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Una serie di articoli che raccontano la mia esperienza pratica con la pompa di calore Daikin HPSU Compact.

Curva climatica pompa di calore Daikin

Curva climatica pompa di calore Daikin

18 Repliche

Per il riscaldamento invernale ci sono due opzioni possibili, ciascuna con i propri vantaggi e svantaggi, per la regolazione della temperatura nominale di mandata: curva climatica e mandata fissa. Vediamo come far funzionare la curva climatica con la pompa di calore Daikin.

Curva climatica pompa di calore Daikin HPSU Compact

Partiamo dalla macchina che utilizzo da qualche anno e con la descrizione di curva climatica nel manuale della pompa di calore Daikin HPSU Compact:

Con la curva di riscaldamento la temperatura di mandata viene adeguata in base alla rispettiva temperatura esterna a seconda del tipo di edificio.

La pendenza delle curve di riscaldamento descrive in generale il rapporto fra il cambiamento della temperatura di mandata e il cambiamento della temperatura esterna.

La curva di riscaldamento è valida entro i limiti della temperature minima e massima impostati per il relativo circuito di riscaldamento.

In apparenza tutto chiaro ma attenzione ad un concetto espresso in modo tale da generare fraintendimenti: la temperatura nominale di mandata dipende dalla temperatura esterna ed anche dal valore nominale di temperatura ambientale.

Di fatto la curva climatica di riscaldamento, intesa come algoritmo regolazione della temperatura nominale di mandata, cambia secondo due parametri presenti nella configurazione della macchina)

  • la pendenza della curva climatica di riscaldamento
  • la posizione (o scorrimento) della curva denominato valore nominale di temperatura ambientale

E’ quindi necessario fare chiarezza assoluta su questa denominazione un po’ fuorviante:: il valore nominale di temperatura ambiente non c’entra assolutamente nulla col valore di temperatura interna a cui un termostato fa accendere il riscaldamento ma è semplicemente uno dei due parametri di configurazione della curva climatica.

Detto in altre parole potreste trovarvi in queste condizioni normalissime di funzionamento ma contro-intuitive rispetto al termine di valore nominale temperatura ambientale:

  • la temperatura interna è maggiore del valore nominale di temperatura ambiente ed il compressore esterno è acceso
  • la temperatura interna è inferiore del valore nominale di temperatura ambiente ed il compressore esterno è spenta

Nota: il compressore esterno, in modalità di riscaldamento invernale con pompa di circolazione attiva, si accende quando la differenza tra la temperatura di mandata e la temperatura di ritorno e’ superiore ad un certa soglia di circa 3 ºC / 4 ºC.

Leggi anche il mio articolo sula Curva climatica e pompa di calore.

Modello matematico curva climatica pompa di calore Daikin HPSU Compact

Per aiutarmi nelle regolazioni, mi sono creato un modello delle curve presenti sul manuale rappresentando delle possibili configurazioni (che ho provato nel mio caso) con differenti coppie dei parametri valore nominale temperatura ambiente (ad es. T-Ambiente 1) e Curva riscaldamento:

Vi prego di notare dal grafico della curva climatica della mia pompa di calore Daikin HPSU Compact:

  • oltre a posizione e pendenza della curva climatica, ci sono anche due parametri importanti come Min T-Flow e Max T-Flow che servono, questa volta intuitivamente, a limitare il valore minimo e massimo della temperatura di mandata del circuito
  • a parità di temperatura esterna, modificando i parametri la temperatura di mandata può variare moltissimo !

Questo modello è presente nel file contenete le configurazioni presente alla pagina Configurazione HPSU e LET.

Velocità di adeguamento della curva climatica pompa di calore Daikin HPSU Compact

La regolazione con curva climatica nella pompa di calore Daikin HPSU Compact prevede anche la possibilità di configurare la velocità con la quale la temperatura di mandata viene adeguata alla temperatura esterna.

Questo è particolarmente importante perché il livello di isolamento della nostra abitazione (per essere precisi la sua inerzia termica):

  • in una casa poco isolata, la temperatura interna varia molto velocemente seguendo subito la temperatura esterna (diciamo minuti o ore per semplicità)
  • con un ottimo isolamento invece la variazione di temperatura all’interno è molto più lenta (semplificando diciamo ore o giorni)

Per fare questo la pompa di calore applica l’algoritmo di curva climatica utilizzando un valore medio della temperatura esterna calcolato su una finestra temporale che deve essere dunque adeguata al livello di isolamento:

  • casa molto isolata: intervallo di molte ore
  • casa poco isolata: in tempo reale (intervallo sostanzialmente nullo)

La curva climatica pompa di calore Daikin HPSU Compact prevede il parametro di configurazione Livello Isolamento con cui è possibile impostare il di coibentazione dell’edificio riscaldato influenzando la curva di riscaldamento ed i tempi di riscaldamento. I valori possibili sono:

  1. Off
  2. Scarso
  3. Normale
  4. Buono
  5. Ottimo

Configurazione curva climatica pompa di calore Daikin HPSU Compact

Per accedere alla configurazione dei parametri relativi al riscaldamento con regolazione della temperatura di mandata con curva climatica pompa di calore Daikin HPSU Compact occorre:

  • portare il Selettore sulla posizione Configurazione
    • scegliere il livello Config. Circ. Risc.
    • impostare il parametro Livello Isolamento
    • selezionare il sottolivello riscaldare
    • impostare i parametri Min T-Flow, Max T-Flow e Curva riscaldamento
  • portare il Selettore sulla posizione Val Temp Giornata
    • impostare i parametri T-Ambiente 1, T-Ambiente 2 e T-Ambiente 3
  • portare il Selettore sulla posizione Val Temp Notte
    • impostare il parametro T-Riduzione
LIVELLO
SOTTO-LIVELLO		PARAMETROVALOREDESCRIZIONE
Config. Circ. Risc.Livello Isolamento0 - offCoibentazione edificio che influenza la velocità di adeguamento della curva climatica rispetto alla T esterna:
0: off, 1: scarso, 2: normale, 3: buono, 4: ottimo
Config. Circ. Risc. - riscaldareMax T-Flow31 °CLimite superiore temperatura nominale di mandata.
Vale sia per curva climatica che mandata fissa.
Config. Circ. Risc. - riscaldareMin T-Flow25 °CLimite inferiore temperatura nominale di mandata.
Vale sia per curva climatica che mandata fissa.
Config. Circ. Risc. - riscaldareTemp. Mandata giorno31 °CTemperatura nominale di mandata fissa durante il periodo di accensione (modalità "Automatico 1", "Automatico 2", "riscaldare", "Raffreddare").
Config. Circ. Risc. - riscaldareTemp. Mandata notte31 °CTemperatura nominale di mandata fissa durante il tempo di riduzione (modalità "Automatico 1", "Automatico 2", "Ridurre").
Config. Circ. Risc. - riscaldareCurva riscaldamento0,5Pendenza curva climatica.
T-Ambiente 118,0 °CValore nominale, durante il periodo di accensione, della temperatura ambientale per curva climatica ("riscaldare", "Raffreddare" e 1° ciclo accensione di [Automatico 1], [Automatico 2]).
T-Ambiente 219,5 °CValore nominale, durante il periodo di accensione, della temperatura ambientale per curva climatica (2° ciclo accensione di [Automatico 1], [Automatico 2]).
T-Ambiente 320,5 °CValore nominale, durante il periodo di accensione, della temperatura ambientale per curva climatica (3° ciclo accensione di [Automatico 1], [Automatico 2]).
T-Riduzione19,0 °CValore nominale, durante il periodo di riduzione, della temperatura ambientale per curva climatica ([Automatico 1], [Automatico 2]).

Curva climatica pompa di calore Daikin Altherma 3

Passiamo a vedere le differenze pratiche presenti nella curva climatica della pompa di calore Daikin Altherma 3 che prevede due opzioni di configurazione:

  • curva a 2 punti
  • curva con pendenza-sfalsamento

Curva a 2 punti

La curva viene definita mediante una coppia di set-point (X1, Y1) e (X2, Y2) dove:

  • X è la temperatura esterna
  • Y è la temperatura di mandata
Curva climatica pompa di calore Daikin Altherma 3 – impostazione a due punti

E’ possibile configurare in modo distinto la curva climatica della pompa di calore Daikin Altherma 3 per:

  • Riscaldamento della zona principale o della zona aggiuntiva
  • Raffrescamento della zona principale o della zona aggiuntiva
  • Acqua calda sanitaria

Curva con pendenza-sfalsamento

In alternativa, in modo molto simile alla HPSU Compact, è possibile definire la curva climatica della pompa di calore Daikin Altherma 3 in base alla sua pendenza ed al suo sfasamento:

Curva climatica pompa di calore Daikin Altherma 3 – impostazione pendenza-sfasamento

Configurazione curva climatica pompa di calore Daikin Altherma 3

Per attivare la curva climatica dovrete:

  • selezionare Zona Principale
  • selezionare Modo setpoint
  • impostare su Riscaldamento con curva climatica, raffreddamento a punto fisso oppure Dipendente da condizioni meteorologiche (curva climatica)

Per impostare la tipologia di curva climatica di riscaldamento (a 2 punti o pendenza-sfalsamento):

  • selezionare Zona Principale
  • selezionare Tipo di curva climatica
  • impostare su 2 punti oppure Offset-pendenza

Per modificare i parametri della curva climatica di riscaldamento:

  • selezionare Zona Principale
  • selezionare Curva climatica per il riscaldamento

Leggi anche il mio articolo sulla pompa di calore aria acqua Daikin Altherma 3.

Suggerimenti sulla curva climatica pompa di calore Daikin

Ma veniamo ora a qualche suggerimento pratico per regolare con successo la curva climatica della pompa di calore Daikin:

  • al primo inverno cominciate con la mandata fissa:
    • individuate qualitativamente i valori di temperatura di mandata necessari per la vostra abitazione per garantire un comfort accettabile
    • a fine autunno ed inizio primavera, grazie alle temperature esterne più miti, userete una valore di temperatura di mandata più basso
    • in pieno inverno, nei mesi di dicembre e gennaio, servirà invece la temperatura di mandata massima
  • impostate da subito dei valori limite di temperatura di mandata, i parametri Min T-Flow e Max T-Flow, onde proteggervi dagli errori di regolazione in fase di apprendimento
  • siate pazienti: ci vuole almeno un inverno intero per trovare la curva climatica perfetta (ed unica) per coprire l’intera stagione invernale
  • partite da valori di temperatura di mandata più elevati del necessario onde evitare il rischio di raffreddare troppo la vostra abitazione (ci potrebbero volere dei giorni per recuperare) e poi scendete man mano
  • puntate ad avere  la minima temperatura di mandata necessaria, compatibile con le vostre necessita’, per poter ottimizzare i consumi elettrici
  • quando le temperature esterne sono elevate e’ inutile scendere troppo con la temperatura di mandata poiché anche la modulazione del compressore non può scendere sotto certi valori (si otterrebbero comunque una serie di on-off anziché un funzionamento continuativo)

Ma ora diciamo tutta la verità: sto ancora cercando la mia curva climatica perfetta !

Leggi tutti i miei articoli su Daikin HPSU Compact:

Produzione ACS con pompa di calore la mia esperienza pratica

47 Repliche

Scopri come funziona la produzione acqua calda sanitaria (ACS) con pompa di calore utilizzando come esempio la Daikin HPSU Compact. La mia esperienza pratica su dimensionamento serbatoio accumulo ACS pompa di calore e programmazione nell’utilizzo quotidiano.

Produzione ACS con pompa di calore

Una pompa di calore, a differenza di una tradizionale caldaia a metano, non è in grado di effettuare la produzione ACS in modo diretto ed istantaneo. Sul mercato non troverete mai una pompa di calore senza accumulo per la produzione di acqua calda sanitaria.

Questo limite fisico è determinato principalmente dalla potenza termica che sarebbe necessaria alla pompa di calore per la produzione acqua calda sanitaria (ACS) istantanea.

Vediamo concretamente, immaginando di fare una doccia, quale sarebbe la potenza termica necessaria per la produzione istantanea di ACS con una pompa di calore:

  • temperatura acqua potabile: 12,5 ºC
  • temperatura acqua calda: 42,5 ºC
  • portata acqua calda: 10 litri/min = 600 litri/ora
  • potenza termica = 1,163 * portata * salto termico = 1,163 * 600 * (42,5 – 12,5) = 21 kW

Sarebbe del tutto antieconomico utilizzare una macchina enorme per erogare tutta questa potenza termica solo per pochi minuti al giorno. Ovviamente c’è una soluzione.

Si ricorre all’adozione di un serbatoio di accumulo ACS con la pompa di calore, in modo abbinato o integrato, che accumula in modo graduale il calore prodotto ad una potenza limitata per rilasciarlo successivamente in modo brusco ed immediato durante la produzione ACS con pompa di calore.

Leggi anche il mio articolo su Accumulo termico e dispersione pompa di calore.

Produzione acqua calda sanitaria ed accumulo ACS con pompa di calore

L’accumulatore o accumulo ACS di una pompa di calore è una combinazione di un serbatoio di accumulo di acqua calda e di uno scaldacqua istantaneo. L’acqua sanitaria da riscaldare viene convogliata e riscaldata attraverso uno scambiatore di calore ad alte prestazioni separato in acciaio inox.

L’acqua potabile circola in uno scambiatore di calore ad alte prestazioni in acciaio inossidabile a lunga durata separato rimanendo così perfettamente igienica.

Nella foto seguenti del serbatoio di accumulo ACS della mia pompa di calore Daikin HPSU Compact e della pompa di calore Panasonic Aquarea sono ben visibili le serpentine di scambio:

  • Daikin HPSU Compact
  • Panasonic Aquarea
Serbatoio accumulo ACS pompa di calore
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Dimensionamento serbatoio di accumulo ACS pompa di calore

Per il dimensionamento del serbatoio di accumulo ACS pompa di calore in modo rapido si possono usare delle tabelle di riferimento che tengono conto dei seguenti parametri:

Periodo di piccoPeriodo con maggior consumo di ACS
Consumo di ACS di piccoVolume di ACS consumata nel picco
Tempo preriscaldamentoTempo per riscaldare l’acqua fredda fino al set-point di T accumulo ACS
T acqua freddaSi può assumere 10÷12°C al Nord, 12÷15°C al Centro e 15÷18°C al Sud
T ACSSi può considerare 40°C
T accumulo ACSDipende da diversi fattori, in particolare:
- compresso con le dimensioni
- limitare eventuali corrosioni/depositi di calcare (oltre i 60°C)
- impedire lo sviluppo di batteri

Per semplicità ci sono questi riferimenti per la capacità dell’accumulo termico:

  • Abitazione con un un bagno: 260 litri
  • Abitazione con due bagni: 340 litri

I principali modelli di pompa di calore con produzione ACS (acqua calda sanitaria) e serbatoio di accumulo integrato presenti sul mercato hanno proprio quelle taglie:

  • Panasonic Aquarea All in One: 185 litri
  • Mitsubishi Hydrotank: 200 litri
  • Daikin Altherma 3: 1280, 230, 300 o 500 litri

Passiamo ad un esempio concreto considerando l’accumulo ACS della mia pompa di calore Daikin HPSU Compact e valutando:

  • il volume di ACS erogabile senza necessità di riscaldare nuovamente l’acqua fredda (reintegro), dipendente principalmente dalla capacità dell’accumulo ACS della pompa di calore
  • il tempo necessario per reintegrare l’ACS consumata con un bagno, dipendente principalmente dalla potenza termica della pompa di calore
  • il tempo necessario per reintegrare l’ACS consumata con una doccia
Capacita'
accumulo		Potenza pompa di calore4 kW8 kW16 kW
300 litriQuantità acqua calda senza reintegri (prelievo 12 litri/min)184 litri153 litri
Tempo reintegro 140 litri (un bagno)90 min45 min
Tempo reintegro 90 litri (una doccia)55 min30 min
500 litriQuantità acqua calda senza reintegri (prelievo 12 litri/min)364 litri318 litri
Tempo reintegro 140 litri (un bagno)45 min25 min
Tempo reintegro 90 litri (una doccia)30 min17 min

Come si vede la combinazione della capacità di accumulo ACS e potenza della pompa di calore determinano di fatto il comfort raggiungibile nella produzione acqua calda sanitaria.

Parlando sempre di comfort, ovviamente la temperatura effettiva nella produzione acqua calda sanitaria non potrà mai superare quella corrente dell’accumulo ACS della pompa di calore.

Con l’accumulo ACS della pompa di calore Panasonic Aquarea o Mitsubishi il risultato non sarebbe molto diverso.

La mia raccomandazione è, se possibile, di non lesinare con il dimensionamento dell’accumulo ACS della pompa di calore per le ragioni seguenti:

  • la vostra famiglia potrebbe malmenarvi se dovesse fare la doccia fredda
  • un accumulo di dimensioni maggiori può operare ad una temperatura inferiore e quindi migliorando l’efficienza della pompa di calore
  • se l’accumulo termico viene utilizzato anche per gli sbrinamenti invernali, come nella pompa di calore Daikin HPSU Compact, una dimensione maggiore limiterà la frequenza reintegro e le conseguenti interruzioni al riscaldamento

Un altro elemento molto importante in inverno è il meccanismo con cui la pompa di calore effettua gli eventuali sbrinamenti: nel caso della pompa di calore Daikin HPSU Compact l’energia termica viene proprio prelevata dall’accumulo termico.

