich nicht beurteilen, ich kann euch nur berichten, dass ein Freund von mir erstaunt darüber war, dass er laut der für ihn geltenden Verordnungen keine Wärmepumpe installieren darf – seht euch den nachfolgenden Screenshot an:

Ich habe die Quelle jetzt leider nicht mehr finden können, aber in diesem Dokument (externer Link) steht “Vergleichbares”.

Daraufhin hatte ich gleich den für mein Grundstück geltenden Grundbuchauszug gecheckt und folgende Info gefunden:

Glück gehabt, denn in meinem Fall ist neben Fernwärme und offenen Kaminen auch die “Nutzung regenerativer Energien” zur Wärmeerzeugung gestattet. Und da in meinem Fall die PV-Anlage die notwendige elektrische Energie für die Wärmepumpe zur Verfügung stellt, sollte das passen. Evtl. reicht dafür aber auch schon ein Ökostrom-Tarif?!

Die Umsetzung kann starten, oder doch nicht?!

Mit dem Ziel vor Augen die Brauchwasserwärmepumpe schnellstmöglich zu installieren, habe ich diese auch direkt online bestellt. Ich habe mich damals für heizungsdiscount24.de (externer Link) entscheiden, primär da ich über die Hotline direkt jemanden erreichen konnte und auch per Mail zeitnah auf Rückfragen geantwortet wurde.

Das Projekt wurde dann aber direkt ausgebremst durch eine Lieferzeit von stolzen neun Monaten – verrückt. Aber so ist das eben, wenn zig Lieferketten, basierend auf maximaler Globalisierung, zusammengebrochen sind…

Mittlerweile hat sich die Verfügbarkeit jedoch wieder massiv verbessert und man muss nur noch wenige Tage darauf warten – die Preise haben jedoch in der Zwischenzeit auch um gut 10-20% angezogen.

Nach knapp neun Monaten stand dann tatsächlich die Spedition vor der Haustür und ich konnte die neue Vaillant BWWP auf einer Palette und gut verpackt in Empfang nehmen.

Aber gut, konnte ich die lange Wartezeit zumindest nutzen, um einen passenden Installateur ausfindig zu machen. Denn obwohl ich ein DIY-Enthusiast bin, wollte ich die Brauchwasserwärmepumpe unbedingt vom Profi mit entsprechendem Equipment (insb. zertifiziertes Presswerkzeug) zwecks Gewährleistung installieren lassen.

Kostenpunkt ist je nach Aufwand bzw. vorhandener Installation grob 500-1.000 Euro. In meinem Fall musste der vorhandene Warmwasserbehälter “nur” ausgebaut und fünf Wasser- bzw. Wärmeleitungen an die neue Warmwasserwärmepumpe angeschraubt werden. Ok, die Leitungswege haben sich dabei auch etwas geändert, sodass es dem Profi schon einige Stunden an Arbeitszeit gekostet hat. Außerdem müssen auch erstmal alle Leitungen und der vorhandene Warmwasserspeicher entleert werden, was auch etwas Zeit kostet…

Nach einigen Arbeitsstunden hing die Brauchwasserwärmpumpe also an meinem Brauchwassernetz und die Fernwärme war als sekundäre Wärmequelle auch noch angeschlossen – perfekt!

Einzig musste jetzt nur noch der Kondenswasseranschluss in den Abfluss gehangen werden, der in meinem Fall praktischerweise direkt hinter der Wärmepumpe vorzufinden war, da die benachbarte Waschmaschine und der Trockner ja auch einen Abfluss benötigen. Jetzt noch den Stromstecker in die Steckdose und der Spaß kann losgehen. Zumindest schon mal so semi-smart auf Basis der im Display einzustellenden Temperaturwerte und zeitbasierten Regeln (z.B. nachts auf Absenktemperatur stellen).

Integration der BWWP ins Smart Home

Auswertungen zum Stromverbrauch etc. gibt es in einem späteren Blogpost – das würde den Rahmen hier sprengen. Hier nur mal ein kurzer Sneak-Peek zu den Auswertungen, die ich in InfluxDB mitlogge und dann in Grafana visualisiere:

Schön sieht man daran bspw. unsere Urlaubszeit, in der die Wärempumpe komplett ausgeschaltet war und mehrere Tage keinen Strom verbraucht hat. Entsprechend ist in diesem Zeitraum auch die Wassertemperatur gefallen.

