Consumi casa elettrica – Gennaio 2017

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E siamo finalmente arrivati a poter fare dei bilanci sul primo inverno con temperature normalmente basse. Nella pratica e’ il primo “vero inverno” gestito mediante la mia Daikin HPSU Compact.

I dati pubblicati sono i consueti (a cui ho aggiunto per leggibilità la differenza tra i parametri climatici interni ed esterni)

  • Esterno
    • temperatura esterna effettiva (misurata con un’unita’ esterna dell’OpenEnergyMonitor)
    • umidità esterna effettiva (misurata con un’unita’ esterna dell’OpenEnergyMonitor)
  • Interno
    • temperatura interna effettiva (misurata con un’unita’ interna dell’OpenEnergyMonitor)
    • umidità interna effettiva (misurata con un’unita’ interna dell’OpenEnergyMonitor)
  • Delta
    • differenza di temperatura effettiva tra interno ed esterno (misurate con OpenEnergyMonitor)
    • differenza di umidità effettiva tra interno ed esterno (misurate con OpenEnergyMonitor)
  • Energia elettrica
    • prodotta dal fotovoltaico
    • consumata complessivamente dalla casa
    • prelevata dalla rete
    • immessa in rete
  • PVGIS
    • produzione di energia elettrica teorica prevista per il fotovoltaico
    • confronto con la produzione effettiva
  • Dettaglio Energia elettrica consumata
    • pompa di calore (che si occupa di riscaldamento, acqua calda sanitaria e raffrescamento)
    • UTA (ventilazione meccanica controllata, deumidifica, eventuale integrazione in riscaldamento/raffrescamento)
    • tutti gli altri consumi elettrici (inclusa la piastra ad induzione della cucina)

gennaio-2017

Direi che i tempi sono finalmente maturi per fare qualche confronto tra i dati dei fabbisogni termici previsti nel mio Attestato di Certificazione Energetica (ACE) ed i consumi elettrici effettivi della pompa di calore.

Suggerisco innanzitutto di rileggere Pompa di calore – dimensionamento semplificato.

Il mio ACE (vedi Informazioni) ci dice:

  • Fabbisogno annuo di energia termica per climatizzazione invernale ETH = 66,11 kWh/m²a
  • Fabbisogno annuo di energia termica per acqua calda sanitaria ETW = 18,59 kWh/m²a
  • Superficie utile = 114,35 m²
  • Gradi Giorno = 2.544 GG
  • Periodo di attivazione dell’impianto = 15 ottobre – 15 aprile ⇒ 184 GG

Come di consueto possiamo ricavare una formula, mediante semplici proporzioni, per determinare il fabbisogno termico di un determinato mese conoscendo le temperature interne ed esterne medie:

  • Fabbisogno mensile di energia termica per riscaldamento = ETH * Superficie Utile * Giorni Mese * (Temperatura interna media – Temperatura esterna media) / Gradi Giorno
  • Fabbisogno mensile di energia termica per ACS = ETW * Superficie Utile * Giorni Mese / 365

Applicandole per semplicità ai mesi invernali completi (novembre → marzo) disponibili possiamo ottenere i fabbisogni termici effettivamente attesi e confrontarli con i consumi elettrici effettivi ottenendo un valutazione del COP effettivo:

alfaNon parrebbe nulla di particolarmente esaltante. Ma dobbiamo confrontare con i dati nominali del generatore di calore, ovvero della pompa di calore.

Recuperiamo la documentazione di prodotto della Daikin HPSU Compact (PRESTAZIONI AI CARICHI PARZIALI UNITA’ A BASSA TEMPERATURA RRLQ/RVLQ/ERLQ E ALTA TEMPERATURA RRRQ/ERRQ – 12/09/2013) su cui si trovano i COP dichiarati dal produttore.

Riporto per comodità solo i dati rilevanti per il mio caso specifico:

rrlq1 rrlq2

[Mi permetto di osservare che le unita’ esterne ERLQ e RRLQ hanno esattamente le stesse performance …]

Alcune osservazioni importanti sui valori indicati nel documento delle prestazioni nominali:

  • Dati integrati indica che sono incluse anche le perdite per sbrinamento
  • La normativa EN 14511 per la misura dei rendimenti delle pompe di calore per riscaldamento / ACS prescrive che sia inclusa nella potenza elettrica assorbita anche la pompa di circolazione

Abbiamo ora tutti gli strumenti per fare un confronto completo: per essere ancora più pedantico del solito ho stimato la temperatura media di mandata in riscaldamento richiesta dal mio involucro (che opera con curva climatica 0,5 e scorrimento 20,5 ºC) per una scelta del COP nominale la più precisa possibile dare una valutazione del COP teorico ultra-precisa.

Ho ipotizzato, in modo conservativo per il COP, che l’energia per il riscaldamento sia distribuita su 20 ore giornaliere, mentre la produzione di ACS su 2 ore. Questo ha permesso di identificare il regime di funzionamento atteso per la pompa di calore.

Possiamo rappresentare in un paio di grafici come i fabbisogni del mio involucro si confrontino con i dati nominali della mia Daikin HPSU Compact 6kW;

potenza

Questo grafico ci dice semplicemente che la mia pompa di calore, in una gamma di temperature esterne rappresentativa, dovrebbe lavorare sempre con un carico inferiore al 70% della potenza nominale disponibile.

Possiamo vederlo facilmente con una tabella riepilogativa:

percent

Vediamo il grafico dei COP nominali corrispondenti:

grcop

Il COP Pesato teorico, da confrontare con quello effettivo determinato in precedenza, e’ determinato pesando i COP Riscaldamento ed ACS nominali in base ai rispettivi fabbisogni termici:

COP Pesato Teorico = (E Term. Risc.  + E Term. ACS) / (E Term. Risc. / COP Nom. Risc. + E Term. ACS / COP Nom. ACS)

Ecco il risultato dove ho ordinato in base alla temperatura esterna media ed evidenziato in giallo le colonne con i dati chiave:

tabellacop

Se non ho commesso errori grossolani, da questa valutazione emerge che:

  1. parrebbe che sul mio sistema, il COP effettivo sia inferiore anche del 35% / 40% rispetto a quello nominale (dichiarato dal produttore) nei mesi piu’ freddi (e che quindi richiedono piu’ energia)
  2. E’ sicuramente certo che scendendo sotto temperature esterne medie di 4 ºC / 5 ºC l’efficienza effettiva si riduce drammaticamente rispetto a quella prevista nominalmente
  3. A temperatura esterne medie “relativamente alte” (maggiori di 8 ºC) la differenza si riduce ad un 15%

maxresdefault

Non e’ che forse tutto questo c’entra con quanto ho riscontrato in Defrost Daikin: una scelta consapevole ? e su cui, al momento della redazione di questo articolo, aspetto ancora una risposta definitiva ?

Proviamo a rappresentare in un diagramma per rendere le cose semplici:

graficocop

La sostanza non cambia guardano i dati nell’ovale arancione: scendendo sotto temperature esterne di 4 ºC / 5 ºC l’efficienza effettiva si riduce drammaticamente rispetto a quella prevista nominalmente.