Nel caso non lo avessi ancora fatto, puoi leggere Daikin HPSU Compact: come funziona lo sbrinamento ?.

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Limiti produzione ACS con pompa di calore

Se la programmazione della produzione ACS con pompa di calore non è accorta, potremmo rischiare di rimanere addirittura al freddo.

Ad esempio nel manuale della pompa di calore Daikin HPSU Compact viene indicato chiaramente che per ragioni di sicurezza il funzionamento è impedito quando la temperatura esterna è < 12 °C e contemporaneamente la temperatura del bollitore è < 30 ºC. Tenetelo sempre a mente nel caso vogliate avventurarvi in un’ottimizzazione spinta riducendo al minimo il set-point di temperatura dell’accumulo ACS pompa di calore.

Ricordo anche che normalmente in una pompa di calore la produzione ACS ha la priorità rispetto al riscaldamento: punto di attenzione in inverno, particolarmente nel caso che pensiate di limitare troppo gli orari di possibili di funzionamento del riscaldamento.

Tralascio il caso di utilizzo della resistenza elettrica come backup perché in tutte le mie prove si è rivelato uno strumento davvero meno efficiente rispetto all’utilizzo del compressore dell’unità esterna.

Sicuramente il bakcup heater può essere utile in emergenza in caso di dimensionamento troppo risicato della vostra pompa di calore in presenza di freddo estremo: finora sono perfettamente sopravvissuto senza ! E normalmente i tecnici con troppa esperienza con le caldaie tendono a sovradimensionare la pompa di calore

Tutte queste considerazioni valgono anche nel caso in cui utilizziate funzionalità di autoconsumo del fotovoltaico tipo lo Smart Grid (che non fa altro che aumentare i set-point di programmazione di produzione ACS e riscaldamento della pompa di calore). Potreste anche leggere il mio articolo su Smart Grid Daikin: pompa di calore più fotovoltaico.

Configurazione produzione ACS con pompa calore Daikin HPSU Compact

Veniamo ora a descrivere i (pochi) parametri di programmazione relativi alla produzione ACS con pompa di calore Daikin HPSU Compact: la logica è comunque simile per qualsiasi altro modello

E’ possibile definire fino a tre set-point di temperatura dell’accumulo T-ACS nom 1, T-ACS nom 2 e T-ACS nom 3 su tre intervalli temporali.

La pompa di calore Daikin HPSU Compact cerca di regolare il valore di temperatura dell’accumulo termico sul set-point corrente (T-ACS nom x) con un’isteresi definita dal parametro HP Isteresi TDHW.

Detto in altre parole (sempre nel caso di non utilizzo della resistenza elettrica di backup):

  • fino a quando l’accumulo termico si trova ad una temperatura superiore a T-ACS nom x – HP Isteresi TDHW non viene fatta nessuna azione
  • quando la temperatura dell’accumulo ACS della pompa di calore scende sotto il set-point corrente – meno l’isteresi, l’unità esterna si accende (oppure interrompe riscaldamento in corso) avviando la produzione acqua calda sanitaria)
  • quando la temperature dell’accumulo ACS della pompa di calore raggiunge il set-point corrente l’unità esterna ritorna nello stato precedente spegnendosi oppure ritorna ad alimentare il circuito di riscaldamento

Esistono anche due ulteriori parametri ancillari:

  • Max DHW loading time: definisce l’intervallo massimo di produzione ACS della pompa di calore (serve in inverno per evitare di bloccare per troppo tempo il riscaldamento)
  • DHW Off Time: definisce l’intervallo minimo tra due cicli consecutivi di produzione ACS della pompa di calore (serve in inverno per evitare di bloccare per troppo tempo il riscaldamento)

Direi che siamo pronti a ricordare un ultimo aspetto, particolarmente importante d’estate: i limiti di funzionamento della pompa di calore Daikin HPSU Compact.

In buona sostanza in presenza di temperatura esterne anche non particolarmente elevate, la sola unità esterna non è in grado di raggiungere temperature di accumulo ACS troppo elevate.

In questo caso, in cui magari vogliate fare autoconsumo fotovoltaico, potreste attivare la resistenza elettrica. Con lo scambio sul posto ed un fotovoltaico sotto-dimensionato come nel mio caso non risulta conveniente.

Nella pagina Configurazione HPSU e LET trovate la mia configurazione corrente aggiornata.

Spero di non essermi dimenticato nulla di importante e che ora possiate considerare serenamente la produzione ACS con pompa di calore.

Letti tutti i miei articoli su Pompa di calore:

Consumo pompa di calore: quanto consuma una pompa di calore?

62 Repliche

Quanto consuma una pompa di calore nella realtà ? Scopri il consumo pompa di calore effettivo della mia Daikin HPSU Compact. Potrai fare un calcolo consumo elettrico pompa di calore nel tuo caso e stimare i consumi pompa di calore futuri.

Vuoi ridurre i consumi della tua pompa di calore o della tua caldaia a metano ? Leggi subito Termostato WiFi BTicino, tado, Netatmo, Next: miglior termostato intelligente.

Per scoprire quanta elettricità consumi effettivamente leggi Misuratore consumi elettrici wireless o con presa ?

Componenti di quanto consuma una pompa di calore

In generale le principali componenti che contribuiscono ai consumi pompa di calore sono i seguenti:

  • unità esterna, con compressore e ventilatore, che rappresenta ovviamente di gran lunga la componente più grande essendo l’elemento che col suo lavoro produce di fatto il calore estraendolo dall’aria
  • pompa di circolazione, che muovono l’acqua nel sistema di distribuzione termica (pavimento radiante, termosifoni, ventilconvettori), sono piccole ma non trascurabili
  • elettronica di controllo: opera, per quanto con consumi marginali, anche quando il sistema è in stand-by rispetto alle esigenze momentanee di riscaldamento, raffrescamento, acqua calda sanitaria

Per cominciare a capire come calcolare quanto consuma una pompa di calore vediamo con un esempio pratico i dati misurati relativi ad una giornata di dicembre caratterizzata da un temperatura media esterna di 2,4 ºC:

  • la pompa di circolazione ha assorbito mediamente 47 W su 11 ore di funzionamento, pari a 0,52 kWh/giorno
  • la pompa di calore in stand-by ha assorbito mediamente 27 W sulle 24 ore, pari a 0,65 kWh/giorno
  • il consumo elettrico pompa di calore totale è stato pari a 18,0 kWh/giorno

Da questo calcolo di quanto consuma una pompa di calore si conferma che il contributo di pompa di circolazione ed elettronica di controllo ai consumi pompa di calore è marginale per quanto non trascurabile: rispettivamente del 3% e del 3,6%. In giornate più fredde tale peso è ovviamente inferiore.

Consumi pompa di calore misurati

Il mese di gennaio è stato il primo realmente rigido da quando utilizzo la mia pompa di calore aria acqua Daikin HPSU Compact per riscaldare la mia casa elettrica:

Sfrutteremo dunque questo consumo pompa di calore importante utilizzando le informazioni seguenti per calcolare quanto consuma pompa di calore ed utilizzando questi dati:

  • monitoraggio consumo elettrico pompa di calore e temperature interne/esterne
  • attestato di certificazione energetica dell’edificio (ACE)

e tentare di confrontare il consumo pompa di calore nominale con quelle effettivo. La maggior parte delle conclusioni sono generalizzabili come calcolo consumo elettrico pompa di calore di una qualsiasi marca.

Questo articolo è un po’ più lungo del solito ma vi suggerisco di leggerlo tutto perché ci saranno delle sorprese succulente e capirete quanto consuma una pompa di calore nella realtà !

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Consumo pompa di calore e dati effettivi misurati

Il primo passo per stabilire quanto consuma una pompa di calore è quello di rilevarne il consumi elettrico pompa di calore effettivo.

L’andamento dei dati relativi a tre inverni consecutivi è il seguente:

MeseT Esterna
(°C)		T Interna
(°C)		Consumo Pompa di
Calore (kWh/mese)
dic-145,320,2480
gen-153,319,6560
feb-154,119,6435
mar-159,420,1217
apr-1514,521,0106
ott-1513,221,1105
nov-157,920,3276
dic-155,020,1455
gen-163,019,7548
feb-166,420,1310
mar-168,920,4227
apr-1615,621,071
ott-1612,821,6113
nov-167,920,7262
dic-162,820,6608
gen-170,421,4810
feb-175,621,7382
mar-1710,721,8165

Grazie alla possibilità di misurare in modo autonomo differenti carichi elettrici, dispongo dei dati effetti di consumo elettrico relativi a:

  • pompa di calore (riscaldamento, acqua calda sanitaria e raffrescamento)
  • unita’ di trattamento aria (ventilazione meccanica controllata e deumidifica estiva)
  • tutte gli altri apparecchi elettrici (incluso il piano di cottura ad induzione)

ed anche della misura effettiva di temperatura esterna ed interna della mia abitazione.

Ho evidenziato i dati relativi ai mesi di dicembre e gennaio che chiaramente coincidono con il periodo più rigido dell’inverno ed i consumi della pompa di calore aria acqua maggiori.

Se vuoi realizzare anche tu un sistema di monitoraggio consumi elettrici come il mio leggi anche il mio articolo Misuratore di consumo elettrico 4-Noks Elios4you e OpenEnergyMonitor.

Consumo pompa di calore per riscaldamento e Attestato di Certificazione Energetica

Utilizzando i dati dei fabbisogni energetici previsti nel mio Attestato di Certificazione Energetica (ACE) abbiamo i dati necessari da confrontare con il consumo pompa di calore effettivo e fare il calcolo di quanto consuma una pompa di calore nella realtà.

L’efficienza energetica per il mio edificio è la seguente:

PARAMETROVALORE
ProvinciaPavia
ComuneVigevano
Periodo di attivazione dell’impianto15-ott ÷ 15-apr
Gradi Giorno2.544 GG
Superficie utile114 m²
Fabbisogno annuo di energia termica
Climatizzazione invernale (ETH)66 kWh/m²a
Acqua calda sanitaria (ETW)19 kWh/m²a

Alla pagina Casa Elettrica Informazioni potete trovare tutti i dettagli.

Quanto consuma una pompa di calore effettivamente

Conoscendo le temperature interne ed esterne medie mensili possiamo facilmente stimare i fabbisogni termici del mese proiettando i dati della certificazione energetica dell’edificio:

  • Fabbisogno termico riscaldamento = ETH * Superficie Utile * Giorni Mese * (T interna media – T esterna media) / Gradi Giorno
  • Fabbisogno termico acqua calda sanitaria = ETW * Superficie Utile * Giorni Mese / 365

Mi preme rimarcare che questa proiezione assume che i dati di efficienza energetica dell’attestato di certificazione siano perfettamente in linea con quelli effettivi.

Se vuoi approfondire queste formule apparentemente complesse puoi leggere Dimensionamento pompa di calore aria acqua semplice.

Applicando questa formula all’intera stagione invernale su base mensile possiamo:

  • ottenere il fabbisogno termico effettivamente atteso ciascun mese
  • confrontare il fabbisogno termico atteso con il consumo pompa di calore elettrico effettivo
  • ottenere un valutazione del coefficiente di prestazione effettivo della mia pompa di calore aria acqua Daikin HPSU Compact

I coefficienti di prestazione (COP) ottenuti, ovvero il rapporto tra energia termica stimata ed energia elettrica misurata, risultanti non sembrano particolarmente esaltanti nei mesi più rigidi.

Mettiamoli a confronto con i dati nominali della nostra pompa di calore aria acqua.

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Dati nominali consumo pompa di calore per riscaldamento Daikin HPSU Compact

La documentazione del produttore indica quanto consuma una pompa di calore sulla base di test di laboratorio in condizioni standard secondo la normativa EN 14511 (PRESTAZIONI AI CARICHI PARZIALI UNITA’ A BASSA TEMPERATURA RRLQ/RVLQ/ERLQ E ALTA TEMPERATURA RRRQ/ERRQ – 12/09/2013) ovvero i COP dichiarati dal produttore.

Riporto per comodità solo i dati nominali di consumo pompa di calore rilevanti per il mio modello di unità esterna RRLQ 006, dove HC rappresenta la capacità termica nelle condizioni di funzionamento specifiche:

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 incluso anche il consumo elettrico della pompa di circolazione

Quanto consuma una pompa di calore nominalmente ed effettivamente

Per essere più preciso, 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 estrapolazione del COP nominale la più precisa possibile e quindi dare una valutazione del coefficiente di prestazione nominale estremamente 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 acqua calda sanitaria sia concentrata 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 pompa di calore Daikin HPSU Compact 6kW;

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:

Vediamo anche il grafico dei COP nominali corrispondenti:

Disponendo di dati dei consumi pompa di calore elettrici non distinti tra riscaldamento e produzione acqua calda sanitaria, il COP atteso e’ determinato pesando i coefficienti di performance nominali per riscaldamento e produzione acqua calda sanitaria sui rispettivi fabbisogni termici:

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

Ecco il risultato del calcolo di quanto consuma una pompa di calore dove ho ordinato in base alla temperatura esterna media ed evidenziato in giallo le colonne con i dati chiave:

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Consumi pompa di calore Daikin nella realtà

Se non ho commesso errori grossolani, da questa valutazione emergono i consumi pompa di calore effettivi della mia Daikin HPSU Compact:

  1. parrebbe che sul mio sistema, il coefficiente di prestazione effettivo sia inferiore anche del 35% / 40% rispetto a quello nominale (dichiarato dal produttore) nei mesi più freddi (e che quindi richiedono più energia)
  2. E’ 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%

Ricordo nuovamente che queste conclusioni sono basate sull’assunzione che i dati di efficienza energetica dell’attestato di certificazione siano perfettamente in linea con quelli effettivi del mio edificio.

Non e’ che forse questi consumi pompa di calore c’entra qualcosa con quanto ho riscontrato in Defrost Daikin: una scelta consapevole ?

Consumo pompa di calore: quanto consuma una pompa di calore ?

Proviamo a rappresentare i dati della tabella precedente in un diagramma di più facile lettura:

La sostanza non cambia: i dati nell’ovale arancione racchiudono temperature esterne sotto i 4 ºC / 5 ºC dove il coefficiente di prestazione effettivo si riduce drammaticamente rispetto a quella previsto nominalmente e quindi il consumo pompa di calore schizza verso l’alto !

Non sono certo che questi risultati sorprendenti relativi al mio modello di pompa di calore Daikin HPSU Compact possano essere generalizzati ad altri modelli o produttori per dire quanto consuma una pompa di calore veramente: sicuramente c’è un’anomalia che Daikin dovrebbe risolvermi o almeno spiegarmi.

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Leggi tutti i miei articoli sulla Pompa di calore:

Daikin HPSU Compact pompa di calore Daikin come funziona

50 Repliche

Pompa di calore Daikin come funziona: scoprilo nel dettaglio ed in parole semplici grazie alla mia esperienza pluriennale con la Daikin HPSU Compact in modalità riscaldamento ambiente, produzione acqua calda sanitaria e sbrinamento.

Vuoi vedere direttamente come fare la configurazione ? Leggi Daikin HPSU Compact configurazione in dettaglio per tutti.

Schema di funzionamento pompa di calore aria acqua Daikin HPSU Compact

Partiamo dallo schema di dettaglio della Daikin HPSU Compact dove ho volutamente omesso gli elementi non rilevanti per capire pompa di calore Daikin come funziona:

Legenda:

2Collegamento acqua fredda
3Acqua calda
4Mandata riscaldamento
5Ritorno riscaldamento
6Pompa di circolazione
12Scambiatore di calore per il riscaldamento dell'acqua potabile
13Scambiatore di calore per il riscaldamento del bollitore o integrazione al riscaldamento
18Backup-heater elettrico (opzionale)
19Custodia ad immersione per sonde termiche del bollitore tDHW1 e tDHW2
20Acqua del bollitore senza pressione
30Scambiatore di calore a piastre
31Collegamento refrigerante linea liquido
32Collegamento refrigerante tubatura del gas
3UVB1Valvola a 3 vie (circuito generatore di calore interno)
3UV DHWValvola a 3 vie (acqua calda/riscaldamento)
DSSensore di pressione
FLSSonda di temperatura di ritorno e di portata (tR1 / V1)
tDHW1, tDHW2Sonde di temperatura del bollitore
tR2Sonda di temperatura del ritorno
tV1, tV2Sonde di temperatura di mandata
tV,BHSonda di temperatura di mandata backup-heater

I componenti chiave del sistema sono le due valvole a 3-vie (3UVB1 e 3UV DHW) che regolano i flussi d’acqua determinando il funzionamento pompa di calore opportunamente controllate dal software:

Valvole tre vie 3UV DHW
Valvole tre vie 3UVB1

Tenete conto che queste valvole a tre vie sono uno dei componenti più soggetto ad usura in quanto comunque meccaniche ed utilizzate sostanzialmente sempre: nella vita utile della mia pompa di calore Daikin HPSU Compact sono state sostituite entrambe una volta.

Ho provato a sintetizzare, come riferimento, il loro stato rispettivamente in modalità riscaldamento e produzione acqua calda sanitaria:

VALVOLAPARAMETRORISCALDAMENTOACQUA CALDA SANITARIA
3UVB1BPV0% (Pos. B)100% (Pos. A)
3UV DHWPosMix0% (Pos. A)100% (Pos. B)

Daikin HPSU Compact pompa di calore Daikin come funziona in riscaldamento

Il sistema si porta in uno stato in cui il flusso di mandata (4) e di ritorno (5) del riscaldamento vanno direttamente sullo scambiatore a piastre (30), mediante la pompa di circolazione (6).