Im laufenden Betrieb zeigt die Wärmepumpe übrigens knapp zwischen 400 und 500 Watt (rote Fläche in nachfolgender Grafik), je nach Raum- und Wassertemperatur (blaue Linie). Je größer das “Temperaturdelta”, desto höher ist natürlich der Verbrauch – das sieht man an nachfolgender Detailauswertung recht gut:

Jedenfalls hängt die Wärmepumpe stromtechnisch an einer über den Schaltschrank steuerbaren Steckdose, welche darüber hinaus über einen Wirkleistungssensor verfügt.

Dazu nutze ich einen Relaiskanal eines sechsfach MDT AZI-0616.01 KNX-Aktors (Hersteller-Link). Hier habe ich gerade noch einen rumfliegen, den ich im Netzwerkschrank nachrüsten möchte, um die dortigen Verbraucher “tracken” zu können:

Durch diese Ansteuerung kann ich die Wärmepumpe bspw. bei Abwesenheit auch komplett stromlos schalten. Dies sollte man laut Vaillant-Installationsanleitung (extern Link) zwar explizit vermeiden, was aber eher den Hintergrund hat, dass man die BWWP nicht bei laufendem Heizbetrieb vom Strom trennen sollte, da dies der Kompressor bzw. die Bauteile nicht gut abkönnen. Ich habe deshalb in meiner über Loxone umgesetzten Regelungslogik hinterlegt, dass der Strom erst nach 10 Minuten getrennt werden darf, sobald die Leistungsaufnahme der BWWP unter 10W sinkt. Denn dann ist das Teil eh nur im Standby und kann gefahrlos vom Strom getrennt werden.

Theoretisch lässt sich diese Art der AC-seitigen “Aufschlauung” der BWWP natürlich auch über einen Shelly 2PM mit Leistungsmessung (Affiliate-Link) realisieren, wobei ich hier auf Dauer etwas “Angst” um dessen kleines Relais, da die BWWP im Heizbetrieb inkl. Elektrozuheizung um die 1,7kW zieht. Hier sollte man zumindest tunlichst vermeiden, dass das Relais bei Volllast abschaltet.

Damit klar ist, an welche Steckdose die BWWP angeschlossen werden muss, habe ich noch ein passendes Label aufgeklebt. Denn mit Labels wird das Leben einfach so viel einfacher.. 🙂

Ach und eine der beiden benachbarten Netzwerkdosen habe ich entsprechend auch vorbereitet, um den gleich noch benötigten ESP32-Controller mit Daten und Strom (per PoE) versorgen zu können…

Neben dem kleinen AC-seitigen “Upgrade” der BWWP mussten dann aber noch weitere “Geschütze” aufgefahren werden, um eine externe Steuerung realisieren zu können. Denn leider ist eine “interne Anbindung” aufgrund fehlender Datenschnittstellen der Vaillant-BWWP nicht möglich. Evtl. ließe sich auch der interne CAN-Bus (oder was auch immer mit dem Display intern kommuniziert) abgreifen, aber darauf hatte ich erstmal keine wirkliche Lust.

Die Menüführung finde ich übrigens echt ziemlich Banane. Man kann sich nichtmal die Wassertemperatur anzeigen lassen, ohne ins Installationsmenü zu gehen. WTF?!

Und um in das Intallationsmenü zu gelangen, muss man folgende wirklich nicht sehr intuitiven Schritte ausführen:

Menü-Taste -> INST.MENUE -> Uhr-Taste + Menü-Taste (beide mind. 3s gedrückt halten)

Auch fand ich eine externe Ansteuerung praktischer, da ich dann immer noch relevante Werte der BWWP bspw. über zusätzliche Temperatursensoren auslesen kann, wenn die BWWP komplett vom Strom getrennt ist.