Direi che ci saranno puntate ulteriori su questo argomento, anche grazie a quanto emergerà col progetto di monitoraggio in corso di realizzazione:

Hack my Daikin HPSU Compact: prima parte

Hack my Daikin HPSU Compact: seconda parte

Stay tuned, se ne vedranno delle belle !

Hack my Daikin HPSU Compact: seconda parte

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Probabilmente avete letto il primo articolo che spiegava come interfacciare a basso livello la vostra pompa di calore Daikin HPSU Compact.

E’ venuto ora il momento di capire quali dati transitano sul bus dati della pompa di calore al fine di poterli comprendere ed utilizzare. Materia ostica e noiosa ma fondamentale per poter procedere.

La doverosa premessa e’ che tutto quanto descritto in questo articolo e’ esclusivamente frutto di zanac. Che ha passato ore “sniffando” dati e determinandone empiricamente la semantica (partendo da un semilavorato trovato in un forum tedesco). Inoltre le operazioni di scrittura sul bus non sono ancora state esplorate fino in fondo.

CAN-Bus

Il Controller Area Network, noto anche come CAN-Bus, è uno standard seriale per bus di campo (principalmente in ambiente automotive), di tipo multicast, introdotto negli anni ottanta dalla Robert Bosch GmbH.

Lo standard CAN, a differenza del procollo TCP/IP utilizzato su internet,  non prevede per i messaggi che transitano un indirizzo del nodo mittente e uno per il nodo destinatario, ma semplicemente l’identificativo del nodo CAN sorgente.

Un messaggio CAN transita infatti su tutto il bus e viene ricevuto da tutti i nodi collegati, e’ compito del singolo nodo gestire, se di interesse, il messaggio.

Questa architettura facilita di molto il lavoro di intercettazione (sniffing) dei dati che transitano: ogni periferica ha la piena visibilità di tutto quanto transita sul bus.… è per questo motivo che risulta facile sniffare comandi: ogni periferica connessa al bus ha piena visibilità di quanto transita nel bus.

diag_canbus2

Non a caso ho riportato uno schema concettuale di un’automobile che utilizza proprio il CAN Bus.

Suggerisco questa lettura: Cosa succede se un hacker prende il controllo di un’auto a distanza.

Formato dei dati

La Daikin HPSU Compact implementa il CAN-bus nella variante 11 bit (base format); lo standard CAN stabilisce che i device debbano tollerare anche la variante a 29 bit (extended) senza andare in errore.

Tralasciando i campi tecnici, un base format è essenzialmente composto da un identificatore di dati (id) e un campo dati che può essere lungo sino a 8 byte (la lunghezza del campo dati è detta DLC):

can-bus-frame_in_base_format_without_stuffbits-svg

Nella HPSU Compact tutti i campi dati sono da 7 byte e quindi occorre tenerne assolutamente conto quando si spediscono i dati alla macchina.

Nel resto dell’articolo, utilizzeremo la rappresentazione seguente per i numeri:

  • esadecimale: 0x (es. 0xFA)
  • decimale: nessun prefisso (es. 250)
  • primo/secondo semi-byte: minuscolo/MAIUSCOLO (es. 0xfA)

Partiamo da un esempio di un messaggio CAN:

id dati
0x180 0x32 0x10 0xFA 0x01 0xD6 0x01 0x0C

Il campo dati contiene una sequenza di byte con una semantica applicativa ben precisa specifica del sistema che utilizza il bus: vediamo il caso specifico della Daikin HPSU Compact.

Primo byte

  • Il primo semi-byte contiene il nodo CAN di destinazione (da decodificare moltiplicandolo per 0x80)
  • Il secondo semi-byte indica se il messaggio e’ in lettura (1) oppure risposta / scrittura (2); la differenziazione tra risposta e scrittura viene poi fatta mediante il secondo byte

Vediamolo con un paio di esempi concreti:

  • 0x31 ⇒ comando di lettura spedito al nodo CAN 0x180 (0x3 * 0x80)
  • 0x32 ⇒ risposta o scrittura dal nodo CAN 0x180 (0x3 * 0x80)

Secondo byte

  • Lettura: è valorizzato fisso a 0x00
  • Risposta a lettura: vale 0x10 oppure 0x0a (non ancora chiara la differenza)
  • Scrittura: è valorizzato fisso a 0x00 (non ancora verificato se vale per tutti i casi)

Terzo byte

  • Valorizzato a 0xfa: se il comando è di lettura (vedi primo/secondo byte), significa che il parametro applicativo oggetto di lettura e’ codificato nei due byte successivi (4 e 5)
  • Altro valore: il parametro applicativo e’ codificato direttamente nel terzo byte stesso

Prendiamo di nuovo un paio di esempi concreti:

  • 0x31 0x00 0xFA 0x01 0xD6 0x00 0x00 ⇒ comando di lettura al nodo CAN 0x180 del parametro applicativo 0x01 0xd6 (che poi corrisponde a T-GDC)
  • 0x31 0x00 0x0E 0x00 0x00 0x00 0x00 ⇒ comando di lettura al nodo CAN 0x180 del parametro applicativo 0x0E (che poi corrisponde al parametro alla temperatura ACS)

Quarto / quinto byte

  • Lettura “non 0xFA”: 0x00 0x00 (non rilevanti)
  • Risposta “non 0xFA”: contengono il valore applicativo richiesto (con rappresentazione su due byte; sia valori positivi che negativi)
  • Lettura / Risposta / Scrittura “0xFA”: contengono il parametro applicativo oggetto di lettura / risposta (secondo un dizionario predefinito)

Sesto / settimo byte

  • Risposta / Scrittura “0xFA”: contengono il valore applicativo oggetto di risposta o di scrittura

La Stele di Rosetta

697323

Nonostante tutte le meravigliose premesse ed informazioni precedenti, siamo comunque di fronte ad un flusso di informazioni binarie la cui semantica deve essere compresa.

Penso che zanac all’inizio si sia sentito come di fronte alla Stele di Rosetta (mi piace più questa metafora che parlare di reverse engineering).

La stesura del dizionario di transcodifica tra valori binari/esadecimali ed i parametri applicativi, scolpito da qualche parte nel firmware della nostra pompa di calore Daikin HPSU Compact, non e’ comunque tutto, occorre pure scoprire:

  • codifica dei valori applicativi negativi (come la temperatura esterna ad esempio)
  • codifica dei valori applicativi multi-valore (come la modalità corrente di funzionamento)
  • assegnazione degli indirizzi dei nodi CAN che compongono il sistema (Unita’ interna, unita’ esterna, ecc.)