Ho evidenziato in arancione il flusso attivo in modalità riscaldamento:

Vuoi vedere direttamente come fare la configurazione per il riscaldamento con temperatura di mandata fissa ? Leggi Daikin HPSU Compact configurazione riscaldamento mandata fissa.

Daikin HPSU Compact pompa di calore Daikin come funziona durante la produzione di acqua calda sanitaria

In questa situazione lo scambiatore a piastre (3) invia tutto il calore prodotto dall’unita’ esterna verso la serpentina di riscaldamento del bollitore (13) mediante la pompa di circolazione (6).

Ho evidenziato in arancione il flusso attivo in modalità produzione acqua calda sanitaria:

Vuoi vedere direttamente come fare la configurazione ? Leggi Pompa di calore per acqua calda sanitaria: Daikin HPSU Compact.

Daikin HPSU Compact pompa di calore Daikin come funziona durante lo sbrinamento

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

Il manuale della pompa di calore 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”.

Ho voluto però tentare di approfondire la logica di funzionamento pompa di calore in modo sperimentale, monitorando con attenzione il funzionamento delle due valvole a 3-vie durante un ciclo di sbrinamento:

Inizialmente, 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 pompa di calore.

Dopo avere implementato il mio sistema di monitoraggio avanzato (leggi Pompa di calore Daikin HPSU Compact hack: terza parte) sono riuscito ad ottenere un grafico chiarissimo del comportamento tipico:

Una descrizione sommaria è 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 termico, 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)

Nel caso in cui la temperatura di ritorno si mantenga superiore ai 30 ºC, il comportamento e’ invece il seguente:

Dove si nota come la valvola a tre vie 3UVB1 non cambia di stato per cui l’energia necessaria allo sbrinamento viene prelevata dal pavimento radiante e dall’accumulo termico (quando la valvola 3UV DHW si apre parzialmente).

La logica e’ alquanto sofisticata e comandata dal software della pompa di calore!

Potete anche osserva l’effetto degli sbrinamenti sulla temperatura del mio accumulo termico da 500 litri:

Direi che la logica di funzionamento rende purtroppo lo sbrinamento piuttosto energivoro.

Non disponendo di dati misurati direttamente sull’unita’ esterna, 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

Puoi approfondire ulteriormente leggendo Sbrinamento pompa di calore Daikin HPSU Compact Daikin.

Conclusioni su pompa di calore Daikin come funziona

Se vuoi approfondire ulteriormente pompa di calore Daikin come funziona, devi assolutamente leggere Documentazione pompa di calore Daikin HPSU Compact.

Ancora una volta ricordate di lasciare sempre la produzione di acqua calda sanitaria attiva in modo che gli sbrinamenti non possano mai ridurre troppo la temperatura del bollitore e mandare in blocco la vostra pompa di calore Daikin HPSU Compact.

Leggi tutti i miei articoli sulla pompa di calore Daikin HPSU Compact:

Hack Daikin Altherma 3 ECH2O e HPSU Compact: CAN-Bus, Raspberry Pi e Python

25 Repliche

Pompa di calore Daikin HPSU Compact hack: la motivazione, unita ad un Raspberry Pi, è alla base di tutto quello che facciamo per raggiungere un obiettivo. Scopri come ho usare Raspberry Pi, la scheda PiCAN2 e Python per gestire tramite CAN-Bus la pompa di calore aria acqua Daikin HPSU Compact o la più recente Daikin Altherma 3 ECH2O.

Perché questo progetto

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 pompa di calore aria acqua 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.

⚠ 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 della pompa di calore aria acqua Daikin HPSU Compact è limitata, non nasce per essere un sistema aperto, ma si evince chiaramente che viene utilizzato il bus standard CAN-Bus (Controller Area Network) per collegare le varie periferiche (come il RoCon U1 o RoCon M1).

Ho anche verificato i manuali della unità interne delle più recenti Daikin Altherma 3 R ECH2O (EHSX) e Daikin Altherma 3 H MT & HT ECH2O (ETSX): in entrambi i casi è ancora assolutamente presente il collegamento di dispositivi RoCon opzionali utilizzano il CAN-Bus. Per approfondire puoi anche leggere la mia recensione pompa di calore Daikin Altherma 3.

Se pensi di aver trovato un approccio troppo complesso, scopri una soluzione più semplice ma che ti consente comunque di ottimizzare al massimo il funzionamento del riscaldamento sulla pompa di calore aria acqua Daikin Altherma 3 ECH2O e Daikin HPSU Compact leggi il mio articolo Curva climatica inversa Daikin Altherma 3 ECH2O e HPSU Compact.

Componenti per hack pompa di calore Daikin Altherma 3 ECH2O e HPSU Compact

I componenti utilizzati per il progetto sono i sequenti:

  • Raspberry Pi 3 Model B come piattaforma di elaborazione dei dati
  • PiCAN2 CAN-Bus Board for Raspberry Pi 2/3 come scheda di interfaccia per integrare il CAN-Bus col Raspberry Pi
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Nel caso vogliate utilizzare il più recente Raspberry Pi 4 esiste la corrispondente nuova versione di scheda PiCAN3.

Vediamo ora le operazioni necessarie per disporre del sistema base funzionante, seguendo la guida originale di riferimento: PiCAN2 USER GUIDE V1.2

Collegamento Raspberry Pi e PiCAN2 con pompa di calore Daikin Altherma 3 ECH2O e HPSU Compact

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

Il collegamento del Raspberry Pi con PiCAN2 al CAN-Bus della pompa di calore Daikin HPSU Compact, o alla Daikin Altherma 3 ECH2O, può essere fatto utilizzando il connettore con i morsetti (non sono nemmeno richieste operazioni preliminari come nel caso del connettore DB9)

Lato pompa di calore Daikin HPSU Compact possiamo invece utilizzare il connettore a 4 fili J13 della scheda RoCon BM1 progettato per il collegamento di comandi remoti addizionali come i RoCon U1 e RoCon M1:

Connettore CAN-Bus pompa di calore Daikin HPSU Compact

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

Daikin HPSU Compact J13CavettoMorsetti PiCAN2
CAN-HVerdeCAN_H (Pin 1)
CAN-LBiancoCAN_L (Pin 2)
CAN-GNDMarroneGND (Pin 3)

Montando la scheda PiCAN2 sul Raspberry Pi si ottiene un sistema molto professionale:

Utilizzando il case dedicato il risultato e’ davvero eccellente:

Nel caso vogliate provare a collegarvi al CAN-Bus di una Daikin Altherma 3 R ECH2O (EHSX)o Daikin Altherma 3 H MT & HT ECH2O (ETSX), sul manuale di collegamento è presente il collegamento a 4 fili del connettore J13 sulla scheda

Connettore CAN-Bus pompa di calore Daikin Altherma 3 ECH2O

Anche in questo caso le periferiche previste per il collegamento CAN-Bus sono il sempreverde termostato ambiente modulante Daikin RoCon U1 (EHS157034) ed il relativo modulo di miscelazione RoCon M1 (EHS157068).

Anche questo schema, tratto sempre dal manuale della Daikin Altherma 3 R ECH2O (EHSX) o della Daikin Altherma 3 H MT & HT ECH2O (ETSX), mi sembra di averlo già visto:

Connettore CAN-Bus pompa di calore Daikin Altherma 3 ECH2O

Anche il nome dei piedini del connettore J13 sulla scheda RoCon BM2C non è cambiato rispetto alla vecchia scheda RoCon BM1. Per quanto lo abbia provato personalmente, procederei davvero serenamente nel provare a collegare Raspberry Pi via CAN-Bus anche con la pompa di calore Daikin Altherma 3 ECH2O (EHSX e EHSX).

Installazione e configurazione Raspberry Pi

Passiamo ora alla parte software dove la prima operazione consiste nell’installazione del sistema operativo.

Per farlo basta utilizzare sul proprio PC il tool Raspberry Pi Imager che consente di preparare e scrivere sulla SD Card l’immagine di Raspberry Pi OS inclusiva delle configurazioni della rete WiFi e dell’accesso SSH.

Per approfondire potete leggere la mia guida completa su come installare Rasperry Pi OS per la domotica.

Installazione e configurazione PiCAN2

Lanciate il tool di configurazione di Raspberry Pi:

sudo raspi-config

Ed all’interno di Interface Options abilitate il caricamento automatico di 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 potrete poi tirare finalmente su l’interfaccia can0:

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

Per verificare che l’interfaccia sia attiva utilizzate il comando seguente:

ip addr show dev can0

Nel cui output, se è tutto a posto, troverete qualcosa di simile a questo:

4: can0: <NOARP,UP,LOWER_UP,ECHO> mtu 16 qdisc pfifo_fast state UP group default qlen 10
    link/can

Per evitare di doverlo fare a mano ogni volta, è necessario configurare il sistema in modo che l’interfaccia can0 venga attività ad ogni boot. Per farlo dovete creare il file seguente:

/etc/network/interfaces.d/can0

Con il seguente contenuto:

auto can0
iface can0 inet manual
    pre-up /sbin/ip link set $IFACE type can bitrate 20000 triple-sampling on
    up /sbin/ifconfig $IFACE up
    down /sbin/ifconfig $IFACE down

Riavviate il vostro Raspberry Pi per verificare che l’automatismo funzioni.

Installazione Python-CAN

Per cominciare ad utilizzare praticamente il sistema è necessario installare qualche ulteriore software di base.

Se non fosse presente effettuate l’installazione di Python 3:

sudo apt update
sudo apt install python3

Se non fosse presente installate pip per Python 3:

sudo apt-get install python3-pip

Ora installate Python-CAN, un insieme di librerie Python per potersi interfacciare con sistemi basati su CAN bus:

sudo pip3 install python-can

Test Raspberry Pi + PiCAN2

Potete finalmente verificare che il sistema vede i dati che passano sul CAN-Bus della pompa di calore Daikin HPSU Compact mediante questo comando:

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

Ed ecco i dati:

Connected to SocketcanBus: socketcan channel 'can0'
Can Logger (Started on 2021-11-29 11:13:03.853493)

Timestamp: 1638180834.179508        ID: 010a    S                DLC:  7    31 00 fa c0 b4 00 00        Channel: can0
Timestamp: 1638180834.186376        ID: 0180    S                DLC:  7    22 0a fa c0 b4 00 22        Channel: can0
Timestamp: 1638180843.342823        ID: 0180    S                DLC:  7    20 0a 61 01 00 00 00        Channel: can0
Timestamp: 1638180848.352119        ID: 0180    S                DLC:  7    20 0a 52 00 00 00 00        Channel: can0
Timestamp: 1638180873.374238        ID: 0180    S                DLC:  7    20 0a 5d 01 00 00 00        Channel: can0

Se siete arrivati indenni fino a questo punto vuol già dire che siete bravissimi e vale assolutamente la pena di continuare!

Alla prossima puntata per cominciare a vedere come utilizzare il sistema per pubblicare i dati in cloud Daikin HPSU Compact hack: seconda parte.

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Leggi tutti i miei articoli su Raspberry Pi:

Smart Grid Daikin: pompa di calore e autoconsumo fotovoltaico

138 Repliche

4noks Elios4you e Shelly EM sono dei sistemi che permette di effettuare il monitoraggio del fotovoltaico e massimizzare l’autoconsumo grazie alla possibilità di controllare un carico elettrico come una pompa di calore Smart Grid Ready. Scopri come ho fatto ad accumulare l’energia prodotta in eccesso dal fotovoltaico grazie alla funzione Smart Grid Daikin della mia pompa di calore aria acqua Daikin HPSU Compact o della recente Daikin Altherma 3 con l’adattatore BRP069A61.

Pompa di calore Smart Grid Ready e fotovoltaico

L’accoppiamento di un impianto fotovoltaico ed una pompa di calore aria acqua utilizzata per riscaldamento, raffrescamento e produzione di acqua calda sanitaria è la soluzione migliore per coniugare tutti benefici possibili in termici di risparmio energetico e riduzione dell’impatto ambientale.

Fotovoltaico e pompa di calore Smart Grid Ready Panasonic Aquarea

Spostare i propri consumi energetici per riscaldamento e produzione di acqua calda sanitaria verso l’utilizzo di energia elettrica prodotta in quota significativa dal sole significa quindi anche aumentare il nostro grado di indipendenza energetica riducendo contemporaneamente il nostro contributo alle immissione di CO2 e particolati fini in atmosfera.

Purtroppo il picco di produzione del fotovoltaico avviene durante le ore diurne mentre il fabbisogno termico per riscaldamento è massimo durante la notte.

Produzione fotovoltaico e autoconsumo

La soluzione completa che si sta diffondendo molto è l’utilizzo di una batteria di accumulo elettrico ed un sistema di gestione dei carichi: purtroppo il rapporto economico tra benefici e costi è ancora svantaggioso.

Una soluzione più semplice è quella di abbinare il fotovoltaico ad una pompa di calore Smart Grid Ready (SG Ready).

Una pompa di calore Smart Grid Ready è dotata di ingressi aggiuntivi in grado di ricevere le informazioni provenienti in tempo reale direttamente dalla rete di distribuzione elettrica (Smart Grid) sulla maggiore o minore opportunità e convenienza di consumare energia.

Questi ingressi sono utilizzati dalla pompa di calore Smart Grid Ready per accumulare calore, nelle fasce più convenienti, nel serbatoio acqua calda sanitaria o direttamente nell’impianto di riscaldamento utilizzandolo poi nel resto della giornata.

Pompa di calore Smart Grid Ready con fotovoltaico

Collegando l’impianto fotovoltaico ad una pompa di calore Smart Grid Ready possiamo così sfruttare i momenti di sovra produzione per accumulare l’energia sotto forma di calore nell’acqua calda ed aumentare notevolmente la quota di autoconsumo.

Autoconsumo fotovoltaico con pompa di calore Smart Grid Ready

Tutti i marchi più popolari prevedono modelli di pompa di calore Smart Grid Ready, in modo nativo o tramite scheda aggiuntiva, ad esempio, oltre a Daikin che approfondiremo in questo articolo:

  • la pompa di calore Panasonic Aquarea diventa Smart Grid Ready grazie alla scheda aggiuntiva PCB CZ-NS4P
  • Mitsubishi Ecodan è SG Ready

Pompa di calore Smart Grid Ready: come ho aumentato l’autoconsumo fotovoltaico

La mia abitazione è dotata dei seguenti impianti:

  • impianto fotovoltaico da 3 kWp con Scambio Sul Posto (SSP)
  • pompa di calore Daikin HPSU Compact 508, con funzionalità Smart Grid Daikin, utilizzata per riscaldamento, produzione di acqua calda sanitaria e raffrescamento
  • sistema 4noks Elios4you per monitoraggio ed autoconsumo fotovoltaico

Questa dotazione è ottimale per realizzare un sistema di accumulo fotovoltaico senza batteria poiché:

  • la pompa di calore Daikin HPSU Compact, o l’attuale Daikin Altherma 3, grazie alla presenza della funzionalità Smart Grid Daikin, dispone di una coppia di ingressi digitali che, a parità di condizioni ambiente, possono aumentare la potenza termica generata riversandola nel serbatoio di accumulo o direttamente verso l’impianto termico
  • il sistema di monitoraggio ed autoconsumo fotovoltaico 4noks Elios4you dispone di un contatto pulito in uscita programmabile in funziona dell’energia scambiata, immessa o prelevata, con la rete elettrica

Se vuoi comprendere come funziona la logica dello scambio sul posto, che influenza quanto possiamo ottimizzare l’autoconsumo fotovoltaico, ti suggerisco Calcolo Scambio Sul Posto Contributo GSE.

Se vuoi approfondire la mia esperienza pratica sul dimensionamento del mio impianto fotovoltaico dotato di scambio sul posto, puoi leggere Dimensionare impianto fotovoltaico.

Smart Grid Daikin HPSU Compact

La pompa di calore Daikin HPSU Compact dispone della funzionalità Smart Grid Daikin che consente di potersi integrare con una rete elettrica intelligente, non ancora disponibile in Italia, che indica quando sia più conveniente prelevare energia elettrica dalla rete stessa.

Possiamo utilizzare questa funzionalità con un scopo differente per raggiungere il nostro obiettivo di autoconsumo fotovoltaico. Ovviamente dovrete verificare cosa offra il vostro modello di pompa di calore o scaldabagno per realizzare la medesima cosa.

Per lo Smart Grid Daikin, la pompa di calore HPSU Compact dispone di 2 ingressi distinti EVU ed SG che fanno esattamente al caso nostro:

Collegamenti Smart Grid Daikin HPSU Compact

In questa tabella ho riportato il comportamento della funzionalità Smart Grid Daikin a seconda dello stato degli ingressi EVU ed SG:

EVUSGACSRiscaldamento
10--
00NormaleNormale
01Secondo Mode SGSecondo Mode SG
11Setpoint 80 °C-

Le possibili configurazioni del parametro Mode SG dello Smart Grid Daikin sono invece le seguenti

Mode SGACSRiscaldamento
0ComfortSetpoint +5 °C
1StandardSetpoint +5 °CSetpoint +2 °C
2EcoSetpoint +10 °CSetpoint +5 °C

A seconda della potenza della resistenza elettrica di integrazione, che interviene sulle alte temperature di mandata, rispetto alla potenza nominale del fotovoltaico vi consiglio di mettere Mode SG = 1 oppure Mode SG = 2.