Also kam – wie sollte es auch anders sein – wieder einmal ein WT-ETH01 mit ESP32-Controller und RJ45-Netzwerkanschluss (Affiliate-Link) zum Einsatz. Ich bin über die Jahre einfach ein voller Fan dieses Controllers geworden, da er wenig Strom verbraucht und dennoch – anders als die meisten Controller – eine vollwertige Ethernetschnittstelle zur Verfügung stellt. Und ich hasse WLan-Anbindungen auf den Tod bzw. versuche diese zumindest so weit zu vermeiden, wo es eben geht.

Ich zeige euch erstmal den voll funktionsfähigen prototypischen Hardwareaufbau, der künftig auch nochmal einer Revision unterzogen wird. Evtl. designe ich auch endlich mal eine passende PCB-Leiterplatte, auf dem alle relevanten Komponenten untergebracht werden können…

Primär für mich als Gedankenstütze die verwendeten 3D-Druckteile, die ich für solche prototypischen Installationen echt genial finde:

• WT32-ETH01 Case with SnapLip (Thingiverse-Link)
• 4-Channel Relay Module Case (Thingiverse-Link)
• Breadboard din rail mount (Thingiverse-Link)
• DIN Rail Spring Clip (Thingiverse-Link)
• DIN Rail Stand KIT (Thingiverse-Link)

Größtensteils gedruckt mit meinem Lieblings-PETG-Filament in Giftgrün/-gelb aka AzureFilm 3D Neon Lime 1,75mm 1kg, FG171-2000 (Affiliate-Link), welches temperaturbeständig genug ist selbst den sich aufheizenden ESP32-Controller zu beheimaten – ohne sich über die Zeit zu verziehen. Mit PLA wird das hingegen auf Dauer nichts – bereits selbst leidvoll feststellen müssen…

Nun zur Konzeption des Ganzen, wobei ich das obige Bild nochmal um einige Bezeichnungen zwecks Nachvollziehbarkeit ergänze:

Fangen wir erstmal rechts im Bild an mit dem WT-ETH01 mit ESP32-Controller (Affiliate-Link), welcher das “Gehirn” des Ganze ist. Dieser wird über einen 5V-PoE-Splitter (Affiliate-Link) mit dem zentralen 48Port UniFi-PoE-Switch im Netzwerkschrank verbunden und erhält damit sowohl Strom als auch eine passende Datenverbindung.

Über drei seiner GPIO lassen sich dann jeweils ein Relais dieses 4-fach-Relaismoduls (Affiliate-Link) ansteuern. Die ersten zwei Relais steuern jeweils einen der oben erwähnten Kontakte der BWWP, um die “untere Stufe” und “obere Stufe” zuschalten zu können. Damit lässt sich dann die gewünschte Zieltemperatur entsprechend selektieren. Das dritte Relais kümmert sich dann später darum der Fernwärme einen Temperaturwert “vorzugaukeln”, um je nach Wunsch eben ein Zuschalten der sekundären Wärmequelle zu ermöglichen.

Dann ist noch ein DC-Stepdown-Converter (Affiliate-Link) eingebaut, der die 5V-PoE-Versorgungsspannung nochmal auf 3,3V runterregelt. Diese Spannung wird für die insgesamt drei angeschlossenen OneWire-Temperaturfühler Typ DS18B20 (Affiliate-Link) benötigt, welche die Wassertemperatur des Speichers, die Temperatur des Lufteingangs und die Temperatur des Verdampfers messen sollen.

Eigentlich arbeiten die OneWire-Temperatursensoren wohl auch mit 5V, aber ich habe mich damals dafür entschieden auf 3,3V zu gehen. Warum, weiss ich ehrlich gesagt auch nicht mehr… 😀 Ich werde demnächst mal testen, ob es auch mit 5V klappt, denn dann kann man sich den DC-Stepdown auch schenken… Wichtig ist jedenfalls, dass zwischen der VCC- (3,3V) und Datenleitung der OneWire-Sensoren ein 4,6kOhm Widerstand geschaltet wird.

Hier nochmal der Aufbau als “Schaltplan”:

Die Kontakte der potenzialfreien Relais 1 und 2 (Abbildung oben) werden dann mit den entsprechenden Kontaktanschlüssen der BWWP verbunden, welche sich auf der Oberseite hinter der Metallabdeckung befinden (das schwarze Plastikcover der BWWP muss dazu vorher abgehoben werden). Die “untere Stufe” mit Relais 1 und die “obere Stufe” mit Relais 2:

Wichtig natürlich vorher die Stromversorgung der BWWP zu kappen und etwas zu warten, damit alle Komponenten wirklich spannungsfrei und ungefährlich sind!