Esempi

Per chiudere con la speranza in una prossima puntata di questa storia, qualche esempio completo di messaggio interpretato:

  • 0x31 0x00 0x16 0x00 0x00 0x00 0x00 ⇒ lettura della temperatura di ritorno
  • 0x32 0x10 0x16 0x00 0xDF 0x00 0x00 ⇒ risposta della temperatura di ritorno con valore 22,3 ºC (“0x00 0xDF” corrispondente a 223 decimale, ovvero 22,3 ºC)
  • 0x61 0x00 0xFA 0x0A 0x0C 0x00 0x00 ⇒ lettura della temperature esterna
  • 0x62 0x10 0xFA 0x0A 0x0C 0xFF 0x69 ⇒ lettura della temperature esterna con valore -11,5 ºC (“0xFF 0x69” corrispondente a -115 decimale, ovvero -11,5 ºC)

 

Daikin Defrost: a conscious choice ?

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As you already know I am trying to understand my heat pumpt defrost cycles by few winters. And I am trying to optimize the configuration to minimize consumption and maximize comfort.

I am trying to escape from defrost cycles by few winters.

Current winter I actually realized that something is not working as expected. Daikin Italy cheered me up writing me that based on the data collected onto my system everything is working as it should.

Unfortunately it was not explained why I should be calm. Something does not come back to me. So I am not calm.

The beginnings

I reccomend the following preliminary readings (unfortunately in Italian only at the moment) to understand how I reached my conclusions:

Riscaldamento invernale e pompa di calore aria-acqua- attenzione agli sbrinamenti

Rotex HPSU Compact: come funziona lo sbrinamento ?

This behaviour was already clear past winter.

Starting point is a ticket (200344216) opened to Daikin Italy on 27th December 2016.

On 8th January 2017, without any answers to explain my problem, I wrote a summary email to  infotecno@daikin.it (as suggested on Daikin Italy website in case of “Hai dubbi di natura tecnica o desideri semplicemente approfondire degli argomenti tecnici? Se nessuno dei canali di contatto sopra elencati è adeguato alla tua richiesta”).

The “phenomenon”

My system, as many other people frequenting italian technical forum cercaenergia, has realtime electric power monitoring of my Daikin HPSU Compact: different heat pump behaviours are clearly highlight.

A data example of 8th January 2017 (but any of the previous winters would be the same):

1483960618

Heat pump defrost cycles can be easily identified thanks to electric power realtime monitoring. Zooming into 8th January 2017 you can recognize univocally defrost cycles:

1483960725

My Daikin HPSU Compact evidences, and of many other HPSU Compact users of cercaenergia forum and also of Dutch customer that found this article in italian, are the following:

  • defrost cycles, when starting, have almost always a 25 minutes frequency independently of outdoor temperature or outdoor humidity
  • so frequent defrost cycles lead to a fast hot water tank exhaustion with resulting very frequent DHW cycles
  • the only action apparently improving the heat pump behaviour is a huge increase in external unit thermal power generation

This Daikin HPSU Compact behaviour is bad for the following reason:

  • very frequent DHW cycles increase greatly electric consumption
  • the two three way valves are very noisy very frequently => it is annoying and I imagine that components will have really shorter life
  • not continuous heating, especially when required thermal power is limited

The turn

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My reasonable certainty started at the Christmas vacation end when I found, thanks to my Google search black belt, Daikin Altherma Service Manuals (Daikin Group hungarian company – you can find them in blog documents section).

Unexpected I discovered that Altherma external unit (ERLQ04-08CAV3) is identical to the one used by the Daikin HPSU Compact current version (now called also Daikin Altherma integrated solar unit).

I reasonable believe that the manual perfectly applies also to my HSPU Compact external unit (RRLQ006CAV3). This assumption backfired me and made me really restless.

The Daikin Altherma manual perfectly describes (finally !!!) external unit defrost algorithm:

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The manual would explain that my Daikin HPSU Compact (also of all other users complaining with ERLQ04-08CAV3) when defrost cycles start, never exits, as designed, from “Defrost Requesting Area” because defrosts frequency is almost always a cycle every 25 minutes.

As explained above, greatly increasing thermal power (raising flow temperature setpoint) the frequency reduces slightly but never closer to the 2 hours documented in the manual.

This behaviour is found also by other customers complaining and it seems wrong: increasing thermal power is expected defrost frequency increase in order to prevent increased frost risk.

We made also some stats on the forum about users having Daiking HPSU Compact real time monitored:

  • 4 kW model => 1 user, no issues
  • 6 kW model => 2 users affected by the problem (including myself)
  • 8 kW model => 2 users affected by the problem
  • 11 kW model => 2 users, no issues

With our stats: 4 users out of 7 are affected by the “apparent” problem (60%).

The escalation

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Strengthened by Altherma manual and without any answers from Daikin Italy, I boldly tried an escalation. On 12th January 2017 I opened a formal complaint through Daikin Group website.

Incredibly the following day I was contacted by Daikin Italy Technical Support manager who assured me that technician of Genova Centre of Excellence would come to my home ! Simply AMAZING !

Anyway quite hard to be listened.

Here comes the cavalry

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Defrost battle royal day was 17th January 2017: 2 Daikin Italy technicians travelling from Genova + local Technical Support Centre owner worked on my heat pump most of the day.

Really very kind and expert. I was declared to be first case to be analyzed in order to collect data and hopefully solve frequent defrost problem. They answered to any of my question (with a simple language).

They performed following activities:

  1. internal unit verification
  2. external unit behaviour analysis with PC data collection – 2 x 25 minutes defrosts observed
  3. refrigerant gas quantity verification: found 1.330 grams instead of 1.600 grams (nominal quantity for 6 kW external unit)
  4. internal unit factory reset to clean any “noise” due to any strange configuration performed by the customer (myself)
  5. internal tank addition of 20 liters water (not an issue, latest check was done 12 months ago)
  6. refrigerant circuit emptying to remove any humidity
  7. new refrigerant gas load (1.600 grams nominal quantity)
  8. system restart and monitor with PC data collection
  9. 2 x 25 minutes defrosts observed just after restart – no defrosts in following minutes
  10. external unit sounds becamed regular as per Genova’s technician
  11. evaporator temperature increased of few degrees after gas addition (no actual data provided)
  12. consider that outdoor temperature increased in the meantime of all operations
  13. reccomended seasonly external heat exchanger cleaning

We agreed to be in touch in order to:

  • observe system behaviour
  • collect feedback on external unit collected data analysis (performed by Daikin Italy and Daikin Europe N.V.)
  • define if noisy three way valves replacement is required

The “un-questionable” results

Few hours after technician left my home, joint to outdoor temperature fall, were enough to understand that things were not significantly changed.

Never ring bells too early.

I decided to free my numbers passion monitoring in a microscopic way defrost cycles for the following 7 days in order to produce indisputable statistics:

  • 174 defrost cycles in 7 days => 25 defrosts / day on average
  • average interval between defrost cycles is 44 minutes
  • defrost cycles are NEVER more distant than 1 hour and 10 minutes
  • defrost interval seems to increase slightly with outdoor temperature decrease

1485291494 1485291495 1485291496

Unfortunately comparing these data with product documentation (Daikin Altherma Service Manual) I can only conclude that my Daikin HPSU Compact is not working as per product specification (defrost frequency).

I sent this analysis back to Daikin Italy on 24th January 2017.

Here you can find all the data defrost_daikin.