Smart Grid Daikin Altherma 3 ECH2O

Anche il modello più recente di pompa di calore aria acqua Daikin Altherma 3 ECH2O dispone della funzionalità Smart Grid Daikin.

E’ possibile comandare mediante contatto pulito gli ingressi Smart Grid ed EVU del connettore J8 nella scheda RoCon BM2C della Daikin Altherma 3 ECH2O:

Smart Grid Daikin Altherma 3 ECH2O

La funzione può essere attivata impostando il parametro [Smart Grid] = 1 sotto [→ Menu principale → Impostazioni → Entrate/Uscite].

A seconda del valore del parametro [Modo Smart Grid] la pompa di calore funziona in modo diverso [→ Menu principale → Impostazioni → Entrate/Uscite]. Il comportamento della Daikin Altherma 3 ECH2O è il medesimo della Daikin HPSU Compact visto in precedenza.

Leggi anche la mia recensione Daikin Altherma 3.

Smart Grid Daikin Altherma 3 Integrated e Bi-Block

Purtroppo in tutti gli altri modelli di Daikin Altherma 3, per utilizzare lo Smart Grid, occorre aggiungere il Daikin BRP069A61 (LAN Adapter SmartGrid e APP control):

BRP069A61 LAN Adapter Smart Grid e APP control per Daikin Altherma 3

Il BRP069A61 per Daikin Altherma 3 abilita la funzione Smart Grid, utilizzabile anche con un impianto fotovoltaico, e la gestione remota mediante l’app Daikin Residential Controller grazie al collegamento ad internet tramite cavo Ethernet:

BRP069A61 LAN Adapter Smart Grid e APP control per Daikin Altherma 3

Per approfondire le modalità di gestione remota leggi anche il mio articolo termostato Daikin Altherma 3.

Il Daikin BRP069A61 è dotato di un’interfaccia web per:

  • impostare l’indirizzo IP (fisso o DHCP)
  • aggiornare il proprio firmware
  • configurare i parametri dello Smart Grid Daikin e del fotovoltaico

Per la gestione dello Smart Grid e del fotovoltaico occorre utilizzare il connettore X1A dell’adattatore Daikin BRP069A61 mediante due ingressi SG0 e SG1 per contatto pulito:

Connettore X1A per Smart Grid e fotovoltaico Daikin BRP069A61 Altherma 3

In questa tabella ho riportato il comportamento della funzionalità Smart Grid e fotovoltaico Daikin Altherma 3 a seconda dello stato degli ingressi SG0 ed SG1:

SG0SG1RiscaldamentoACSLimite potenza
00NormaleNormale.
01SpentoSpento–
10Incrementato fino
a limite potenza		Incrementato fino
a limite potenza		Valore configurato
11Incrementato fino
al limite massimo		Incrementato fino
al limite massimo		No

Nella pratica potrete utilizzare l’ingresso SG0 della funzione Smart Grid per indicare alla pompa di calore Daikin Altherma 3 di aumentare la potenza termica per autoconsumare il fotovoltaico secondo il limite impostato sul Daikin BRP069A61.

In realtà il dispositivo è più sofisticato perché ha anche un ingresso aggiuntivo che, in base al valore di un contatore della potenza scambiata, può regolare in modo automatico la sovra potenza termica prodotta:

Smart Grid, fotovoltaico e contatore con Daikin BRP069A61 Altherma 3

Date un’occhiata anche a questo video relativo ad una realizzazione con fotovoltaico e lo Smart Grid Daikin Altherma 3 tramite il gateway esterno Daikin BRP069A61:

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4noks Elios4you: monitoraggio ed autoconsumo fotovoltaico

Lo schema di installazione del sistema di monitoraggio ed autoconsumo fotovoltaico 4noks Elios4you è il seguente:

Nel mio caso particolare il contatore di produzione non è presente.

Il 4noks Elios4you dispone di un relè, con contatto normalmente aperto, programmabile con 2 condizioni separate di attivazione e disattivazione del relè stesso.

Tali condizioni di attivazione e disattivazione possono essere configurate, utilizzando in modo semplice ed intuitivo l’app, disponibile sia per Android che iOS, su smartphone/tablet.

Per essere pratico, il dettaglio della schermata di configurazione del relè:

Gli eventi di attivazione e disattivazione sono basati su soglie di potenza elettrica immessa e prelevata con degli eventuali tempi di ritardo al fine di implementare un classico sistema di controllo con isteresi.

Questa funzione può essere utilizzata per comandare un sistema in grado fare autoconsumo fotovoltaico che trasformando l’energia elettrica prodotta in energia termica, sia in grado di accumularla.

In parole semplici pilotando una pompa di calore con accumulo di acqua calda sanitaria o uno scaldabagno, grazie al monitoraggio, possiamo ottimizzare l’autoconsumo fotovoltaico realizzando un impianto accumulo fotovoltaico con una spesa estremamente limitata rispetto a delle ben più costose batterie.

Monitoraggio ed autoconsumo fotovoltaico 4noks Elios4you: condizioni attivazione relè

  • potenza elettrica immessa in rete > soglia attivazione configurabile OPPURE ALTERNATIVAMENTE potenza elettrica prelevata dalla rete < soglia attivazione configurabile
  • trascorso un tempo di ritardo in attivazione minimo configurabile entro cui la condizione sulla potenza e’ mantenuta

Monitoraggio ed autoconsumo fotovoltaico 4noks Elios4you: condizioni disattivazione relè

  • potenza elettrica immessa in rete < soglia disattivazione configurabile OPPURE ALTERNATIVAMENTE potenza elettrica prelevata dalla rete > soglia disattivazione configurabile
  • trascorso un tempo di ritardo in disattivazione minimo configurabile entro cui la condizione sulla potenza è mantenuta
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Hardware esterno per autoconsumo fotovoltaico con Smart Grid Daikin

Veniamo ora all’hardware aggiuntivo per poter collegare il relè in uscita dal sistema di monitoraggio ed autoconsumo fotovoltaico 4noks Elios4you con i 2 ingressi EVU ed SG della funzione Smart Grid della Daikin HPSU Compact.

La soluzione minima prevede il collegamento diretto essendo un contatto pulito. Per disaccoppiare elettricamente e rendere più flessibile (espandibilità futura per pilotare altro) e’ meglio interporre un relè, magari con una uscita normalmente aperto (NO) ed una normalmente chiuso (NC).

Il relè di disaccoppiamento galvanico necessita di alimentazione e può essere dotato di un led per vederne facilmente lo stato.

Devo ringraziare l’eccezionalmente professionale e disponibile PaoloZ che ha identificato la soluzione col relè.

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Io ho montato 2 relè poiché ho contestualmente collegato anche l’uscita AUX per altri scopi (integrazione con una Unita’ di Trattamento Aria utilizzata come deumidificatore).

In tutto, oltre al sistema di monitoraggio ed autoconsumo fotovoltaico 4noks Elios4you di cui già disponevo, ho speso sotto i 50 Euro per realizzare un sistema di autoconsumo fotovoltaico grazie allo Smart Grid della pompa di calore Daikin.

Osservazione importante: poiché il funzionamento della Daikin HPSU Compact con accumulo dell’acqua calda sanitaria ad 80 °C mi sembra praticamente inutilizzabile (ci ustioneremmo) NON ho provveduto materialmente al collegamento dell’ingresso EVU.

Chi fosse interessato a farlo può comunque farlo tranquillamente.

Collegamento monitoraggio fotovoltaico con pompa di calore Smart Grid Ready Daikin HPSU Compact

Qualche foto dei collegamenti effettuati tra fotovoltaico e pompa di calore, partendo dal cuore della Daikin HPSU Compact aperto:

Dettaglio del connettore J8 sfilato dalla scheda RoCon BM1:


[quelli in foto sono collegamenti pre-esistenti al mio intervento]

Collegamento fatto prima di rimontare il connettore J8:

Ora e’ il turno dell’uscita AUX che mi servirà poi per pilotare la mia Unita’ Trattamento Aria (siamo leggermente OT).

Dettaglio del connettore J3 prima di rimontarlo:

Monitoraggio fotovoltaico 4noks Elios4you + pompa di calore Smart Grid Ready Daikin HPSU Compact: risultati raggiunti

Ecco il filmato finale che dimostra il funzionamento del sistema integrato tra fotovoltaico e pompa di calore Smart Grid Ready Daikin HPSU Compact:

Quindi, se ci sono riuscito io: si può fare monitoraggio ed autoconsumo fotovoltaico in modo semplice ed economico senza dover comprare una costosa batteria di accumulo!

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Shelly EM: monitoraggio ed autoconsumo fotovoltaico

Una soluzione alternativa molto più recente è di utilizzare il dispositivo Shelly EM, perfetto per monitoraggio, controllo e gestione carichi prioritari e fotovoltaico e collegamento con una pompa di calore Smart Grid Ready.

In questo scenario utilizzeremo lo Shelly EM per il monitoraggio e l’ottimizzazione dell’autoconsumo fotovoltaico nel modo seguente:

  • il primo sensore misura la corrente / potenza scambiata con la rete
  • il secondo sensore dello Shelly EM misura la corrente / potenza prodotta dall’impianto fotovoltaico
  • il comando di uscita attiva la nostra pompa di calore Smart Grid Ready (o in alternativa scaldabagno elettrico) tramite un relé
Shelly EM: schema monitoraggio e autoconsumo fotovoltaico

Attenzione: lo schema sopra riportato è logico. Poiché lo Shelly EM ha un contatto di uscita che interrompe la fase è necessario interporre un relé di disaccoppiamento elettrico.

La modalità di ottimizzazione dell’autoconsumo dell’impianto fotovoltaico mediante lo Shelly EM dipende dalle possibilità che ci offre la nostra pompa di calore Smart Grid Ready:

  • probabilmente ci potrebbe essere un contatto pulito in ingresso che aumenta la potenza di riscaldamento oppure la produzione di acqua calda sanitaria, come lo Smart Grid Daikin della pompa di calore
  • potremmo anche operare su uno scaldabagno elettrico tradizionale

Per implementare l’autoconsumo fotovoltaico, non serve altro che creare:

  • una prima scena che sopra una soglia di potenza elettrica immessa in rete attiva l’uscita di comando dello Shelly EM
  • una seconda scena che sotto un’altra soglia di potenza elettrica immessa in rete disattiva l’uscita di comando dello Shelly EM

Per approfondire puoi leggere la mia guida a Shelly EM.

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Ovviamente ci sono praterie aperte per rendere l’integrazione tra elettrodomestici, fotovoltaico e pompa di calore Smart Grid Ready veramente intelligente in modo da non sprecare nemmeno una goccia del nostro beneamato sole.

Per risparmiare in modo intelligente ma soprattutto inquinare un po’ meno.

Leggi tutti i miei articoli sulla pompa di calore Daikin HPSU Compact:

Daikin HPSU Compact hack: riscaldamento smart

4 Repliche

Un nuovo inverno e’ alle porte ed abbiamo a disposizione l’esperienza e tutti gli strumenti per provare a realizzare controllo alternativo per la regolazione della temperatura di mandata sulla nostra pompa di calore Daikin HPSU Compact per ottenere un riscaldamento smart !

Una alternativa decisamente più semplice in termini di realizzazione e’ quella ottenibile adottando un termostato intelligente WiFi: puoi leggere Termostato WiFi tado vs Netatmo vs Nest: miglior termostato intelligente.

Regolazione temperatura di mandata

Ripassiamo le modalità a disposizione nella nostra pompa di calore Daikin HPSU Compact per il controllo del set-point rispetto al quale viene regolata la temperatura di mandata:

  • mandata fissa: la temperatura di mandata viene regolata rispetto ad un set-point fisso
  • curva climatica: la temperatura di mandata viene regolata rispetto ad set-point variabile con la temperatura esterna

Come visto nelle mie varie sperimentazioni, le due modalità hanno ciascuna vantaggi e svantaggi:

La miglior configurazione a cui sono riuscito ad arrivare sfruttando quando disponibile a bordo macchina e’ questa:

Disponendo anche della stazione ambientale RoCon U1 sarebbe possibile raffinare leggermente aggiungendo anche l’ottimizzazione in funzione della temperatura interna corrente.

Sbrinamenti pompa di calore Daikin Rotex

A tutto questo occorre purtroppo aggiungere la mia storia infausta e senza fine con gli sbrinamenti precoci della mia pompa di calore Daikin HPSU Compact.

Nel caso non lo aveste ancora fatto, vi suggerisco la lettura di alcune delle puntate più recenti:

Pompa di calore Daikin HPSU Compact hack

L’elemento chiave per questo progetto e’ la possibilità che ora ho di programmare esternamente la pompa di calore, grazie a quanto descritto in:

Questo articolo e’ idealmente la quarta parte di questa serie.

Obiettivi riscaldamento smart

Direi che abbiamo messo insieme tutte le motivazioni e gli strumenti per definire un algoritmo di regolazione del riscaldamento smart che possa perseguire gli obiettivi seguenti:

  • regolare il riscaldamento in base al clima
    • adeguare l’energia termica generata giornaliera alla temperatura esterna media prevista: una sorta di curva climatica ma su base giornaliera anziché in tempo reale
  • massimizzare le prestazioni della pompa di calore
    • concentrare il funzionamento del riscaldamento nelle ore con temperature esterne massime
    • assicurare che la potenza termica generata sia sempre entro un range ottimale per il compressore
    • assicurare che il salto termico in uscita alla pompa di calore, differenza tra temperatura di mandata e temperatura di ritorno, sia superiore ad un valore minimo
    • controllare che la potenza termica generata sia uniforme nel tempo (addirittura costante)
  • minimizzare gli sbrinamenti precoci
    • concentrare il funzionamento nelle ore con temperature esterne massime per ridurne la frequenza
    • accorciare gli intervalli di fermo dell’unita’ esterna a valle di ogni ciclo di sbrinamento

Sinteticamente si potrebbe dire che mettiamo insieme il meglio di mandata fissa, curva climatica ed integrazione smart con delle previsioni meteo.

Per rendere smart la regolazione in base al clima e’ necessario utilizzare un servizio di previsione meteo, anche con API di integrazione, come Weather Underground.

Regolare il riscaldamento in base al clima

Come trattato dettagliatamente in Dimensionamento pompa di calore aria acqua, e’ facile prevedere l’energia termica giornaliera richiesta dalla nostra abitazione conoscendo i dati di efficienza energetica dell’involucro e la temperatura esterna prevista:

  • E_termica_giorno = E_termica_riscaldamento_inverno_media * (T_interna – T_esterna) / (T_interna – T_esterna_media_inverno)

Per chiarire meglio possiamo rappresentare un semplice grafico con i dati relativi alla mia abitazione:

Piccolo punto di attenzione: questi sono dati medi che non tengono conto delle variazioni possibili quali:

  • apporti interni: quante persone ci sono in casa ?
  • apporti esterni: una giornata soleggiata contribuisce meglio di una nuvolosa

In sintesi accedendo alla temperatura media prevista per il giorno successivo si determina l’energia termica necessaria nel corso di tale giornata.

Massimizzare le prestazione della pompa di calore

COP di una pompa di calore aria acqua

Il coefficiente di prestazione di una pompa di calore aria acqua (COP), definito come il rapporto tra l’energia termica ottenuta rispetto all’energia elettrica necessaria, varia molto in funzione della differenza di temperatura tra l’acqua in mandata e l’aria esterna da cui viene prelevato il calore.

Vediamo su un grafico i dati della pompa di calore Daikin HPSU Compact da 6 kW che possiedo:

Con ottima sintesi:

  • maggiore e’ la temperatura esterna, migliore e’ il COP
  • maggiore e’ la temperatura di mandata, minore e’ il COP

Mi raccomando comunque di non dimenticare mai Pompa di calore limiti di funzionamento.

In sintesi accedendo alla distribuzione di temperatura prevista per la giornata successiva è possibile posizionare la finestra di accensione del riscaldamento smart nell’intervallo delle temperature massime.

Regime ottimale di funzionamento

Passiamo ad un aspetto meno che influenza l’efficienza delle pompe di calore.

Il coefficiente di prestazione COP varia anche in funzione del fattore di carico, ovvero il rapporto tra la potenza termica prodotta e quella massima possibile in quelle condizioni di funzionamento.

Vediamo ad esempio i dati della pompa di calore Daikin HPSU Compact da 6 kW che possiedo:

In buona sostanza e’ opportuno non essere esattamente a pieno carico.

La mia raccomandazione e’ di stabilire un range di regime di carico all’interno del quale cercare di fare operare sempre la pompa di calore, ad esempio diciamo tra il 40% ed il 70% della potenza termica erogabile.

Controllo salto termico

Come avevo già evidenziato in un’articolo precedente, la smania di spremere al massimo il COP della pompa di calore non deve fare dimenticare che ci sono dei valori minimi oltre i quali non e’ possibile scendere.

Nella documentazione Daikin e’ indicato che i dati della capacita’ di riscaldamento per l’unita’ esterna sono validi per un salto termico, inteso come differenza tra temperatura di mandata e temperatura di ritorno, compreso tra i 3 ºC ed gli 8 ºC.