Das Breadboard auf der linken Seite (drei Abbildungen weiter oben) beinhaltet insgesamt drei Widerstände, welche in Reihe geschaltet werden und deren Verschaltung über das oben angesprochene dritte Relais beeinflusst werden kann. Diese “simulieren” in der passenden Verschaltung zwei Temperaturen (25 Grad bei 1100 Ohm und 65 Grad bei 1250 Ohm), welche der Fernwärme zugespielt wird.

Die ermittelten Werte habe ich übrigens per Multimeter “rausgemessen”. Einfach den Temp-Fühler direkt mit dem Multimeter (Affiliate-Link) verbunden und auf Widerstandsmessung gestellt. Dann den angezeigten Widerstand bei Raumtemperatur ablesen. Zum Schluss noch einmal Wasser mit dem Wasserkocher auf knapp 70 Grad aufgezeigt, den Temp-Sensor reingehalten und den Widerstand notieren. Und dann eben die passenden Widerstände aus diesem Set (Affiliate-Link) herauskramen und passend in Reihe schalten…

Das Relais 3 kann dabei dynamisch einen 150Ohm Widerstand “bypassen”, um den Gesamtwiderstand zu beeinflussen, den die Fernwärmesteuerung nutzt.

Als Software auf dem ESP32-Controller nutze ich Tasmota (Download-Seite), welches per FTDI-Converter (Affiliate-Link) und den espHome-Flasher (Github-Link) in wenigen Augenblicken installiert werden kann. Mit webbasierten Flashing-Tools hatte ich öfter mal Probleme, deshalb nutze ich bevorzugt den espHome-Flasher…

Die “Verkabelung” sieht dabei wie folgt aus:

Wichtig ist dabei den ESP-Controller in den Flash-Modus zu versetzen. Dafür ist das weisse Jumper-Wire zuständig, welches auf den Pins IO0 und GND aufgesteckt wird. Dazu braucht man passende Jumper-Kabel (Affiliate-Link), die aber ohnehin in keiner DIY-Bastelbude fehlen dürfen.

Das Pinout findet ihr übrigens im WT-ETH01 Datasheet (externer Link). Da ich gefühlt wöchentlich einmal darauf schauen muss, habe ich direkt mal ein Screenshot davon gezogen:

Ist der ESP32-Controller nun im WLan als Accesspoint aufzufinden, lässt sich vom PC aus über die IP-Adresse http://192.168.4.1 eine Verbindung zum User-Interface aufbauen. Unter “Configuration” -> “Configure Other” (Direktlink) lässt sich nun die Zeile “Template” die korrekte GPIO-Konfiguration für den ETH01 eintragen:

{"NAME":"WT32-ETH01","GPIO":[1,1,1,1,1,1,0,0,1,0,1,1,3840,576,5600,0,0,0,0,5568,0,0,0,0,0,0,0,0,1,1,0,1,1,0,0,1],"FLAG":0,"BASE":1}

Jetzt unten einmal auf “Save” klicken und nun sollte man im Menüpunkt “Configuration” -> “Configure Module” (Direktlink) im Dropdown-Feld “Module type” den Eintrag “WT32-ETH01 (0)” auswählen können. Jetzt lassen sich die GPIO des Controllers je nach Wunsch “belegen”.

In meinem Fall habe ich dien OneWire-Sensoren (DS18x20) auf “IO GPIO2” gelegt. Das “Relay 3” (Fernwärme Temp-Emu) auf “IO GPIO4”, das “Relay 1” auf “IO GPIO14” (BWWP untere Stufe) und das “Relay 2” auf “IO GPIO15” (BWWP obere Stufe).