The answer

541

Given the data collected your sistem is working properly, we sent information and data recorded to parent company, we are waiting for a further confirmation that we’ll happily share with You. For your information the documentation about defrost operations included in the Manual You retrieved does not appy to GBS units (like your RRLQ006CAV3).

One row answer, non fact based but self-declaration based, to justify everything I explaind above.

maturit___risultatir375

Something still does not come back to me. And I am really restless.

Now I’ll explain why in more detail.

Frequent DHW cycles increase electric consumption

As usual, let’s start from electric consumption data:

  • my Daikin HPSU Compact used 198 kWh (electric) in 7 days
  • 174 defrosts in 7 days
  • 44 minutes average defrost interval
  • on average one DHW cycle is required every 6 defrosts
  • one DHW cycle requires 2,0 kWh (electric)

Now few assumtions to make estimates:

  • a perfect behaviour would require, when necessary, one defrost cycle every 2 hours => 64 defrosts in 7 days => 11 additional DHW cycles in 7 days
  • an average behaviour would require, when necessary, one defrost cycle every 80 minuts => 96 defrosts in 7 days => 16 additional DHW cycles in 7 days
  • actual behaviour of 174 defrosts in 7 days => 29 additional DHW cycles in 7 days

So:

  • with a perfect behaviour I’d saved 18 (29-11) additional DHW cycles in 7 days => 36 kWh (electric) saving
  • with an average behaviour I’d saved 13 (29-16) additional DHW cycles in 7 days => 26 kWh (electric) saving

Electric consumption summary:

  • actual behaviour => 198 kWh (electric)
  • average behaviour => 172 kWh (electric) => 13% less than actual
  • perfect behaviour => 162 kWh (electric) => 18% less than actual

Conclusion: due to too frequent defrosts electric consumption could be increased of about13% / 18%.

Keep in mind this is best case scenario because I don’t have data on COP reduction due to continuous on/off of the system !

Three way valves noise (and reduced life ?)

1485367328

I’ll let you listen to this video recorded close to my Daikin HPSU Compact internal unit while one defrost cycle was operated (please do not increase the volume)

Daikin Italy technician during the visit confirmed me this noise is regular. Confirmed also by email.

Imagine your internal unit placed inside your wardrobe in your bedroom as suggested in a Rotex brochure. Or in the living room:

img_4861

But the best option to handle defrosts (stress relief) is the following:

img_4858

Choose the best option for you.

Not continuous heating

Now let me underline another behaviour caused by 25 min defrosts bursts:1484858458

The joint effect of defrosts and long delay of compressor restart heavily reduces heating operation time: the actual thermal energy is reduced even with an higher thermal power available.

Again we can put figures considering the example interval 17:31 (first de-frost) -> 21:05 (fifth defrost):

  • total time: 3 hours 34 minutes
  • active heating time: 1 hour 32 minutes => 43% of total time

So, in this example, thermal power/energy was 57% cut vs power/energy available.

So no heat curve can fit for all outdoor temperatures and it is required to increase flow temperature (reducing COP).

Keep in mind this is best case scenario because I don’t have data on COP reduction due to continuous on/off of the system !

Findings

scimpanze-dubbioso

This journey made me really tired as customer / consumer. First for the complexity to access and to be listened by a big international company. At the end, reading the answer, because not considered at all.

I found extremly interesting the opportunity provided by internet to share intelligence and knwledge of many people (social intelligence).

Which findings for people owning an heat pump or evaluating to buy a new one ?

Anyway it is a very good option. The choice should be based on what best fit for us and to select a company who provide the best technical support. And then for the costs.

Unfortunately winter defrost are not a neglible factor and can lead to unpleasant surprises. If the choice is not conscious.

Based on multiple cases collcted into fourm, not all Daikin HPSU Compact are affected by the issue I explained in this article. But I wasn’t able to find any 6 / 8 kW model not affected by the “defrost precox” problem.

Users of other brands / models tell of neglible defrost frequency compared to mine (in some case different order of magnitude).

When you choose an heat pump please make a conscious choice (ask and don’t accept not fact based answers) also about defrosts. In winter time they are unavoidable and healthy. But when you overdo it …

Would I buy again Daiking ? I’ll let you choose !

Disclaimer

  • every number or analysis of this article is based on data public available on my monitoring system
  • no “defrost precox” was damaged to write this article

Hack my Daikin HPSU Compact: prima parte

microscopio

La motivazione e’ alla base di tutto quello che facciamo per raggiungere un obiettivo. Come sapete (vedi Defrost Daikin: una scelta consapevole ?) non sono ancora riuscito a capire perché la mia pompa di calore ha una frequenza di sbrinamento elevata apparentemente indipendentemente dalle condizioni ambientali esterne e non in linea con la documentazione che ho reperito.

E’ quindi venuto il momento di “aprire” la mia Daikin HPSU Compact al fine di disporre dei dati di funzionamento, normalmente visibili sul display a bordo macchina, utilizzabili per un monitoraggio ed analisi avanzata.

Disclaimer: questa attività non e’ supportata dal prodotto e potreste comunque danneggiarlo facendo operazioni sbagliate (invalidando pure la garanzia). Deve essere fatta da persone esperte nel campo elettronico/informatico.

Questo progetto si basa sull’idea e sul lavoro di zanac (https://github.com/zanac/pyHPSU) a cui sto contribuendo. Altri contributori sono i benvenuti !

La documentazione di prodotto Daikin e’ limitata, non nasce per essere un sistema aperto, ma si evince chiaramente che viene utilizzato il bus standard CAN (Controller Area Network) per collegare le varie periferiche (come il RoCon U1 o M1).

Componenti

I componenti utilizzati per il progetto sono i sequenti:

  • Raspberry Pi 3 Model B come piattaforma di elaborazione dei dati

img_20170125_071936

  • PiCAN2 CAN-Bus Board for Raspberry Pi 2/3 come scheda di interfaccia per integrare il bus CAN col Raspberry

img_20170125_071944

Vediamo ora le operazioni necessarie per disporre del sistema base funzionante, seguendo la guida originale di riferimento: PiCAN 2 USER GUIDE V1.2

Installazione hardware

Prima di installare la scheda PiCAN2, assicurarsi che il Raspberry sia spento. Allineare con cura il connettore a 40 pin del RasPi ed il connettore delle scheda fermandolo con le viti.

img_20170125_092606

Il collegamento al CAN Bus puo’ essere fatto mediante il connettore con i morsetti (non sono nemmeno richieste operazioni preliminari come nel caso del connettore DB9)

can2

Lato HPSU e’ possibile utilizzare il connettore J13:

scheda

Ho utilizzato la seguente color convention per il cavo di collegamento:

HPSU J13 Cavetto Morsetti PiCAN2
CAN-HIG Verde CAN_H (Pin 1)
CAN-LOW Bianco CAN_L (Pin 2)
CAN-GND Marrone GND (Pin 3)

1454357158

img_20170125_120140

Il sistema assemblato, utilizzando il case progettato per il PiCAN2 + Raspberry, e’ alquanto professionale:

img_20170125_120127

Setup Raspberry

Scaricate l’immagine dell’ultima versione di RASPBIAN JESSIE LITE (https://www.raspberrypi.org/downloads/raspbian/) e trasferitela sulla microSD (utilizzando ad esempio su Windows il programma Win32DiskImager).