Diventa allora particolarmente interessante vedere quali siano i valori della temperatura di ritorno da un pavimento radiante con riscaldamento acceso.

Ho arbitrariamente preso i dati relativi all’ 8 marzo 2017 in cui il riscaldamento e’ stato riacceso al mattino dopo l’intera notte spento:

Si possono osservare agevolmente le variazioni della temperatura di ritorno:

  • a pavimento freddo la temperatura è sostanzialmente prossima a quella dell’aria nell’abitazione (21,5 °C)
  • dopa una decina di ore di funzionamento si arriva a quasi 28 °C

Questo spiega facilmente perché in mandata fissa o curva climatica sia difficile seguire questo andamento.

Ovviamente se non avessimo la zavorra degli sbrinamenti precoci potremmo anche affrontare serenamente un più tradizionale funzionamento 24×7 in curva climatica.

Algoritmo di riscaldamento smart

Unendo tutte le considerazioni precedenti e’ possibile definire un algoritmo di massima per il controllo del set-point della temperatura di mandata:

  • su base giornaliera si adegua il riscaldamento smart al clima previsto
    • calcolare l’energia termica giornaliera necessaria in base alla temperatura esterna media prevista
    • determinare potenza termica, ore di funzionamento e salto termico (mandata – ritorno) giornaliera per ottimizzare il rendimento
    • stabilire orario di accensione e spegnimento in base alla previsioni orarie per la temperatura esterna
  • in tempo reale il set-point della temperatura di mandata insegue la temperatura di ritorno
    • se si eccedono i limiti di temperatura interna accendere o spegnere comunque il riscaldamento smart
    • regolare il set-point della temperatura di mandata pari alla temperatura di ritorno corrente maggiorata di uno scalino pari al salto termico previsto
    • se appena concluso un ciclo di sbrinamento alzare il set-point di mandata fino a quando il compressore esterno si riaccende

Per certi versi abbiamo ingegnerizzato in modo smart quanto realizzato con Pompa di calore Daikin HPSU Compact: curva climatica inversa a 4 scorrimenti.

Aspettiamo i primissimi freddi per concludere gli sviluppi ed osservare i risultati.

Non appena consolidato riverserò tutto il codice Python sviluppato sul repository https://github.com/zanac/pyHPSU.

Stay tuned e buon inverno a tutti con la vostra pompa di calore Daikin Rotex !

Nel caso vi capiti con frequenza di bruciare la SD Card del vostro Raspberry Pi leggere la mia soluzione in Raspberry Pi | Collegare hard disk esterno.

La pompa di calore funziona sotto zero? Fino a che temperatura esterna conviene

54 Repliche

Se pensate di usare la pompa di calore come unica fonte di riscaldamento ed avete qualche dubbio, questo articolo vi toglierà tutti i dubbi se la pompa di calore funziona sotto zero in inverno e scopriremo, numeri alla mano, fino a che temperatura esterna conviene la pompa di calore. Con un dimensionamento corretto, anche in presenza di temperatura minima esterna, possiamo stare certi di non rimanere mai al freddo!

Se sei interessato ad un metodo semplice per verificare il corretto dimensionamento della tua pompa di calore puoi leggere il mio articolo sul Dimensionamento pompa di calore.

Prestazioni e consumi pompa di calore in inverno con temperatura sotto zero

L’installazione di una pompa di calore come unico generatore del nostro impianto di riscaldamento si sta diffondendo sempre più, ma spesso tecnici conservatori con esperienza un po’ datata fanno ancora terrorismo psicologico spingendo per una caldaia a condensazione: la pompa di calore funziona sotto zero in inverno? Fino a che temperatura esterna conviene la pompa di calore?

Ci sono certamente alcuni punti attenzione che differenziano il funzionamento di una pompa di calore da quello di una caldaia di cui è meglio essere consapevoli per ottenere prestazioni e consumi ottimali durante le varie modalità di funzionamento (riscaldamento, raffrescamento, produzione di acqua calda sanitaria) ma la pompa di calore funziona sotto zero!

In linea generale l’efficienza ottimale di una pompa di calore in inverno dipende dalla combinazione dei fattori seguenti:

  • temperatura esterna dell’aria
  • temperatura di mandata nell’acqua verso il sistema di distribuzione del calore
  • regime di carico, ovvero la potenza termica erogata effettivamente rispetto a quella massima possibile

Prendiamo come esempio concreto la mia pompa di calore Daikin HPSU Compact, ma le considerazioni fatte sono del tutto generalizzabili a qualsiasi produttore o modello.

La pompa di calore funziona sotto zero in inverno?

Per scoprire se una pompa di calore funziona sotto zero in inverno analizziamo i dati, relativi a riscaldamento e produzione ACS, tratti dal manuale della mia pompa di calore Daikin HPSU Compact e delle più recente Daikin Altherma 3 R e Daikin Altherma 3 H HT.

Grazie a questi dati comprenderemo come una pompa di calore funziona sotto zero in inverno grazie a:

  • unità esterna con compressore
  • resistenza elettrica integrativa interna

Ovviamente quando il funzionamento è integrato o garantito dalla resistenza elettrica interna il rendimento può abbassarsi molto: scopriremo anche fino a che temperatura esterna conviene la pompa di calore.

Pompa di calore in inverno

La temperatura esterna alla quale il compressore dell’unità esterna viene spento e resta attivo il solo il generatore integrativo è chiamata temperatura di cut-off della pompa di calore.

I dati reali ci dimostreranno chiaramente come la pompa di calore funziona sotto zero in inverno.

Riscaldamento con pompa di calore e temperatura sotto zero

Daikin HPSU Compact

Dove:

  • TA temperatura esterna dell’aria
  • LWC temperatura di mandata dell’acqua verso l’impianto di riscaldamento
  • B area di funzionamento mediante resistenza integrativa
  • D area di funzionamento con compressore unità esterna (se set-point T mandata ≥ 25 ºC)
  • E area di funzionamento mediante compressore unità esterna (se TA > -20 ºC) e resistenza integrativa in parallelo

Come vedete l’area in cui il riscaldamento è assicurato mediante il solo compressore, evidenziata in verde e giallo, copre temperature esterne davvero rigide per le nostre latitudini.

Nel caso di riscaldamento con la Daikin HPSU Compact la temperatura di cut-off della pompa di calore è di -20 ºC.

Daikin Altherma 3 R

Dove:

funzionamento con resistenza integrativafunzionamento con compressore unità esterna (se set-point T mandata ≥ 25 ºC)
funzionamento con compressore unità esterna (se TA > -25 ºC) e resistenza integrativa in parallelofunzionamento con compressore unità esterna (se set-point T mandata ≥ 55 ºC e salto termico = 10 ºC)

Nel caso di riscaldamento con la Daikin Altherma 3 R la temperatura di cut-off della pompa di calore è di -25 ºC.

Daikin Altherma 3 H HT

Dove:

funzionamento con resistenza integrativafunzionamento con compressore unità esterna (se set-point T mandata ≥ 20 ºC)
funzionamento con compressore unità esterna (se set-point T mandata ≥ 55 ºC e salto termico = 10 ºC)

Nel caso di riscaldamento con la Daikin Altherma 3 H HT la temperatura di cut-off della pompa di calore è di -28 ºC.

Come si vede da questo diagramma l’unità esterna della Daikin Altherm 3 H HT è la più avanzata per lavorare con bassissime temperature esterne.

Produzione ACS con pompa di calore in inverno

Daikin HPSU Compact

Dove:

  • TA è la temperatura esterna dell’aria
  • TDHW è la temperatura di produzione dell’acqua calda sanitaria
  • B e C area di funzionamento mediante resistenza integrativa
  • E area di funzionamento mediante compressore unità esterna (se TA > -20 ºC) e resistenza integrativa in parallelo

Come vedete l’area di funzionamento garantita mediante il solo compressore, evidenziata in verde, copre temperature esterne davvero rigide per le nostre latitudini.

Daikin Altherma 3 R

Dove:

area di funzionamento mediante resistenza integrativa

Nel caso di produzione ACS con la Daikin Altherma 3 R la temperatura di cut-off della pompa di calore è di -25 ºC.

Daikin Altherma 3 H HT

Dove:

area di funzionamento mediante resistenza integrativa

Nel caso di produzione ACS con la Daikin Altherma 3 H HT la temperatura di cut-off della pompa di calore è di -28 ºC.

La pompa di calore funziona sotto zero in inverno!

I riportati sopra ci dicono in estrema sintesi che una pompa di calore funziona sotto zero in inverno senza alcun problema:

  • il riscaldamento e la produzione di ACS funzionano col compressore dell’unità esterna fino ad una temperatura esterna sotto zero fino a -28 ºC; al di sotto continua a funzionare per quanto utilizzando una resistenza integrativa
  • la produzione di acqua calda sanitaria avviene con l’unità esterna fino ai 50 / 55 ºC; al di sopra esclusivamente con la resistenza integrativa

Per quanto abbiamo la certezza che la pompa di calore funziona sotto zero in inverno, cercate comunque di non abusare della resistenza elettrica di integrazione in modo da evitare consumi elettrici inattesi. Ricordate sempre che:

  • una resistenza elettrica ha efficienza pari ad 1, ovvero l’energia elettrica utilizzata si trasforma integralmente in energia termica
  • una pompa di calore ha una performance sempre superiore a 3: l’energia termica prodotta è tre volte superiore a quella elettrica consumata grazie al calore estratto dall’aria esterna

Direi che ora possiamo capire fino a che temperatura esterna conviene la pompa di calore.

Fino a che temperatura esterna conviene la pompa di calore: salto termico e regime di carico

Per quanto le pompe di calore ad inverter, sostanzialmente la totalità, assicurino di gestire condizioni di carico molto ampie per assicurare il massimo comfort durante tutto l’inverno, la performance non è uniforme in tutte le condizioni.

Come già anticipato, la performance di una pompa di calore dipende fondamentalmente da:

  • salto termico tra temperatura di mandata acqua calda e temperatura esterna aria: tanto è minore tanto maggiore sarà il rendimento della pompa di calore
  • regime di carico della pompa di calore, ovvero la potenza termica erogata rispetto alla potenza massima erogabile: avvicinandosi al pieno carico il rendimento si abbassa

Per ragionare sempre su dei dati concreti e non semplicemente sui concetti, nei due grafici seguenti ho elaborato i dati di targa da mia pompa di calore Daikin HPSU Compact rispetto alle variabili seguenti:

  • temperatura esterna di 2 °C e -2 °C
  • temperatura di mandata tra 30 °C e 50 °C
  • regime di carico tra 30 % e 100 %

Questi grafici della performance della pompa di calore ci dimostrano chiaramente:

  • grande flessibilità nei regimi di carico per adattarsi ai vari periodi dell’inverno in cui la potenza termica richiesta può essere molto differente
  • efficienza massima della pompa di calore nei regimi di carico intermedi

E’ proprio un corretto dimensionamento della capacità della pompa di calore che assicura il bilanciamento tra potenza e performance in tutti i momenti dell’inverno in cui utilizziamo il riscaldamento.

Esempio di riscaldamento con pompa di calore in inverno con temperatura esterna sotto zero

Partiamo con un esempio reale del funzionamento in riscaldamento della mia pompa di calore con temperatura sotto zero nel mese di gennaio:

Nel grafico sono rappresentate:

  • la potenza elettrica assorbita dalla mia pompa di calore Daikin HPSU Compact (area rossa)
  • temperatura interna (linea ambra)
  • temperatura esterna (linea blu)

Possiamo fare le considerazioni seguenti sul funzionamento della pompa di calore con temperatura sotto zero:

  • la temperatura esterna media è inferiore a -1 ºC
  • il funzionamento della pompa di calore è sostanzialmente continuativo
  • tutte le micro-interruzioni sono legate agli sbrinamenti
  • i vari picchi corrispondono ai cicli di reintegro dell’accumulo di acqua calda sanitaria
  • il comfort è assolutamente mantenuto

Come già scritto per la mia pompa di calore Daikin HPSU Compact la temperatura di cut-off è -20 ºC per quanto con quelle temperature, che trovereste comunque solo in Lapponia insieme alla renne, le prestazioni sarebbero talmente basso che potrebbe essere opportuno ricorrere ad una sorgente alternativa più tradizionale.

Esempio di raffrescamento con pompa di calore in estate

Per completezza prendiamo in considerazione anche un esempio concreto una giornata torrida nel mese di luglio, in cui il raffrescamento lavora molto e si consuma acqua calda sanitaria come e più del solito.

Le temperature esterne sono estremamente impegnative:

per la maggior parte del giorno si viaggia intorno ai 32 ºC, mentre la minima e’ intorno ai 23 ºC per pochissime ore.

In raffrescamento non ci sono sostanzialmente limiti fino ad una temperature esterna di 43 ºC (ricordiamoci che si parla di temperatura dell’aria). Ovviamente il discorso cambia se l’unita’ esterna fosse in pieno sotto il sole ! Attenti a dove la posizionate !!!

Nella produzione di acqua calda sanitaria (ACS) i limiti di funzionamento dell’unita’ esterna intervengono portando all’accensione del backup-heater.

Per temperature dell’accumulo fino a 45 ºC, la resistenza elettrica non opera fino a temperature esterne di 35 ºC.

Salendo ulteriormente il backup-heater interviene: attenzione alla corretta configurazione nel caso in cui la resistenza integrativa non sia disponibile oppure non risulti disponibile.

Se in questi giorni di caldo notate “fatica” nel raggiungere i setpoint acqua calda sanitaria potrebbe proprio dipendere da una configurazione non corretta del backup-heater.

Leggi tutti i miei articoli su Pompa di calore:

Daikin HPSU Compact hack con Raspberry Pi e PiCAN2: terza parte

29 Repliche

Se avete letto (e realizzato) le due puntate precedenti che spiegano, grazie ad un Raspberry Pi ed alla scheda PiCAN2, come hackerare la vostra pompa di calore Daikin HPSU Compact:

Daikin HPSU Compact hack: prima parte

Daikin HPSU Compact hack: seconda parte

siete pronti per completare un sistema di monitoraggio avanzato della vostra pompa di calore.

L’obiettivo e’ quello di poter pubblicare su un servizio in cloud i dati rilevati dai contatori interni della pompa di calore Daikin onde farne analisi in tempo reale e su base storica.

Successivamente, ma vi rimando al prossimo inverno, saremo anche in grado di controllare in modo automatico la pompa di calore.

Se pensi di aver trovato un approccio troppo complesso, ti invito a leggere in alternativa fin dove mi sono spinto in termini di ottimizzazione del riscaldamento sulla mia pompa di calore Daikin HPSU Compact con un approccio tradizionale in Pompa di calore Daikin HPSU Compact: curva climatica inversa a 4 scorrimenti.

Raspberry Pi + PiCAN2: raccolta e pubblicazione dati

Questo e’ il fulcro software del sistema e ringrazio ancora una volta zanac per la sua realizzazione ho solamente supportato in minima parte.

Ricordo che le componenti hardware sono un Raspberry Pi ed una scheda PiCAN2:

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Un prerequisito è l’installazione del package pyserial su Python:

pip3 install pyserial

Al momento non c’e’ ancora un procedura di installazione consolidata, per cui occorre andare sul progetto in GitHub e scaricare ed installare il tutto:

https://github.com/zanac/pyHPSU

Non dimenticate anche di creare la directory /etc/pyHPSU/ ed installarci i i vari file di configurazione presenti:

commands_hpsu.csv
commands_hpsu_EN.csv
commands_hpsu_IT.csv
EMONCMS.ini

Nella versione corrente la sintassi di utilizzo è la seguente:

pyHPSU.py -d DRIVER -c COMMAND
 -d --driver driver name: [ELM327, PYCAN, EMU, HPSUD]
 -p --port port (eg COM or /dev/tty*, only for ELM327 driver)
 -o --output_type output type: [JSON, CSV, CLOUD] default JSON
 -c --cmd command: [see commands domain]
 -v --verbose verbosity: [1, 2] default 1
 -u --upload upload on cloud: [_PLUGIN_]
 -l --language set the language to use [EN IT DE]
 -g --log set the log to file [_filename]

Con un esempio di utilizzo pratico si vede che e’ alquanto semplice:

python3 /home/pi/pyHPSU-master/pyHPSU.py -d PYCAN -c t_hc_set -c t_dhw_set -c t_ext -c t_outdoor_ot1 -c ta2 -o CLOUD -u EMONCMS -g /home/pi/hpsu.medium.log -v 1

[Notate la sintassi estesa che ho utilizzato includendolo in uno script]

  • -d PYCAN: specifica il driver per la librieria Python CAN (quella utilizzata con la scheda PiCAN2)
  • -c t_hc_set -c t_dhw_set -c t_ext -c t_outdoor_ot1 -c ta2: e’ l’elenco di variabili prelevate dalla HPSU con l’invocazione del comando (utilizzando i nomi definiti nel vocabolario applicativo)
  • -o CLOUD -u EMONCMS: specifica di pubblicare contestualmente in cloud spendendo verso emoncms.org
  • -g /home/pi/hpsu.medium.log -v 1: specifica un file di log con verbosità alta

Il tutto e’ basato su un file di configurazione di sintassi alquanto chiara ed auto-esplicativa:

[config]
 apikey=YOUR-API-KEY-HERE
 [node]
node_30=t_hs,t_hc,flow_rate,t_return,mode,t_ext,t_hc_set,bpv,posmix,t_dhw,t_dhw_set,t_v1,t_dhw1,t_vbh,t_r1,tliq2,tdhw2,ehs,qboh,qchhp,qch,qwp,qdhw,pump,ta2,t_outdoor_ot1,t_dhw_setpoint1,hyst_hp

Ricordate anche di inserire la vostra chiave in lettura e scrittura per le API di emoncms.org nel file di configurazione EMONCMS.ini.