Manche GPIO habe ich bewusst ausgelassen, da sonst der ESP-Controller bei verbundener Peripherie nach einer Stromtrennung nicht mehr korrekt hochfahren wollte…

Die getätigten Änderungen zum Schluss noch mit “Save” abspeichern. Daraufhin sollte der ESP32 einen Reboot ausführen und ab sofort sollte der ESP-Controller mit einer per automatisch per DHCP zugewiesenen Netzwerkadresse über den RJ45-Netzwerkanschluss erreichbar sein.

Nun sollten im Tasmota-Hauptmenü automatisch die gemessenen Temperaturwerte der angeschlossenen OneWire-Fühler angezeigt werden und Buttons zum manuellen Ein- und Ausschalten der Relais auftauchen – inklusive Zustandsanzeige.

Tasmota besitzt hier praktischerweise eine Art “Remanenz”, d.h. der aktuelle Schaltzustand wird nach einem Neustart automatisch wiederhergestellt.

Ich habe übrigens die Relais “invertiert” angeschlossen (zweiter und dritter Pin des jeweiligen Relais). Wenn der Tasmota-Zustand “ON” zeigt, schaltet das Relais nicht durch. Hintergrund ist, dass die Relais beim Stromlosschalten des ESP sonst durchschalten, was für Wartungszwecke etwas unpraktisch ist, wenn dann direkt die Wärmepumpe losstartet. Ist es wie hier beschrieben angeschlossen, schalten die Relais nur einmal für einen Bruchteil einer Sekunde “durch”, wenn der ESP-Controller neustartet. Das triggert die WP dann nicht.

Automatisierung der BWWP per Loxone-Logik

Nun sind schon mal alle Messwerte vorhanden und es lassen sich entsprechende Schaltbefehle über die Relais absetzen, um die Wärmepumpe bzw. Fernwärme zu steuern.

Spannend wird das Ganze natürlich erst wirklich, wenn sich eine regelbasierte Logik automatisiert darum kümmert, die Komponenten passgenau zu schalten. Wie ich das im Detail umgesetzt habe, werde ich demnächst in einem separaten Video zeigen, da dies den Rahmen dieses Blogposts total sprengen würde. Hier nur mal kurz ein kleiner Einblick in einen Teil der Logik:

Die Ansteuerung der Fernwärme als sekundäre Wärmequelle ist dabei auch noch nicht automatisiert.

Jedenfalls nutze ich zur Ansteuerung aktuell nicht die MQTT-Schnittstelle von Tasmota, sondern dessen Web-API, da ich diese nativ in Loxone über virteuelle Ein- und Ausgänge einbinden kann. So lassen sich über die URL

http://192.168.3.104/cm?cmnd=status%2010

alle Temperaturwerte einsehen und von alle gewünschten Werte abgreifen. Praktischerweise werden alle IDs der OneWire-Sensoren mit angegeben, sodass man die Messwerte bequem auslesen kann:

Die Relais lassen sich ebenfalls einfach per HTTP-Aufruf ansteuern. Das erste Relais bspw. über die Befehle:

http://192.168.3.104/cm?cmnd=Power1%20on
http://192.168.3.104/cm?cmnd=Power1%20off

Der Aufbau sollte selbsterklärend sein…

Aus meinem täglichen Leben

Die oben gezeigte Installation läuft bei mir jetzt bereits seit März absolut reibungsfrei. Ich hoffe demnächst einmal etwas mehr Zeit zu finden, um evtl. sogar eine eigene Platine zu entwerfen, um alle notwendigen Hardware-Komponenten integriert an einem Ort zusammenzutragen und am Ende in ein 3D-gedrucktes Gehäuse unterbringen zu können. Evtl. kann ich Matthias von haus-automatisierung.com nochmal anhauen, damit er mich etwas supportet – er hat nämlich schon einige Platinen entworfen und da könnte ich von seinem Wissen sicherlich profitieren. Evtl. entsteht dabei ja sogar ein gemeinsames Howto-Video – Bock hätte ich darauf auf jeden Fall total!

Insgesamt bin ich auch schon mit der aktuellen Umsetzung super zufrieden, da es einfach “läuft” wie gewünscht und ich damit volle Kontrolle über die Brauchwasserwärmepumpe habe.