Accedete al Raspberry (di default user pi password raspberry) e fate l’aggiornamento di tutti i componenti:

sudo apt-get update
sudo apt-get upgrade
sudo reboot

Lanciate il tool di configurazione:

sudo raspi-config

E fate le operazioni seguenti (consigliate):

  • espandere il filesystem per utilizzare tutto lo spazio della scheda di memoria
  • minimizzare la memoria GPU
  • abilitare l’SSH (per ragioni di sicurezza e’ di default disattiva)

Ed infine un bel riavvio:

subo reboot

Installazione/configurazione software PiCAN2

Lanciate il tool di configurazione:

sudo raspi-config

Ed abilitate l’SPI:

  • 5 Interfacing Options
  • P4 SPI

Ora aggiungete gli overlays alla configurazione:

sudo nano /boot/config.txt

Aggiungendo le seguenti tre righe alla fine del file:

dtparam=spi=on
dtoverlay=mcp2515-can0,oscillator=16000000,interrupt=25
dtoverlay=spi-bcm2835-overlay

Fate re-boot e potete tirare finalmente su l’interfaccia can0:

sudo /sbin/ip link set can0 up type can bitrate 20000

Installazione Python-CAN

Per verificare ed utilizzare in modo semplice il sistema e’ necessario installare qualche ulteriore software di base.

Partite con l’installazione Python:

sudo apt-get install python3-pip

Ora Installate Python-CAN:

sudo pip3 install python-can

Potete finalmente verificare che il sistema vede i dati che passano sul CAN Bus della HPSU:

python3 /usr/local/bin/can_logger.py -c can0 -v -i socketcan

Ed ecco i dati:

pi@raspberrypi:~ $ python3 /usr/local/bin/can_logger.py -c can0 -v -i socketcan
INFO:can.socketcan.native:Created a socket
Can Logger (Started on 2017-01-25 13:55:50.119279)

Timestamp: 1485348950.813691        ID: 0180    000    DLC: 7    20 0a 0c 00 37 00 00
Timestamp: 1485348951.744523        ID: 069d    000    DLC: 7    61 0a fa 01 99 00 00
Timestamp: 1485348953.748040        ID: 069d    000    DLC: 7    61 0b fa 01 99 00 00
Timestamp: 1485348955.750759        ID: 069d    000    DLC: 7    61 0c fa 01 99 00 00
Timestamp: 1485348957.753772        ID: 069d    000    DLC: 7    61 0d fa 01 99 00 00
Timestamp: 1485348959.756995        ID: 069d    000    DLC: 7    61 0e fa 01 99 00 00
Timestamp: 1485348961.761018        ID: 069d    000    DLC: 7    61 0f fa 01 99 00 00
Timestamp: 1485348963.765087        ID: 069d    000    DLC: 7    c1 00 fa 01 99 00 00
Timestamp: 1485348963.775387        ID: 0600    000    DLC: 7    d2 1d fa 01 99 01 6e
Timestamp: 1485348963.985020        ID: 069d    000    DLC: 7    c1 01 fa 01 99 00 00
Timestamp: 1485348965.985894        ID: 069d    000    DLC: 7    c1 02 fa 01 99 00 00

Se siete arrivati indenni fino a questo punto vuol dire che siete bravissimi !

Alla prossima puntata per cominciare a vedere come utilizzare il sistema per pubblicare i dati in cloud.

Defrost Daikin: una scelta consapevole ?

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Come sapete sono inverni che cerco di capire gli sbrinamenti della mia pompa di calore. E che cerco di ottimizzare la configurazione per minimizzare i consumi e massimizzare il confort.

Sono inverni che cerco di fuggire dagli sbrinamenti.

Questo inverno sono arrivato alla conclusione che qualcosa non torna. Daikin mi ha rasserenato scrivendomi che in base ai dati che ha raccolto il mio sistema funziona correttamente.
Peccato che non mi abbia spiegato perché dovrei essere sereno. Qualcosa continua a non tornarmi. E quindi non sono affatto sereno.

Gli inizi

Vi raccomando la lettura preliminare di questi articoli che aiutano a capire come sia arrivato alle mie conclusioni:

Riscaldamento invernale e pompa di calore aria-acqua- attenzione agli sbrinamenti

Rotex HPSU Compact: come funziona lo sbrinamento ?

Tutto questo emergeva già lo scorso inverno.

Il punto di partenza e’ stato un ticket (200344216) aperto mediante call center Daikin il 27/12/2016.

L’8/1/2017, in assenza di risposte per poter spiegare il problema, ho anche scritto una mail riepilogativa all’indirizzo  infotecno@daikin.it (come indicato sul sito Daikin nel caso che “Hai dubbi di natura tecnica o desideri semplicemente approfondire degli argomenti tecnici? Se nessuno dei canali di contatto sopra elencati è adeguato alla tua richiesta”).

Il “fenomeno”

Il mio impianto (come quello di altri utenti con cui mi confronto sul forum cercaenergia) ha la potenza elettrica assorbita dalla HPSU monitorati in tempo reale: questo ben evidenzia le principali fasi di funzionamento.

Un esempio con i dati del 08/01/2017 (ma potrebbe andare bene uno qualsiasi dei mesi invernali precedenti):

1483960618

Grazie a questo monitoraggio e’ possibile riconoscere con certezza gli eventi di sbrinamento effettuati dalla macchina. Uno zoom del 08/01/2017 in cui si riconoscono perfettamente gli sbrinamenti:

1483960725

Le evidenze sulla mia HPSU Compact e delle persone che hanno il medesimo comportamento sono le seguenti:

  • gli sbrinamenti, quando presenti, avvengono praticamente sempre con una frequenza di circa 25 minuti indipendentemente dalla temperatura esterna o dall’umidità esterna
  • gli sbrinamenti cosi’ costantemente frequenti comportano un rapido esaurimento dell’accumulo di acqua tecnica con conseguente ciclo di ricarica ACS piuttosto frequente
  • l’unica azione che sembra ridurre la frequenza di sbrinamento e’ un aumento importante della potenza termica generata dall’unita’ esterna

Questo comportamento appare come problematico per i motivi seguenti:

  • elevata necessita’ di cicli di reintegro ACS che aumentano in modo importante i consumi elettrici
  • rumore molto frequente delle 2 valvole a tre vie => fastidioso ed immagino che i componenti siano soggetti ad usura
  • discontinuità nel funzionamento del riscaldamento, soprattutto quando la potenza termica richiesta dalla curva climatica non e’ particolarmente elevata

La svolta

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La mia ragionevole certezza nasce alla fine delle vacanze natalizie quando trovo, grazie alla cintura di Google Search, i manuali di servizio della Daikin Altherma (sul sito ungherese di una società del gruppo Daikin – li trovate comunque nella sezioni documenti del blog).