Al fine di non perturbare troppo il sistema e dati i limiti di frequenza di pubblicazione su emoncms, ho creato tre timer + servizio + shell script da installare in systemctl che catturano e pubblicano i dati con frequenza differenti:

Metriche Daikin HPSU Compact

Direi che questa parte, superate le complessità tecniche di installazione e configurazione software di Raspberry Pi e PiCAN2, e’ stata quella più lunga in termini di tempo soprattutto perché la documentazione Daikin non e’ spesso chiara/completa.

L’esito e’ stata la selezione di un set di parametri che si sono rivelati affidabili ed associabili facilmente allo schema di funzionamento della pompa di calore Daikin HPSU Compact:

DISPLAYVOCABOLARIOSCHEMADESCRIZIONEUnità
Flusso Volumetricoflow_rateV1Portata flusso circolazione acqual/h
Pos Mixposmix3UV DHWPosizione valvola 3 vie 3UV DHW%
BPVbpv3UBV1Posizione valvola 3 vie 3UV B1%
T-GDCt_v1tV1Temperatura di mandata scambiatore a piastre°C
T-ACSt_dhw1tDHW1Temperatura bollitore acqua calda°C
T.Circ.Risc.t_vbhtV,BHTemperatura mandata pavimento o uscita bollitore°C
T-ritornot_r1tR1Temperatura di ritorno°C
PumppumppumpVelocità pompa di circolazione acqua%
EHSehsehsPotenza backup-heaterkW

Oppure la visualizzazione della modalità di funzionamento / set-point impostati correntemente sul sistema:

DISPLAYVOCABOLARIODESCRIZIONEUnità
ModemodeModalità attuale pompa di caloreRiscaldamento, Raffrescamento,
Produzione ACS, Sbrinamento
T.Circ.Risc.Nom.t_hc_setTemperatura nominale mandata riscaldamento°C
T-ACS Nom.t_dhw_setTemperatura nominale bollitore acqua calda°C

Calibrazione sensori di temperatura

Al fine di garantire misure il più possibile affidabili, in particolare quelle di potenza ed energia, e’ necessario effettuare una taratura delle misure dei sensori “fisici” di temperatura. Questo serve a garantire che calcolando delle differenze di temperatura si siano rimossi/minimizzati gli errori di misura dei sensori veri e propri.

Per quanto sia le componenti hardware Raspberry Pi e PiCAN2 che quelle software garantiscano di collezionare i dati digitali presenti sul CAN-Bus della pompa di calore Daikin HPSU Compact, l’esperienza pratica di tutti i possessori di questa pompa di calore ci dice che le misure di temperatura presenti non si “parlano” mai (in particolare i famigerati T-GDC e T.Circ.Risc.).

La procedura di calibrazione che ho seguito e’ alquanto semplice:

  • ho messo la pompa di calore in condizioni di riscaldamento ma con una temperatura di mandata nominale estremamente bassa: il risultato e’ che la pompa di circolazione gira (al massimo valore possibile) mentre il compressore esterno rimane spento
  • in questa condizione, osservando lo schema interno di funzionamento, dopo un certo numero di ore in cui il sistema stabilizza qualsiasi transitorio deve essere necessariamente tV1 = tV,BH = tR1 (o in altri termini T-GDC = T.Circ.Risc. = T-Ritorno)
  • Scegliendo come valore corretto quello mediano, otteniamo gli off-set da applicare alle singole misure per “normalizzare” il valore a quello più corretto (statisticamente parlando)
  • Questo ci assicura che nel calcolo delle potenze abbiamo rimosso totalmente l’errore dovuto alla tolleranza dei sensori di temperatura
  • Non siamo ovviamente “protetti” dagli errori associati a non linearità dei sensori (differenze che variano al variare della temperatura) e dalla risoluzione della misura stessa

Nella pratica del mio esemplare di pompa di calore Daikin HPSU Compact posso dire che:

  • la calibrazione e’ perfettamente affidabile per le temperatura tipiche del riscaldamento (intorno ai 30 °C)
  • si evidenziano delle non linearità (quindi differenze) per le temperature tipiche della produzione di ACS (intorno ai 50 °C)
  • ho preferito la perfetta calibrazione in riscaldamento poiché e’ di gran lunga la condizione di funzionamento in cui viene prodotta più energia termica nel corso dell’anno

Calcolo di potenza/energia termica e COP

Oltre ad apprezzare il funzionamento in tempo reale, siamo ora in grado di calcolare le metriche più interessanti per verificare l’efficienza del funzionamento della nostra pompa di calore Daikin HPSU Compact.

La formula di base per poter calcolare la potenza termica scambiata da un circuito qualsiasi in cui circola acqua e’ la seguente:

P termica ( W) = 1,163 * Portata (l/h) * ΔT ( °C)

Questa formula può essere applicata ai vari elementi del nostro impianto, ma occorre porre attenzione alla presenza delle valvole a 3 vie che cambiano la configurazione idraulica, in particolare durante le fasi transitorie. In questo senso lo sbrinamento e’ la fase più complessa in termini di “attribuzione” dei vari flussi termici.

La misura della potenza/ energia termica netta che transita sullo scambiatore a piastre e’ quella più precisa in assoluto perché non soffre dei vari stati delle valvole a tre vie:

Exchanger Power = 1.163 * V1 * (tV1 – tR1)

L’unico difetto che ha e’ che non consente di distingue i contributi termici dovuti a fasi tra di loro molto diverse come riscaldamento, sbrinamento ed ACS. Questo diventa particolare importante col comportamento della pompa di calore Daikin HPSU Compact che, per basse temperatura di mandata, preleva tutto il calore necessario agli sbrinamenti dall’accumulo.

Per questo motivo, data la limitatezza di emoncms.org per fare calcoli avanzati sui valori di input, ho adottato le formule seguenti per valutare la potenza termica netta inviata al pavimento ed all’accumulo:

Floor Power = 1.163 * V1 * (tV,BH – tR1) ; Heating Mode only

Tank Power = 1.163 * V1 * (tV1 – tV,BH) + EHS ; DHW Mode or Defrost Mode only

Queste 2 formule sono affette da un errore marginale durante le fasi transitorie (valvole a 3 vie in movimento da uno stato stabile all’altro).

Con queste definizioni la perdita per gli sbrinamenti si sposta sulla potenza termica inviata all’accumulo che viene decurtata dell’energia sottratta a causa degli sbrinamenti. Nella pratica si vede bene che con sbrinamenti frequenti il Tank COP si riduce drasticamente, per quanto una frazione di calore vada anche verso il pavimento.

Vediamo l’andamento delle tre misure di potenza termica in fase di riscaldamento ed ACS:

Si vede benissimo:

  • la perfetta aderenza di Floor Power e Exchanger Power
  • la sovra-stima di Tank Power rispetto ad Exchanger Power (dovuta alla differenza non lineare dei sensori di temperatura al crescere della temperatura stessa)

I COP in tempo reale vengono calcolati dividendo la potenze/energia termica per la corrispondente potenza/energia elettrica.

L’energia viene calcolata dalla potenza utilizzando il processor Power to kWh di emoncms.

Utilizzando le dashboard di emoncms e’ possibile creare viste davvero gradevoli e potenti che potenti che potete apprezzare qui’ in Funzionamento in tempo reale pompa di calore aria acqua.

Il sistema cosi’ realizzato e’ in grado di misurare il COP effettivo della pompa di calore avulso da qualsiasi influenza dell’impianto idraulico:

  • la potenza termica e’ misurata ai morsetti (scambiatore di calore a piastre)
  • la potenza elettrica e’ misurata ai morsetti (alimentazione di unita’ esterna RRLQ006CAV3 + unita’ interna Daikin HPSU Compact 508 (H/C) DB + backup-heater BUH1)

Queste misure sono quindi perfettamente confrontabili con i dati nominali presenti sulla documentazione di prodotto.

Daikin HPSU Compact + Raspberry Pi + PiCAN2: next steps

Quando ho creato il sistema, oltre alla sorpresa iniziale, ho scatenato un po’ di mal di pancia e critiche sulla sua attendibilità. Mi duole dirlo ma la maggior parte non in buona fede.

Il punto di partenza e’ che la precisione del sistema e’ quella assicurata dalla pompa di calore Daikin HPSU Compact stessa: non abbiamo aggiunto errori a quelli eventualmente esistenti. Detto in altre parole abbiamo realizzato delle viste facilitate e storicizzate ai dati interni Daikin (DaikinHPSU Compact hack).

Aggiungerei che grazie alla calibrazione delle misure di temperatura la precisione della misura della potenza/energia termica del sistema e’ di gran lunga maggiore della pompa di calore Daikin HPSU Compact grezza.

Dopo abbondanti osservazioni dei dati fornitori dal mio Raspberry Pi e dalla scheda PiCAN2, ci sono comunque una serie di considerazioni da fare che vanno indirizzate:

  1. qualche singola estrazione dati dalla Daikin HPSU Compact fallisce (campione mancante) – statisticamente irrilevante e sostanzialmente invisibile sui dashboard
  2. qualche singola estrazione dati dalla Daikin HPSU Compact fornisce dati palesemente errati (sicuramente errore interno alla Daikin HPSU Compact, ad esempio una temperatura che crolla da 30 °C ad 1 °C per risalire immediatamente dopo a 30 °C) – statisticamente irrilevante ma visibile sui dashboard
  3. la frequenza di campionamento delle grandezze termiche (estratte dalla Daikin HPSU Compact) e’ differente da quelle elettriche (misurate direttamente da OEM)
  4. per le grandezze calcolate (in particolare ΔT e potenze termiche) tutti i punti precedenti determinano valori “rumorosi” e/o con singoli campioni visibilmente spuri – statisticamente irrilevante ma visivamente molto fastidioso
  5. alcuni sensori sembrano lievemente rumorosi (ad esempio la temperatura di ritorno)

La mia idea di soluzione è che nel layer intermedio tra quello fisico (CAN-Bus) e quello applicativo, la libreria di acquisizione e pubblicazione dei dati, ci dovrebbero stare delle logiche (opzionali) di:

  • data filtering (per attenuare/rimuovere il rumore)
  • data cleansing (per rimuovere dati palesemente fuori scala)
  • calcolo on the fly (calcolare al volo una grandezza derivata da grandezze elementari ma tra campioni tra di loro sincroni)

Questo potrebbe essere del tutto trasparente al layer applicativo che non farebbe altro che invocare normalmente la lettura di una grandezza (nativa o derivata) ottenendo dati estremamente puliti.

Ovviamente le grandezze derivate sarebbero scolpite in un vocabolario per il loro uso con il codice implementativo.

Anche la pubblicazione in cloud dovrebbe fare uso di questo servizio intermedio per poter visualizzare/storicizzare dati puliti.

Esempi di calcoli on-the-fly di grandezze derivate:

  • applicazione di off-set (costanti) di correzione (vedi calibrazione sensori di temperatura)
  • calcolo di differenze (come i ΔT acqua)
  • calcolo potenze termiche
  • derivazione di grandezze binarie (esempio Modo Defrost) da grandezze multivalore (Modo corrente)

Direi che zanac ha ancora un sacco di lavoro da fare !

Nel caso vi capiti con frequenza di bruciare la SD Card del vostro Raspberry Pi leggere la mia soluzione in Raspberry Pi | Collegare hard disk esterno.

Tutti i miei articoli su Daikin HPSU Compact:

Pompa di calore Daikin: resistenza elettrica backup-heater BUH

27 Repliche

Un componente fondamentale per tranquillizzare chi sta scegliendo per la prima volta una pompe di calore è la possibilità di disporre di una fonte di calore integrativa in caso di grande freddo. Quasi tutte le pompa di calore, anche la mia pompa di calore Daikin HPSU Compact, forniscono come opzione la resistenza elettrica Daikin Backup-Heater (BUH) in grado di integrarne il funzionamento come fonte di calore.

Daikin Backup-Heater (BUH)

La pompa di calore Daikin HPSU Compact viene fornita con una resistenza elettrica denominata backup heater (BUH):

Resistenza elettrica pompa di calore Daikin Backup Heater (BUH)


La resistenza elettrica Daikin Backup-Heater (BUH) viene installata dentro all’unità interna della pompa di calore per immersione nel bollitore:

Pompa di calore Daikin con resistenza elettrica Backup-Heater

La cooperazione della resistenza elettrica Backup-Heater col funzionamento della pompa di calore Daikin HPSU Compact, sia ad integrazione della produzione di acqua calda sanitaria che in modalità riscaldamento, avviene tramite:

  • acqua del bollitore (20)
  • serpentine scambiatrici di calore (12, 13)
  • controllo da parte della valvola a 3 vie (3UVB1 e 3UV DHW).

I tagli di potenza disponibili per la resistenza elettrica Daikin Backup-Heater sono tre:

  • 1 kW (BUH1)
  • 3 kW (BUH3)
  • 9 kW (BU9C)

Nel caso di dubbi sulla potenza della resistenza elettrica Backup-Heater installata dentro alla nostra pompa di calore Daikin HPSU Compact, basta aprire il coperchio dell’unità interna e leggere l’etichetta sulla base della resistenza.

Eccovi anche la foto laterale, con polvere, del backup heater della mia Daikin HPSU Compact:

Backup heater Daikin HPSU Compact

E questa è l’etichetta nella parte inferiore in cui potete verificare il modello (29.60910.002) e potenza (1 kW):

Backup heater Daikin HPSU Compact da 1 kW

Ovviamente la potenza della resistenza elettrica Backup-Heater determina la capacità relativa di integrazione della potenza termica.

Nella pratica vuol dire che una resistenza elettrica integrativa troppo piccola potrebbe non essere particolarmente d’aiuto nel funzionamento della pompa di calore.

Vediamo ora quali sono le modalità di uso possibili, cercando di fare chiarezza su uno degli argomenti peggio documentati sui manuali di prodotto.

Ovviamente una resistenza elettrica funziona come fonte integrativa per la pompa di calore solo in presenza di alimentazione elettrica: quindi non è una fonte alternativa in caso di black-out.

Daikin Backup-Heater BUH e sbrinamento

La pompa di calore Daikin HPSU Compact, come la maggior parte delle marche in commercio, effettua gli sbrinamenti invertendo il ciclo di funzionamento ma ha la particolarità di prelevare il calore necessario dall’accumulo termico. In realtà il prelievo potrebbe anche avvenire dal pavimento radiante ma solo quando le temperature di mandata siano superiori ad una soglia che nel mio impianto non riscontro normalmente.

In caso di forte o prolungato freddo, si può arrivare alla alla situazione paradossale in cui i continui sbrinamenti richiesti dall’unità esterna portino a frequenti cicli di integrazione dell’accumulo termico che a loro volta aumentano gli sbrinamenti.

La resistenza elettrica Backup-Heater invece, se presente e configurato nella pompa di calore, interviene sempre durante il ciclo di sbrinamento contribuendo alla produzione di calore facendo in modo che la temperatura dell’accumulo non scenda troppo. Quindi ottimo comportamento !

Leggi anche il mio articolo sullo sbrinamento Daikin HPSU Compact.

Daikin Backup-Heater BUH e integrazione riscaldamento

In presenza di determinate condizioni (non documentate) in cui la pompa di calore Daikin HPSU Compact ritenga che la sola unità esterna non ce la possa fare da sola, la resistenza può intervenire contribuendo al riscaldamento per un massimo di circa 12 minuti.

L’integrazione al riscaldamento da parte della resistenza elettrica Backup-Heater può essere configurato sulla pompa di calore con due comportamenti possibili:

Equilibrium Func.Backup-Heater
OffPuò intervenire sempre
OnPuò intervenire se la temperatura esterna < Temp. di bivalenza (set=point configurabile)

Questa opzione e’ nuovamente molto interessante perché può servire a ridurre l’occorrenza di sbrinamenti limitando i picchi di potenza termica che facilitano il congelamento dello scambiatore esterno.

A titolo esemplificativo un grafico con gli assorbimenti della mia pompa di calore Daikin HPSU Compact quando interviene la resistenza (per una decina di minuti):

Daikin Backup-Heater BUH ed integrazione produzione acqua calda sanitaria

Questo è il funzionamento più standard della resistenza elettrica, che serve anche a superare i limiti della pompa di calore Daikin HPSU Compact.

In questo caso la resistenza interviene in integrazione solo se, trascorso un tempo superiore Attesa BOH (set-point configurabile) la temperatura dell’accumulo non ha raggiunto il valore T-ACS nom x (set-point di temperatura dell’accumulo) non è stato raggiunto.

Consiglio di mettere questo tempo alto a piacere in modo che la resistenza normalmente non intervenga, visto che la sua efficienza energetica è pari ad 1 rispetto ad un COP della pompa di calore intorno a 3.