Mittlerweile habe ich mir auch passende 90Grad-Rohrmopeds besorgt, um den ein- und ausgehenden Luftstrom etwas steuern zu können:

Beim Einlass habe ich mir noch kurzerhand einen Adapter konstruiert und 3D-gedruckt, um einen Filter einsetzen zu können, den ich von meiner zentralen Wohnraumlüftung “stibitzt” habe:

Hier die stl-Datei zum Ausdrucken – und auch die f3d-Datei zum “Rumbasteln” mit Fusion360:

BWWP 160mm Adapter Luftkanal v2 (548 Downloads )

Wer jetzt glaubt, dass das nicht notwendig ist – schaut euch mal den Filter nach wenigen Monaten Betrieb an:

Diesen “Müll” sollte man unbedingt von der feinen Gitterstruktur der Wärmepumpe fernhalten, um dauerhaft Spaß daran zu haben.

Nochmal kurz zu meinen Einstellungen: Die BWWP ist so eingestellt, dass sie die Wassertemperatur im “Normalbetrieb” lediglich auf 30 Grad (Minimalwert) bringt. In der “unteren Stufe” erhitzt sie das Wasser dann auf 58 Grad und in der “oberen Stufe” unter Zuhilfenahme des elektrischen Heizstabs auf 65 Grad. Aber zu der genauen Logik, wann jetzt welche Stufe “getriggert” wird bzw. wann die BWWP komplett vom Strom getrennt wird, komme ich erst in einem späteren Blogpost bzw. Video.

Im normalen “Tagesbetrieb” fahre ich übrigens nie höher als 58 Grad, da ich irgendwo gelesen hatte, dass sich ab etwas über 60 Grad wohl vermehrt Kalk ablagert, was auf Dauer für die verbauten Komponenten vermutlich extrem ungesund ist. Aber da bin ich auch kein Experte.

Insgesamt versuche ich übrigens auch die Taktraten der Wärmepumpe möglichst gering zu halten. Soll bedeuten, dass die Wärmepumpe immer “am Stück” ohne Unterbrechungen aufheizt – meist mehrere Stunden. Zur Not greift eben mal der Hausspeicher unter die Arme, wenn die PV-Anlage gerade mal nicht genug Überschuss liefert. Das soll die Lebensdauer massiv verlängern.

Abschließend bleibt noch zu erwähnen, dass man die Regeln zwingend so definieren muss, sodass gewisse Hygienestandards eingehalten werden. Insbesondere, dass die Temperatur im Warmwasserspeicher nicht lange um die 30 Grad verharrt, da dies wohl perfekte Bedingungen für ungewollte Legionellenbildung schafft.

Am besten wäre es dabei, wenn man konstant 65 Grad im Warmwasserspeicher vorhält, aber das ist denke ich auch unrealistisch. Ich versuche hier im “Normalbetrieb” die 45 Grad zumindest nicht lange Zeit zu unterschreiten und bei “Abwesenheit” (Urlaub) alles komplett abzuschalten, sodass sich die Temperatur dann auf Raumtemperatur (20 Grad) einpendelt – wie das Wasser in den Kaltwasserleitungen auch.

Wer hier praxistaugliche(re) Werte hat, um eine Legionellenbildung zuverlässig zu minimieren -> Immer gerne her damit in die Kommentare!

Ach und falls noch jemand Erfahrungen bzgl. Wartungsmaßnahmen an der Wärmepumpe hat, bin ich auch auf Feedback gespannt. Denn hier habe ich mir bisher noch überhaupt keine Platte gemacht…

BTW: Gerade noch zufälllig auf diese Vaillant Installations- und Wartungsanleitung “für Fachhandwerker” (externer Link) gestoßen – muss ich mir die Tage mal etwas genauer ansehen.

Und zum Schluss der obligatorische Hinweis, dass die oben beschriebenen Arbeiten nur im spannungsfreien Zustand der Brauchwasserwärmepumpe durchgeführt werden dürfen. Also Stromstecker ziehen und am besten noch etwas warten, bis wirklich alle Komponenten spannungsfrei sind! Ansonsten besteht Lebensgefahr, wenn man an dessen Elektronik “herumschraubt”. Im Zweifel einen Experten konsultieren und ganz die Finger davon lassen!

Update zum Projekt siehe hier: LIVE Platinendesign mit Leo @TipsTricksMore