Fantasticamente scopro che l’unita’ esterna usata dalla Altherma (ERLQ04-08CAV3) e’ identica a quella utilizzata dalla versione corrente della Rotex HPSU Compact (che ora si chiama Daikin Altherma integrated solar unit).

Ritengo quindi ragionevolmente che il manuale sia perfettamente applicabile anche all’unita’ esterna del mio modello (RRLQ006CAV3). Questa assunzione mi si ritorcerà contro per rendermi sereno, anzi sempre più inquieto.

Su questo documento e’ perfettamente descritto (finalmente !!!) l’algoritmo di sbrinamento dell’unita’ esterna:

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Interpretando tale manuale, sembrerebbe che l’unita’ esterna della mia HPSU Compact (e tutte quelle degli utenti apparentemente afflitti dal problema) quando partano i de-frost non esca, come previsto, sostanzialmente mai dalla “Defrost Requesting Area” poiché la frequenza degli sbrinamenti rimane quasi costantemente a un ciclo ogni 25 minuti.

Come scrivevo sopra, alzando molto la potenza termica (tramite la temperatura di mandata) la frequenza si abbassa, nel mio caso, intorno all’ora ma mai alle 2 ore indicate nel manuale.
Anche questo comportamento e’ presente anche sugli altri utenti che manifestano il problema e sembra anomalo: alzando la potenza termica ci si aspetterebbe un aumento della frequenza di sbrinamento anziché una riduzione.

Sul forum abbiamo anche provato a fare una statistica sugli utenti monitorati (con cruscotti simili al mio):

  • Modello 4 kW => 1 utente, non affetto dal problema
  • Modello 6 kW => 2 utenti, affetti dal problema (incluso il sottoscritto)
  • Modello 8 kW => 2 utenti, affetti dal problema
  • Modello 11 kW => 2 utenti, non affetti dal problema

Quindi sul nostro campione statistico: 4 utenti su 7 affetti dal problema apparente (ovvero il 60%).

L’escalation

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Forte del manuale Altherma ed in assenza totale di risposte (sia dal Centro Assistenza Tecnica Daikin locale che in mail) ho baldanzosamente tentato di fare escalation (stile “Il Milanese Imbruttito”). Il 12/01/2017 ho aperto un reclamo tramite il sito di Daikin Gruppo.

Incredibilmente il mattino dopo vengo contattato dal responsabile assistenza di Daikin Italia che mi rassicura che verranno a casa mia addirittura dei tecnici dal mitico centro di eccellenza tecnica di Genova ! WOW ! Semplicemente FANTASTICO !

Per quanto piuttosto faticoso accedere all’ascolto.

Arrivano i nostri

image_1222015338_461

Il giorno 17/01/2017 la giornata campale: 2 tecnici dell’assistenza Daikin venuti da Genova ed il responsabile del CAT Daikin della mia zona hanno lavorato sulla mia pompa di calore per buona parte della giornata.

Davvero gentili e preparati. Ero il primo campione da analizzare, per raccogliere dati ed auspicabilmente risolvere il problema degli sbrinamenti costantemente frequenti (aka ogni 25 minuti sempre). Hanno risposto ad ogni mia domanda (usando anche un linguaggio adatto alla mia ignoranza).

Svolte le attività seguenti:

  1. verifica configurazioni unita’ interna
  2. analisi comportamento unita’ esterna mediante raccolta dati con PC – osservati 2 sbrinamenti da 25 minuti
  3. verifica del quantitativo del refrigerante (mediante estrazione dello stesso): riscontrati 1.330 grammi rispetto ai 1.600 grammi previsti per l’unita’ da 6 kW
  4. factory reset unita’ interna per eliminare eventuali “rumori” dovuti a strane configurazioni effettuate dal cliente (me)
  5. aggiunta di circa 20 litri d’acqua nell’accumulo interno (il galleggiante rosso non si vedeva, non anomalo, in 12 mesi e’ possibile)
  6. messa a vuoto dell’unita’ esterna per eliminare eventuale umidità
  7. caricamento nuovo gas nel peso previsto nominalmente (1.600 grammi)
  8. riavvio macchina e monitoraggio per raccolta dati
    appena riavviata 2 cicli defrost da 25 min e poi tutto pulito
    il suono dell’unita’ esterna e’ diventa regolare secondo l’orecchio assoluto del super tecnico di Genova
    la temperatura dell’evaporatore risulterebbe diversi gradi più alta rispetto a prima dell’aggiunta del gas
    la temperatura esterna era salita di 1,5 C rispetto a prima dell’aggiunta del gas
  9. raccomandata la pulizia scambiatore esterno ad inizio stagione (sia invernale che estiva)

Concordiamo di rimanere in contatto nei giorni successivi per:

  • vedere come si comporta la macchina (io)
  • feedback dall’analisi dei dati raccolti sul funzionamento dell’unita’ esterna prima e dopo l’aggiunta del gas (da parte di Daikin Genova e supporto di terzo livello in Belgio)
  • eventuale necessita’ di sostituzione della valvola a 3 vie 3UVDHW per la rumorosità

I risultati “in-discutibili”

Mi bastano purtroppo poche ore dalla partenza dei tecnici ed il calare della temperatura esterna per capire che purtroppo le cose non erano cambiate in modo significativo.

Mai suonare le campane a festa troppo presto. Ho dato libero sfogo alla mia passione per i numeri monitorando in modo iper puntuale gli sbrinamenti per i 7 giorni e traendone statistiche non discutibili:

  • in 7 giorni ci sono stati 174 sbrinamenti ! => la bellezza di 25 sbrinamenti / giorno in media
  • l’intervallo medio tra uno sbrinamento e quello successivo e’ di 44 minuti
  • non ci sono praticamente MAI cicli di sbrinamento distanti oltre 1 ora e 10 minuti
  • l’intervallo tra gli sbrinamenti sembra crescere leggermente col diminuire della temperatura esterna

1485291494 1485291495 1485291496

Purtroppo confrontando questi dati con la documentazione di prodotto (Service Manual Daikin Altherm), l’unica conclusione che posso reiterare e’ che il mio esemplare di HPSU Compact non sia in linea con le specifiche (frequenza sbrinamenti).

Invio questa nuova analisi a Daikin il 24/01/2017.

Il file con tutti i dati defrost_daikin.

La risposta

541

“Premetto che in base ai dati raccolti il suo sistema funziona correttamente, abbiamo inviato info e registrazioni alla casa madre, rimaniamo quindi in attesa di una loro ulteriore conferma, appena ricevuta saremo lieti di condividerla con Lei. Per completezza le segnalo che le informazioni sulla logica di defrost, contenute nel Service Manual da Lei reperito, non riguardano le unità GBS (come la sua RRLQ006CAV3).”

Una riga di risposta, non basata su fatti ma su una auto-dichiarazione, per tutto quanto ho raccontato sopra.

maturit___risultatir375

Qualcosa continua a non tornarmi. E non sono affatto sereno (eufemismo). Vi spiego meglio perché.