Parametri configurazione Daikin HPSU Compact

In questa tabella riepilogativa trovate i parametri di configurazione relativi alla resistenza elettrica Backup-Heater nella pompa di calore Daikin HPSU Compact:

Parametro Valore Descrizione
BUH s1 power1 kW
3 kW
9 kW		Potenza resistenza elettrica
BUH s1 power1 kW
3 kW
9 kW		Potenza resistenza elettrica
Function Heating Rod (*)0: Nessun WEZ aggiuntivo
1: Backup-Heater opzionale
2: WEZ alternativo per le funzioni approntamento di acqua calda e sostegno al riscaldamento
3: WEZ 1 alternativo per la funzione approntamento di acqua calda e WEZ 2 alternativo per la funzione sostegno al riscaldamento		Attivazione della resistenza.

 

Con BUH1 o BUH3 selezionare 2.

Equilibrium Func.Off: integrazione al riscaldamento sempre attiva
On: integrazione al riscaldamento solo se temperatura esterna inferiore a quella di bivalenza 		 
Temp. di bivalenza6 °CSet-point temperatura esterna per attivazione integrazione al riscaldamento
Attesa BOH75 minTempo oltre il quale la resistenza, se attiva, interviene in integrazione se non e’ ancora stato raggiunto il set-point ACS
(*) questa configurazione e’ documentata nel manuale “Daikin Altherma integrated solar unit – Manuale di installazione e di esercizio” aggiornamento Feb-16 al paragrafo “4.5.13 Collegamento Daikin Backup-Heater elettrico (EKBUxx)”.

Buona resistenza a tutti !

Leggi tutti i miei articoli su Daikin HPSU Compact:

Accumulo termico e dispersione pompa di calore Daikin HPSU Compact

10 Repliche

Una domanda ricorrente sulle pompe di calore dotate di serbatoio di accumulo termico, riguarda la dispersione termica, ovvero quanta energia termica accumulata viene dispersa nel tempo dal serbatoio che contiene l’acqua “tecnica” utilizzata per la produzione istantanea di acqua calda sanitaria.

Accumulo termico

Le pompe di calore a bassa temperatura non sono in grado di sostenere direttamente la produzione istantanea di acqua calda sanitaria per la potenza termica di picco che normalmente le contraddistingue. Per questo si ricorre all’adozione di una accumulatore termico.

L’accumulatore o accumulo termico è una combinazione di serbatoio di accumulo di acqua calda e di uno scaldacqua istantaneo. L’acqua sanitaria da riscaldare viene convogliata e riscaldata attraverso uno scambiatore di calore ad alte prestazioni separato in acciaio inox.

L’acqua potabile è contenuta in uno scambiatore di calore ad alte prestazioni in acciaio inossidabile a lunga durata (INOX). L’acqua potabile rimane perfettamente igienica. Nella foto del serbatoio di accumulo della mia pompa di calore Daikin HPSU Compact e’ ben visibile la doppia serpentina:


Se vuoi approfondire funzionamento e configurazione della produzione di acqua calda sanitaria della pompa di calore Daikin HPSU Compact, allora potresti leggere anche:

Dimensionamento serbatoio accumulo termico

Per il dimensionamento rapido in litri di un serbatoio di accumulo per l’acqua calda sanitaria si possono usare delle tabelle di riferimento che tengono conto di:

  • consumo di acqua calda nel periodo di punta
  • durata del periodo di punta
  • durata del periodo di preriscaldamento
  • temperatura dell’acqua fredda
  • temperatura di utilizzo dell’acqua calda
  • temperatura media del fluido scaldante

Per un dimensionamento più raffinato, si può anche calcolare il dimensionamento della serpentina riscaldante e poi scegliere nei cataloghi dei venditori i prodotti che più si avvicinano a tali valori.

Facciamo una panoramica sui consumi maggiori di acqua calda:

  • vasca da bagno: 100-120 litri
  • doccia: 50-60 litri
  • lavabo 10-12 litri
  • bidet: 8-10 litri
  • lavello da cucina: 15-20 litri

Per una famiglia tipo e’ comunque possibile assumere un fabbisogno giornaliero per persona di 35-45 litri di acqua calda. Ovviamente tutto questo va aggiustato ai comportamenti specifici.

Nel caso della pompa di calore Daikin HPSU Compact le due scelte possibili sono tra 300 litri e 500 litri.

La mia raccomandazione e’ di non lesinare con la dimensione dell’accumulo per le ragioni seguenti:

  • la vostra famiglia potrebbe malmenarvi se dovesse fare la doccia fredda
  • un accumulo di dimensioni maggiori può operare ad una temperatura inferiore e quindi migliorando l’efficienza della pompa di calore
  • se l’accumulo termico viene utilizzato anche per gli sbrinamenti invernali, come nella pompa di calore Daikin HPSU Compact, una dimensione maggiore limiterà la frequenza reintegro e le conseguenti interruzioni al riscaldamento

Configurazione acqua calda sanitaria Daikin HPSU Compact

I parametri chiave di regolazione della produzione di acqua calda sanitaria della pompa di calore Daikin HPSU Compact sono i seguenti:

  • T-ACS nom: definisce il set-point di temperatura dell’accumulo termico
  • HP Isteresi TDHW: definisce l’isteresi per la temperatura dell’accumulo termico

In pratica vuol dire che la Daikin HPSU Compact assicurerà sempre che l’accumulo tecnico stia ad una temperatura compresa tra T-ACS nom – HP Isteresi TDHW e T-ACS nom.

Facendo un esempio pratico, se

  • T-ACS nom = 42 ºC
  • HP Isteresi TDHW = 3 ºC

La temperatura dell’accumulo termico sarà sempre compresa tra i 39 ºC ed i 42 ºC.

Accumulo termico e dispersione

Il manuale della pompa di calore Daikin HPSU Compact, per la mia versione 508, ci dice:

Come si traduce tutto questo nel comportamento pratico ?

Dai dati nominali possiamo calcolare la frequenza attesa per i cicli di reintegro dell’accumulo termico e confrontarli col comportamento pratico.

Come prima cosa convertiamo la dispersione termica da energia termica persa nelle 24 ore alla discesa di temperatura nell’accumulo termico nelle 24 ore:

  • ΔT nominale = Dispersione Termica nominale / (Volume_Acqua * 0,00116) = 1,4 / (500 * 0,00116) = 2,41 ºC ogni 24 ore

Detto in altre parole la temperatura dell’accumulo termico da 500 litri della pompa di calore HPSU Compact, caricato a 60 ºC, scende di 2,4 ºC ogni 24 ore.

Accumulo termico e dispersione nella realtà

Possiamo prendere come riferimento un mio periodo di ferie in cui ho lasciato la mia pompa di calore Daikin HPSU Compact 508 con la configurazione seguente:

  • Modalità Estate, ovvero la sola produzione di acqua calda sanitaria
  • T-ACS nom = 42 ºC
  • HP Isteresi TDHW = 3 ºC

L’andamento della temperatura dell’accumulo termico (Tdhw1) e della temperatura ambiente (T inside) e’ stato il seguente;

La dispersione termica dipende dalla differenza di temperatura tra accumulo termico ed ambiente, basta una semplice proporzione per calcolare la discesa di temperatura attesa nelle 24 ore:

  • Condizioni nominali
    • T accumulo termico = 60 ºC
    • T ambiente = 20 ºC
  • Condizioni effettive
    • T accumulo termico = 40,9 ºC
    • T ambiente = 24,2 ºC
  • ΔT effettivo = ΔT nominale * (40,9 – 24,2) / (60 – 20) = 1,01 ºC ogni 24h

Qual’e’ la frequenza in ore dei cicli di reintegro dell’accumulo termico ?

Basta fare una proporzione inversa tra l’isteresi della temperatura dell’accumulo termico ed il ΔT effettivo:

  • Frequenza_reintegro = HP Isteresi TDHW / ΔT effettivo * 24h = 3 / 1,01 * 24 = 71,3 ore

Detto in altre parole, durante le mie vacanze estive, il reintegro dell’accumulo termico dovrebbe avvenire circa 71 ore dopo la conclusione del precedente.

Conclusioni

Estrapolando i dati del grafico precedente si vede che la frequenza media effettiva di reintegro dell’accumulo termico e’ stata nella realtà di sole 42 ore (ovvero il 40 % più frequente del dato teorico) !

Ovviamente e’ un confronto indicativo ma piuttosto attendibile. Occorrerebbe anche verificare che l’accumulo termico sia completamente pieno in linea con la capacita’ nominale.

Evitando facili accostamenti con i dati di consumo automobilistici, emerge che i dati di targa sono sempre da prendere con le molle.

Spero che questo articolo sia interessante e di riferimento anche per l’inverno (vedi Daikin HPSU Compact: come funziona lo sbrinamento ?), quando i cicli di sbrinamento possono far salire molto la frequenza dei reintegri dell’accumulo.

Vuoi scoprire come ho fatto a migliorare l’autoconsumo del mio fotovoltaico utilizzando proprio l’accumulo termico della mia pompa di calore ? Leggi subito 4-Noks Elios4you: auto-consumo fotovoltaico e pompa di calore.

Se vuoi scoprire tutto sul funzionamento della pompa di calore Daikin HPSU Compact hai ancora a disposizione questi altri articoli:

Hack Daikin HPSU Compact con Raspberry Pi, Python e PiCAN2 – II

2 Repliche

Probabilmente avete letto il primo articolo che spiegava come hackerare a basso livello la vostra pompa di calore Daikin HPSU Compact grazie alla squadra formata da Raspberry Pi, PiCAN2, Python e python-CAN.

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

La doverosa premessa è che tutto quanto descritto in questo articolo è 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.

Se pensi di aver trovato un approccio troppo complesso, ti invito a leggere in alternativa fin dove mi sono spinto in termini di ottimizzazione del riscaldamento sulla mia pompa di calore Daikin HPSU Compact con un approccio tradizionale in Pompa di calore Daikin HPSU Compact: curva climatica inversa a 4 scorrimenti.

CAN-Bus, python-CAN, Python e scheda PiCAN2

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 Bosch.

Lo standard CAN-Bus, 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-Bus sorgente.

Un messaggio CAN-Bus transita infatti su tutto il bus e viene ricevuto da tutti i nodi collegati, è 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 CAN-Bus ha piena visibilità di quanto transita nel bus.

Non a caso ho riportato uno schema concettuale di un’automobile che utilizza proprio il CAN-Bus reso disponibile a chiunque tramite una presa OBD2 (On Board Diagnostic).

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

Sniffing messaggi CAN-Bus Daikin HPSU Compact tramite PiCAN2

La pompa di calore 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.

Essendo un protocollo aperto abbiamo almeno un piccolo vantaggio in partenza. Ma come vedremo piccolo.

Tralasciando i campi tecnici, il formato base di un messaggio è essenzialmente composto da:

  • un identificatore di dati (ID)
  • un campo dati (Data) che può essere lungo sino a 8 byte

La lunghezza del campo dati del messaggio è detta DLC.

Nella pompa di calore Daikin HPSU Compact tutti i campi dati sono da 7 byte (DLC = 7) e quindi occorre tenerne assolutamente conto quando si spediscono i dati alla macchina.

All’interno della libreria python-CAN è disponibile uno script che consente di aggregare i messaggi che transitano sul CAN-Bus in base al loro identificativo ID in modo da avere statistiche sulla loro frequenza:

python3 -m can.viewer -c can0 -i socketcan

Lasciando girare questo script per qualche minuto mentre la nostra pompa di calore aria acqua Daikin HPSU Compact si trova in modalità riscaldamento senza intervenire in alcun modo sul suo pannello di controllo troviamo ad esempio questo output con un elenco di messaggi transitati sul CAN-Bus:

Count   Time           dt          ID          DLC  Data
83      1144.665077    59.979867   0x10A       7    31 00 FA C0 B4 00 00
229     1147.443998    2.7622953   0x180       7    20 0A 0C 00 45 00 00
59      844.042803     0.01214224  0x300       7    20 0A FA 01 1A 00 00
36      842.115780     0.00595495  0x500       7    20 0A 61 01 00 00 00
21      843.939823     0.01195700  0x600       7    20 0A 57 00 00 00 00
21      904.953210     0.00580325  0x780       7    B0 79 FA 01 22 1D 00

Dove:

  • Count è il numero di volte che un messaggio con quell’ID è stato ricevuto
  • Time è il time-stamp dell’ultimo messaggio ricevuto con quell’ID
  • dt è la differenza di tempo tra gli ultimi due messaggi ricevuti con quell’ID
  • ID è l’identificato del messaggio (formato esadecimale)
  • DLC è la lunghezza del messaggio in byte
  • Data sono i dati contenuti nell’ultimo messaggio di quell’ID (formato esadecimale)

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 limitatamente a quello di cui è stato possibile fare reverse engineering.

Possiamo notare nel primo esempio come ci siano alcuni identificativi con una numerosità decisamente più alta degli altri: è probabile che siano i dati scambiati per aggiornare frequentemente le informazioni visualizzate sul display del pannello di controllo nella schermata correntemente selezionata.

Come primo esperimento ho lasciato il pannello di controllo controllo della macchina fermo su questa schermata per molte decine di minuti:

Il risultato è il seguente:

Count   Time           dt          ID          DLC  Data
3043    2190.429196    0.005633    0x10A       7    31 00 FA C1 01 00 00
3352    2190.462394    0.005885    0x180       7    22 0A FA C1 01 03 6D
127     2178.270777    0.00625344  0x300       7    20 0A FA 01 1A 00 00
78      2176.428710    0.01096660  0x500       7    20 0A 61 01 00 00 00
45      2178.186774    0.01193118  0x600       7    20 0A 57 00 00 00 00
36      1995.233171    0.01105037  0x780       7    B0 79 FA 01 22 1D 00

Esperimento ripetuto con questa seconda schermata:

Col risultato seguente:

Count   Time           dt          ID          DLC  Data
3653    2641.662374    0.005546    0x10A       7    31 00 FA C1 01 00 00
3998    2641.732388    0.014217    0x180       7    22 0A FA C1 01 03 6D
148     2524.143194    0.00625052  0x300       7    20 0A FA 01 1A 00 00
84      2522.309635    0.00598129  0x500       7    20 0A 61 01 00 00 00
51      2524.082409    0.00587598  0x600       7    20 0A 57 00 00 00 00
45      2461.075303    0.00589475  0x780       7    B0 79 FA 01 22 1D 00

Come vedete da entrambi i casi, abbiamo due evidenze:

  • ci sono solamente 6 identificativi distinti, probabilmente corrispondenti ai componenti della pompa di calore che comunicano tra di loro tramite il CAN-Bus
  • la stragrande maggioranza dei messaggi scambiati ha identificativo ID 0x10A e 0x180

Facciamo allora un dump dei messaggi:

python3 can_logger.py -c can0 -v -i socketcan

Fermandoci alla prima “raffica”, che compare proprio con quelle coppie di identificativi, riordinando in base ad identificativo e poi timestamp abbiamo questo:

Timestamp: 1638210695.494380  ID: 010a    S  DLC:  7    31 00 fa c0 fc 00 00  Channel: can0
Timestamp: 1638210695.499678  ID: 010a    S  DLC:  7    31 00 fa c0 fd 00 00  Channel: can0
Timestamp: 1638210695.510810  ID: 010a    S  DLC:  7    31 00 fa c0 fe 00 00  Channel: can0
Timestamp: 1638210695.521915  ID: 010a    S  DLC:  7    31 00 fa c0 ff 00 00  Channel: can0
Timestamp: 1638210695.527504  ID: 010a    S  DLC:  7    31 00 fa c1 00 00 00  Channel: can0
Timestamp: 1638210695.533056  ID: 010a    S  DLC:  7    31 00 fa c1 01 00 00  Channel: can0
Timestamp: 1638210695.505260  ID: 0180    S  DLC:  7    22 0a fa c0 fc 01 23  Channel: can0
Timestamp: 1638210695.516309  ID: 0180    S  DLC:  7    22 0a fa c0 fd 01 ad  Channel: can0
Timestamp: 1638210695.538606  ID: 0180    S  DLC:  7    22 0a fa c0 fe 01 15  Channel: can0
Timestamp: 1638210695.548981  ID: 0180    S  DLC:  7    22 0a fa c0 ff 00 36  Channel: can0
Timestamp: 1638210695.554933  ID: 0180    S  DLC:  7    22 0a fa c1 00 01 05  Channel: can0
Timestamp: 1638210695.560883  ID: 0180    S  DLC:  7    22 0a fa c1 01 03 9a  Channel: can0

Ovvero 6 messaggi con ID 010a ed altrettanti con ID 0180 leggermente sfalsati nel tempo.

Formato messaggi CAN-Bus Daikin HPSU Compact

Direi che abbiamo fatto bingo provando ad intuire la semantica dei messaggi scambiati sul CAN-Bus della pompa di calore Daikin HPSU Compact:

  • i 6 messaggi corrispondono esattamente ai 6 valori visualizzati sul display del pannello di controllo
  • a 6 messaggi di richiesta (con ID 010a) corrispondono 6 messaggi di risposta (con ID 0180)
  • tutti i messaggi di richiesta hanno i primi 3 byte identici (31 00 fa)
  • tutti i messaggi di richiesta hanno i primi 3 byte identici (22 0a fa)
  • il terzo e quarto byte del messaggio sono identici tra richiesta e risposta, probabilmente per indicare il parametro
  • il sesto ed il settimo byte del messaggio di richiesta sono vuoti
  • il sesto ed il settimo byte del messaggio di risposta hanno valori differenziati, probabilmente contengono il valore effettivo del parametro richiesto

E’ quindi presumibile che il funzionamento sia il seguente:

  • il pannello di controllo della pompa di calore richiede via messaggi sul CAN-Bus i valori aggiornati dei parametri da visualizzare
  • la scheda principale della pompa di calore recepisce la richiesta e pubblica i messaggi di risposta con i valori aggiornati sul CAN-Bus
  • il modulo pannello di controllo della pompa di calore visualizza i dati così ricevuti

Questo si chiama reverse engineering che dobbiamo provare a sintetizzare.