Elevata necessita’ di cicli di reintegro ACS

Partiamo dai fatti osservati sugli andamenti degli assorbimenti elettrici:

  • il consumo elettrico totale della HPSU e’ stato di 198 kWh in 7 giorni
  • 174 sbrinamenti in 7 giorni
  • intervallo medio tra gli sbrinamenti di 44 minuti
  • mediamente ogni 6 sbrinamenti e’ necessario un ciclo di reintegro ACS
  • il consumo elettrico di un ciclo ACS e’ di circa 2,0 kWh elettrici

Possiamo ora fare delle assunzioni per fare delle stime:

  • un comportamento ideale prevederebbe, quando necessari, un defrost ogni 2 ore => avremmo avuto 64 defrost in 7 giorni => 11 reintegri ACS in 7 giorni
  • un comportamento medio prevederebbe, quando necessari, un defrost ogni 80 minuti => avremmo avuto 96 defrost in 7 giorni => 16 reintegri ACS in 7 giorni
  • il comportamento effettivo ha avuto 174 defrost in 7 giorni => 29 reintegri ACS in 7 giorni

Quindi:

  • con un comportamento ideale avrei “risparmiato” 18 reintegri ACS in 7 giorni => 36 kWh elettrici
  • con un comportamento medio avrei risparmiato 13 reintegri ACS in 7 giorni => 26 kWh elettrici

Sintesi:

  • comportamento effettivo => 198 kWh elettrici
  • comportamento medio => 172 kWh elettrici => il 13% in meno rispetto al reale
  • comportamento ideale => 162 kWh elettrici => il 18% in meno rispetto al reale

Conclusione: a causa degli sbrinamenti troppo frequenti i consumi elettrici potrebbero essere accresciuti tra il 13% ed il 18% rispetto al necessario.

Attenzione: questo non e’ lo scenario peggiore ! Purtroppo per ora non dispongo di dati sulla riduzione del COP in fase di riscaldamento dovuto ai continui on/off del sistema.

Rumorosità/usura valvole a 3 vie

1485367328

Preferisco lasciarvi ascoltare questo video registrato in prossimità dell’unita’ interna durante uno dei 178 sbrinamenti (mi raccomando di non alzare il volume):

Durante la visita dei tecnici Daikin mi e’ stato detto che questa rumorosità e’ normale. E confermato anche via mail.

Immaginatevi l’unita’ interna posizionata nel vostro armadio in camera da letto come suggeriva una brochure Rotex. Oppure in soggiorno:

img_4861

Ma forse la soluzione migliore per gestire (sfogarsi) gli sbrinamenti e’ questa:

img_4858

Decidete voi la soluzione più adatta.

Discontinuità nel riscaldamento

Volevo far osservare uno dei comportamenti indotti dalle raffiche continue di sbrinamenti da 25 min:

1484858458

Come si vede la sommatoria dei de-frost continui collegata ai tempi lunghi di ripartenza del compressore riduce di molto il tempo operativo effettivo del compressore e quindi di fatto tagliando drasticamente l’energia termica che e’ possibile produrre (pur disponendo di una potenza termico di picco molto più ampia).

Esprimendolo in numeri relativamente all’intervallo 17:31 (primo de-frost) -> 21:05 (quinto defrost) di questo esempio, abbiamo:

  • tempo totale: 3 ore 34 minuti
  • tempo compressore attivo in riscaldamento: 1 ora 32 minuti => 43% del tempo totale

Quindi, nella pratica di questa situazione, la potenza/energia termica viene tagliata del 57% rispetto a quella disponibile ! Per questo la climatica “corretta” non va più e per compensare occorre alzare la temperatura di mandata.

Conclusioni

scimpanze-dubbioso

Questa esperienza mi ha provato come cliente/consumatore. In primis per la difficoltà nell’accedere all’ascolto da parte di una grande azienda multinazionale. In definitiva, vista la risposta, per non essere comunque preso in considerazione.

Nonostante comprenda perfettamente molte logiche lavorando a mia volta in una grande azienda multinazionale.

Trovo invece incredibilmente interessanti e stimolanti le opportunità date dalla rete per mettere a fattor comune l’intelligenza e le competenza di tante persone (intelligenza sociale).

Che concludere per chi ha una pompa di calore o e’ interessato all’acquisto di una pompa di calore ?

Nonostante tutto e’ una scelta molto valida. La scelta deve essere basata sulle caratteristiche a noi necessari ed una azienda che ci garantisca il supporto tecnico. Oltre che per i costi.

Purtroppo gli sbrinamenti invernali sono un fattore assolutamente non trascurabile in inverno e possono portare spiacevoli sorprese. Se la scelta non e’ consapevole.

Dal piccolo dei casi raccolti nei forum, non tutte le Compact paiono affette dal comportamento che ho raccontato. Ma non ho trovato nessun “fortunello” col modello da 6 o kW.

Utenti di altre marche e modelli raccontano di una frequenza degli sbrinamenti molto inferiore alla mia (in alcuni casi di ordini di grandezza).

Quando scegliete una pompa di calore fate una scelta consapevole (chiedete e non accontentatevi di risposte generiche) anche in merito agli sbrinamenti, che d’inverno sono inevitabili e sani. Ma se si esagera …

Comprerei nuovamente Daikin ? Lascio a voi, che avete resistito fino a qui’, decidere la risposta !

Disclaimer

  • tutti i numeri e le mie analisi riportate in questo articolo sono basati sui dati pubblicamente disponibili sul mio sistema di monitoraggio
  • per la redazione di questo articolo non e’ stato fatto alcun maltrattamento su nessun esemplare di sbrinamento precoce

Consumi casa elettrica – Dicembre 2016

Fireworks

In lontananza si sentono ancora i botti per la celebrazione del 2017: momento perfetto per stilare il bilancio dell’anno appena trascorso (soprattutto perché gli ultimi dati erano stati pubblicati ben 3 mesi fa).

L’inverno e’ nel suo pieno ed il mese di dicembre si e’ rivelato quello più freddo da quando faccio il monitoraggio dei dati.

I dati pubblicati sono i consueti (a cui ho aggiunto per leggibilità la differenza tra i parametri climatici interni ed esterni)

  • Esterno
    • temperatura esterna effettiva (misurata con un’unita’ esterna dell’OpenEnergyMonitor)
    • umidità esterna effettiva (misurata con un’unita’ esterna dell’OpenEnergyMonitor)
  • Interno
    • temperatura interna effettiva (misurata con un’unita’ interna dell’OpenEnergyMonitor)
    • umidità interna effettiva (misurata con un’unita’ interna dell’OpenEnergyMonitor)
  • Delta
    • differenza di temperatura effettiva tra interno ed esterno (misurate con OpenEnergyMonitor)
    • differenza di umidità effettiva tra interno ed esterno (misurate con OpenEnergyMonitor)
  • Energia elettrica
    • prodotta dal fotovoltaico
    • consumata complessivamente dalla casa
    • prelevata dalla rete
    • immessa in rete
  • PVGIS
    • produzione di energia elettrica teorica prevista per il fotovoltaico
    • confronto con la produzione effettiva
  • Dettaglio Energia elettrica consumata
    • pompa di calore (che si occupa di riscaldamento, acqua calda sanitaria e raffrescamento)
    • UTA (ventilazione meccanica controllata, deumidifica, eventuale integrazione in riscaldamento/raffrescamento)
    • tutti gli altri consumi elettrici (inclusa la piastra ad induzione della cucina)

dicembre-2016

Come al solito qualche considerazione sui dati:

  • la produzione cumulata del 2016 del fotovoltaico e’ inferiore a quella degli anni precedenti: probabilmente si combinano le fluttuazioni meteo ed il trend di riduzione della produttività dei pannelli fotovoltaici
  • i consumi elettrici “tradizionali” (esclusa PdC ed UTA) sono in aumento: da settembre in poi c’e’ pero’ un inversione di tendenza grazie alla sostituzione di lavatrice e lavastoviglie, per guasto, con modelli più efficienti
  • i consumi estivi UTA e PdC si sono ridotti grazie alla nuova regolazione che, pur garantendo un ottimo comfort, era più efficiente (leggi anche Climatizzazione estiva: too fast too furious)
  • il bilancio tra energia elettrica prelevata ed imessa e’ maggiormente favorevole: mi aspetto che con il saldo SSP del prossimo giugno la spesa netta sara’ inferiore

Segue il grafico di più facile lettura la ripartizione dei consumi tra PdC, UTA ed altri consumi con il confronto con la produzione del fotovoltaico per l’intero 2016:

2016

Possiamo confrontarlo con l’andamento del 2015:

2015

Il mio fotovoltaico sia oggettivamente sotto-dimensionato come già descritto in Casa Elettrica: come dimensionare l’impianto fotovoltaico ?

Stay tuned per un’analisi dei consumi per il riscaldamento rispetto ai dati di progetto !

Rotex HPSU Compact: modalità di funzionamento in dettaglio

ingranaggi-219975

Stimolato da infinite discussioni sugli sbrinamenti, ho provato ad approfondire, anche sperimentalmente, il funzionamento interno della HPSU nelle principali modalità di funzionamento (riscaldamento ambiente, produzione acqua calda e sbrinamento).

Partiamo pero’ dallo schema di dettaglio della macchina, presente sulla documentazione, dove ho volutamente omesso gli elementi non rilevanti per la comprensione del funzionamento:

hpsu

hpsu_1

2 Collegamento acqua fredda
3 Acqua calda
4 Mandata riscaldamento
5 Ritorno riscaldamento
6 Pompa di circolazione
12 Scambiatore di calore per il riscaldamento dell’acqua potabile
13 Scambiatore di calore per il riscaldamento del bollitore o integrazione al riscaldamento
18 Backup-heater elettrico (opzionale)
19 Custodia ad immersione per sonde termiche del bollitore tDHW1 e tDHW2
20 Acqua del bollitore senza pressione
30 Scambiatore di calore a piastre
31 Collegamento refrigerante linea liquido
32 Collegamento refrigerante tubatura del gas
3UVB1 Valvola a 3 vie (circuito generatore di calore interno)
3UV DHW Valvola a 3 vie (acqua calda/riscaldamento)
DS Sensore di pressione
FLS Sonda di temperatura di ritorno e di portata (tR1 / V1)
tDHW1, tDHW2 Sonde di temperatura del bollitore
tR2 Sonda di temperatura del ritorno
tV1, tV2 Sonde di temperatura di mandata
tV,BH Sonda di temperatura di mandata backup-heater

Gli elementi chiave sono le due valvole a 3-vie (3UVB1 e 3UV DHW) che regolano i flussi d’acqua governando il funzionamento del sistema opportunamente pilotate dal software della HPSU:

Valvola Indicatore Riscaldamento Acqua calda
3UVB1 BPV 0% (Pos. B) 100% (Pos. A)
3UV DHW PosMix 0% (Pos. A) 100% (Pos. B)

Riscaldamento ambientale

Il sistema si trova nella condizione in cui il mandata e ritorno del riscaldamento vanno in diretta sullo scambiatore a piastra, mediante la pompa di circolazione (in arancione il flusso attivo):

hpsu_risc

Produzione acqua calda

Il sistema si trova nella condizione in cui lo scambiatore a piastra invia tutto il calore prodotto verso la serpentina di riscaldamento del bollitore mediante la pompa di circolazione (in arancione il flusso attivo):

hpsu_acs

Sbrinamento

Questa e’ la modalità più ostica alla comprensione perché scarsamente documentata e negli incubi peggiori di ogni possessore di pompa di calore (magari preoccupandosi anche più del dovuto).

Il manuale ci dice solamente che “viene acquisito calore dal bollitore dell’acqua calda e, se necessario, viene azionato il backup-heater. A seconda del fabbisogno di calore per lo sbrinamento, il riscaldamento del circuito di riscaldamento diretto può essere interrotto brevemente durante la procedura di sbrinamento. Entro 8 minuti il sistema torna al funzionamento normale”.

Suggerisco a chi non lo avesse ancora fatto, di leggere i miei articoli precedenti su questo argomento:

Riscaldamento invernale e pompa di calore aria-acqua: attenzione agli sbrinamenti

Rotex HPSU Compact: come funziona lo sbrinamento ?

Ho voluto pero’ approfondire la logica di funzionamento interno, monitorando con attenzione il funzionamento delle due valvole a 3-vie durante un ciclo di sbrinamento:

Con certosina pazienza ho rilevato dai due video i valori della posizione delle valvole a 3-vie e dello stato del backup-heater (EHS), arricchendoli poi con il dato della potenza elettrica assorbita dalla HPSU ottenendo inaspettatamente un grafico chiaro:

defrost

Una descrizione sommaria e’ la seguente:

  • il backup-heater, se disponibile, viene acceso immediatamente (per quanto il suo contributo possa essere estremamente limitato visto il tempo disponibile)
  • il grosso del lavoro di sbrinamento viene svolto dall’accumulo, per quanto ci sia il contributo del backup-heater e del ritorno del radiante
  • la mandata al radiante viene interrotta (nell’esempio l’equivalente di 3 minuti)

Un punto di attenzione importante: quella riportata sopra e’ l’insieme di due rilevazioni puntuali di funzionamento e non può essere considerata come il comportamento in generale ed in tutti i casi.
La logica e’ alquanto sofisticata e comandata dal software della HPSU !

Un punto molto discusso in alcuni forum e’ sulla sorgente di calore utilizzata per fare lo sbrinamento: ci potrebbero essere delle condizioni in cui il calore non venga prelevato integralmente dall’accumulo ma anche accedendo al pavimento radiante. Purtroppo non ho evidenze sperimentali a supporto.

Purtroppo non dispongo di dati relativi al funzionamento dell’unita’ esterna, ma in linea di massima ipotizzo che:

  • il compressore continui a girare nella fase iniziale invertendo il ciclo e provvedendo allo scioglimento della brina
  • la ventola si attivi nella parte finale per completare l’opera di scioglimento

Ancora una volta ricordate di lasciare sempre la produzione di acqua calda attiva in modo che gli sbrinamenti non possano mai ridurre troppo la temperatura del bollitore e mandare in blocco la macchina.