Identificativo

Per quanto nello standard CAN-Bus non ci sia un concetto di indirizzo, è probabile che nell’implementazione della pompa di calore Daikin HPSU Compact corrisponda al componente che ha depositato il messaggio.

Una possibile interpretazione è la seguente:

ID Messaggio CAN-BusComponente Daikin HPSU Compact
0x10APannello di controllo
0x180Scheda principale pompa di calore
0x300
0x500
0x600
0x780

Ritengo che questi valori siano definiti in fase di configurazione iniziale della pompa di calore e dipendenti anche dalla presenza di accessori esterni collegati via CAN-Bus, come ad esempio il comando remoto termostato ambiente RoCon U1.

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)
  • 0x22 ⇒ risposta o scrittura dal nodo CAN 0x180 (0x2 * 0x80)

Secondo byte

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

Terzo byte

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

Prendiamo di nuovo un paio di esempi concreti:

Dati (Esadecimale)Significato
31 00 FA 01 D6 00 00Comando lettura dal nodo 0x180 del parametro 01 D6
31 00 0E 00 00 00 00Comando lettura dal nodo 0x180 del parametro 0E

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 grazie a PiCAN2

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 è 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-Bus che compongono il sistema (Unita’ interna, unita’ esterna, ecc.)

Esempi di messaggi catturati con PiCAN2

Per chiudere con la speranza in una prossima puntata di questa storia, qualche esempio completo di messaggio interpretato grazie a Raspberry Pi, PiCAN2 e tanta pazienza:

DatiComandoParametro
31 00 16 00 00 00 00Lettura temperatura di ritornoN/A
32 10 16 00 DF 00 00Risposta temperatura di ritorno00 DF (223 decimale, ovvero 22,3 ºC)
61 00 FA 0A 0C 00 00Lettura temperature esternaN/A
62 10 FA 0A 0C FF 69Risposta temperature esternaFF 69 (-115 decimale, ovvero -11,5 ºC)

Mi raccomando di continuare la lettura della puntata successiva Daikin HPSU Compact hack: terza parte.

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Nel caso vi capiti con frequenza di bruciare la SD Card del vostro Raspberry Pi leggere la mia soluzione in Raspberry Pi | Collegare hard disk esterno.

Leggi tutti i miei articoli su Raspberry Pi:

Curva climatica inversa Daikin Altherma 3 ECH2O e HPSU Compact

27 Repliche

Come impostare la temperatura in una pompa di calore è uno degli argomenti più delicati: la ricerca della configurazione ottimale per il riscaldamento invernale della mia pompa di calore Daikin HPSU Compact è uno dei miei pallini e la curva climatica inversa, possibile anche con la recente Daikin Altherma 3 ECH2O, è un risultato alla portata di tutti anche grazie dall’uso di un interruttore WiFi Shelly Plus 1.

Come impostare la temperatura in una pompa di calore

Il mio percorso è stato lungo, interessante, articolato, lastricato di prove ed errori. Per capire se sia meglio impostare la temperatura di mandata fissa oppure la regolazione con curva climatica nella pompa di calore.

Sintetizziamo tutto quanto imparato per impostare la temperatura in una pompa di calore al fine di ottimizzare comfort e consumi per il riscaldamento:

  • minore è la temperatura esterna, maggiori saranno i consumi elettrici e/o più lungo sarà il tempo di accensione del riscaldamento necessario
  • minore è la temperatura di mandata della pompa di calore
    • minori saranno i consumi elettrici con allungamento periodo di accensione del riscaldamento, a parità di calore prodotta e temperatura esterna
    • minori saranno gli sbrinamenti
  • per avere il rendimento (COP) massimo, anche in presenza di tariffa bi-oraria, è meglio il funzionamento diurno / tardo pomeriggio anziché notturno / prima mattina
  • per massimizzare l’autoconsumo del fotovoltaico è meglio il funzionamento diurno anziché notturno

Per approfondire ulteriormente leggi anche il mio articolo su curva climatica e pompa di calore.

Regolazione curva climatica pompa di calore Daikin HPSU Compact e Daikin Altherma 3 ECH2O

Il funzionamento della pompa di calore con temperatura di mandata fissa o la sua regolazione con curva climatica pura non sono in grado di soddisfare tutti i principi precedenti, per quanta l’uso della curva climatica permetta di compensare le variazioni di temperatura esterna nel corso dell’inverno.

La pompe di calore Daikin HPSU Compact e Daikin Altherma 3 ECH2O ci vengono però in soccorso, ed alla grande !

Prima di procedere puoi approfondire come funziona la curva climatica e pompa di calore Daikin HPSU Compact.

Riprendiamo per comodità il grafico della curva climatica utilizzata dalla Daikin Altherma 3 ECH2O e dalla precedente Daikin HPSU Compact:

Curva climatica di riscaldamento pompa di calore Daikin Altherma 3 ECH2O e HPSU Compact

E’ possibile programmare i valori della temperatura nominale ambientale TR (scorrimento della curva climatica) definendoli nei programmi orari [Automatico 1] ed [Automatico 2] della modalità Riscaldare e della modalità Riduzione:

  • T-Ambiente 1, T-Ambiente 2, T-Ambiente 3 per i tre intervalli con riscaldamento attivo del programma [Automatico 1]
  • T-Ambiente 1, T-Ambiente 2, T-Ambiente 3 per i tre periodi con riscaldamento attivo del programma [Automatico 2]
  • T-Riduzione nelle fasce di riscaldamento in riduzione dei programmi [Automatico 1] ed [Automatico 2]

Detto in altre parole possiamo configurare facilmente la nostra pompa di calore Daikin Altherma 3 ECH2O o HPSU Compact in modo da alzare o abbassare la curva climatica su 4 intervalli giornalieri distinti: esattamente quanto ci serve !

Questa configurazione funziona con:

  • modo operativo [Automatico 1] o [Automatico 2]
  • termostato esterno assente o disattivato ([Room thermostat] = Off)

Non avere un termostato esterno collegato potrebbe essere una limitazione di questa configurazione, ma possiamo gestirla facilmente come vedremo successivamente nell’articolo.

Leggi anche la mia recensione della pompa di calore Daikin Altherma 3.

Funzionamento circolatore pompa di calore Daikin Altherma 3 ECH2O ed HPSU Compact

L’unità interna della pompa di calore è dotato di un circolatore per l’acqua, in particolare:

Grundfos UPM2 15-70 CES87

Con basso fabbisogno termico e portate d’acqua importanti l’assorbimento elettrico del circolatore potrebbe non essere più così trascurabile.

Molti di voi avranno sicuramente osservato questo comportamento nel funzionamento della pompa di calore ad inizio e fine stagione:

  • riscaldamento acceso
  • temperatura ambiente interna inferiore al set-point
  • pompa di circolazione accesa
  • unità esterna spenta per molte decine di minuti o addirittura ore

La pompa di calore può entrare in questo “stato” quando il riscaldamento in corso si interrompe per una delle ragioni seguenti:

  • ciclo di reintegro ACS
  • ciclo di sbrinamento
  • differenza tra temperatura di mandata e ritorno sotto una soglia minima

La ragione è da ricercare nel limite inferiore di potenza termica della gamma di funzionamento della pompa di calore: parliamo indicativamente del 20-30% della capacità termica della pompa di calore ad una determinata temperatura esterna.

Se non ci sono le condizioni per superare tale potenza termica minima, ovvero un salto termico minimo tra temperatura di mandata e temperatura di ritorno, pur col riscaldamento accesso l’unità esterna rimane spenta e la pompa di circolazione accesa.

Il fenomeno è accentuato ad inizio e fine stagione in case ben isolate quando per mantenere la temperatura ambiente interna serve una quantità di calore molto bassa ed è quindi molto facile scendere sotto la soglia minima di potenza.

Ad esempio con la mia Daikin HPSU Compact 6 kW con un valore di set-point inferiore ai 26 °C e temperature esterne appena sotto i 10 °C ci vogliono davvero tante ore perché l’unità esterna riparta dopo un ciclo di reintegro ACS (tempo necessario perché temperatura ambiente interna e conseguentemente temperatura di ritorno scendano di quando necessario).

Commutando dalle modalità di funzionamento in riscaldamento (Riscaldare, Automatico 1 ed Automatico 2) ad Estate possiamo ottenere lo spegnimento del riscaldamento e della pompa di circolazione senza un termostato esterno collegato.

Commutazione modalità funzionamento Daikin Altherma 3 ECH2O e HPSU Compact mediante contatto esterno

Se vogliamo risparmiare anche su questo consumo sostanzialmente inutile della pompa di circolazione, possiamo però utilizzare la possibilità di modificare la modalità operativa dell’unità interna mediante un contatto di commutazione esterno anziché manualmente tramite il pannello di comando a bordo unità interna.

Per farlo occorre utilizzare l’apposito ingresso J8, prevista sia sulla scheda RoCon BM1 della “vecchia” Daikin HPSU Compact che nella scheda RoCon BM2C della attuale Daikin Altherma 3 ECH2O seguendo uno schema di collegamento come il seguente:

Collegamento contatto di commutazione EXT Daikin Altherma 3 ECH2O e HPSU Compact

Tramite la modifica del valore di resistenza Rv viene commutata la modalità di funzionamento corrente secondo i valori seguenti (tolleranza ±5% quindi serie E24):

Modalità di funzionamentoResistenza RV
Standby< 680 Ω
Riscaldare1.200 Ω
Ridurre1.800 Ω
Estate2.700 Ω
Automatico 14.700 Ω
Automatico 28.200 Ω
Valori di resistenza per la valutazione del segnale EXT Daikin Altherma 3 ECH2O e HPSU Compact

Con valori di resistenza maggiori del valore per Automatico 2, non si tiene conto dell’ingresso. La commutazione della modalità di esercizio funziona solo se il contatto di commutazione esterno è chiuso.

Gestione remota Daikin Altherma 3 ECH2O e HPSU Compact con Shelly 1

Per automatizzare questa commutazione esterna possiamo utilizzare un interruttore WiFi controllabile da remoto dotato di contatto pulito in uscita come ad esempio gli Shelly 1 o Shelly Plus 1 (1 canale) oppure il Sonoff 4CH Pro R3 (dotato di ben 4 canali).

Lo schema elettrico di collegamento dell’interruttore WiFi Shelly 1 con la pompa di calore Daikin Altherma 3 ECH2O o HPSU Compact per realizzare la commutazione remota dalla modalità corrente alla modalità Estate è il seguente:

Gestione remota Daikin Altherma 3 ECH2O e HPSU Compact con Shelly 1

Per l’automazione basta programmare l’accensione e lo spegnimento dell’interruttore WiFi Shelly in due orari prefissati secondo le nostre necessità; leggi anche la mia guida a Shelly Cloud App.

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Programmazione curva climatica inversa pompa di calore Daikin Altherma 3 ECH2O HPSU Compact

Utilizzando tutti gli accorgimenti descritti in precedenza, ovvero:

  • programmazione della temperatura nominale ambientale TR (scorrimento della curva climatica) col modo operativo [Automatico 1]
  • commutazione automatica o da remoto tra la modalità di funzionamento in riscaldamento (Riscaldare, Automatico 1 ed Automatico 2) e la modalità Estate tramite un interruttore WiFi con contatto pulito

E’ possibile ottenere una crono-programmazione del funzionamento in riscaldamento e dello scorrimento della curva climatica della pompa di calore Daikin Altherma 3 ECH2O e HPSU Compact come la seguente:

che può essere giustamente chiamata curva climatica inversa (a 4 scorrimenti).

Attenzione: ricordate sempre che i valori T-Ambiente e T-Riduzione del diagramma non sono i set-point di un crono-termostato On-Off ma bensì gli scorrimenti della curva climatica: quindi non temperature effettive misurate.

Questa programmazione è in grado di soddisfare tutti i principi descritti sopra funzionando in modalità curva climatica ed essendo quindi potenzialmente adatta a coprire l’interno inverno.

Mi preme ringraziare diverse persone del forum CercaEnergia poiché questo è un risultato collettivo di cui sono stato a lungo detrattore (chiamatemi San Tommaso !).

Questa soluzione ha un bel bonus incluso: utilizzando un sensore di temperatura possiamo di fatto realizzare anche un termostato WiFi per comandare l’accensione e lo spegnimento della pompa di calore anche in base a set-point di temperatura configurabili.

Continuando con l’esempio precedente, possiamo aggiungere al sistema di gestione un sensore di temperatura ed umidità Shelly H&T che posizioneremo nel punto più rappresentativo dell’abitazione.

Shelly H&T

Questa volta basterà aggiungere un paio di scene automatiche su Shelly Cloud in base a due soglie di temperatura di accensione e spegnimento.

Leggi anche il mio articolo su termostato pompa di calore Daikin Altherma 3.

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Andiamo oltre la curva climatica inversa !

Pur essendo il massimo che si possa ottenere dalle funzioni disponibili nella pompa di calore Daikin HPSU Compact ho cercato di andare oltre !

Il tutto parte dall’osservazione che la regolazione della temperatura di mandata ottenuta in un certo modo non fa altro che “inseguire” la temperatura di ritorno del pavimento radiante …

… non perderti la puntata successiva scoprendo come ho usato anche Raspberry in Daikin HPSU Compact hack: prima parte.

E se vuoi spoilerare le puntate successive potresti anche saltare direttamente a Pompa di calore Daikin HPSU Compact: riscaldamento smart.

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Leggi tutti i miei articoli su Riscaldamento:

Daikin HPSU Compact configurazione riscaldamento mandata fissa

26 Repliche

Daikin HPSU Compact configurazione riscaldamento mandata fissa: il terzo inverno in una casa elettrica è il momento propizio per illustrare e sintetizzare le configurazioni per il funzionamento in modalità riscaldamento invernale con regolazione della temperatura di mandata fissa del mio impianto con pompa di calore Daikin HPSU Compact e pavimento radiante.

La prima scelta riguarda il funzionamento con regolazione della temperatura di mandata fissa oppure mediante curva climatica.

Regolazione temperatura di mandata fissa o curva climatica ?

Come già spiegato in Riscaldamento invernale: usare la curva climatica ? la mia scelta iniziale e’ caduta sulla regolazione a temperatura di mandata fissa al fine di poter minimizzare i consumi elettrici, pur assicurando un livello di comfort accettabile, grazie all’ottimizzazione di:

  • prestazione della pompa di calore (COP)
  • auto-consumo del fotovoltaico, per quando nella stagione invernale la produzione sia estremamente ridotta
  • sbrinamenti dell’unita’ esterna, per quanto possibile, cercando di evitare le temperature esterne più basse

Per raggiungere tali obiettivi e’ necessario poter programmare con attenzione gli orari e le soglie di temperatura per cui l’impianto produce calore.

Per l’inverno, diversamente dalla climatizzazione estiva, ho dunque optato per l’accoppiata seguente:

  • crono-programmazione sul termostato esterno della temperatura ambiente di accensione al fine di far lavorare il riscaldamento principalmente in fascia diurna (in particolare dalle 11:00 alle 22:30 quando temperature esterne e produzione del fotovoltaico sono maggiori)
  • temperatura di mandata fissa

Prima di passare ai parametri macchina ed ai risultati ci sarebbe da fare ulteriori considerazioni, che potrebbero portare ad una configurazione radicalmente diversa utilizzando all’estremo la configurabilità della pompa di calore Daikin HPSU Compact, e che rimando ad un articolo successivo in cui tratterò della crono-programmazione invernale ideale.

Daikin HPSU Compact configurazione riscaldamento mandata fissa

I parametri comuni di funzionamento riguardano:

  • scelta della modalità di regolazione della temperatura di mandata tra mandata fissa e curva climatica
  • funzionamento della resistenza integrativa (backup heater)

Per accedere alla configurazione dei parametri comuni occorre:

  • portare il Selettore sulla posizione Configurazione:
    • scegliere il livello Config. Circ. Risc.
      • impostare il parametro HC Function
    • scegliere il livello Messa in Servizio
      • impostare il parametro Func Heating Rod

LIVELLO
SOTTO-LIVELLO		PARAMETROVALOREDESCRIZIONE
Config. Circ. Risc.HC Function0Selezione della modalità di regolazione della temperatura di mandata:
0: In base alla temperatura esterna (curva climatica)
1: Valore nominale di mandata fissa
Messa in ServizioFunc Heating Rod (*)2Impostazioni generatore di calore aggiuntivo (WEZ):
0: Nessun WEZ aggiuntivo
1: Backup-Heater opzionale
2: WEZ alternativo per acqua calda sanitaria e sostegno riscaldamento
3: WEZ 1 alternativo per acqua calda sanitaria e WEZ 2 alternativo per sostegno al riscaldamento

Per accedere alla configurazione dei parametri relativi al riscaldamento con regolazione della temperatura di mandata fissa occorre:
  • portare il Selettore sulla posizione Configurazione
    • scegliere il livello Config. Circ. Risc.
    • selezionare il sottolivello riscaldare
    • impostare i parametri Min T-Flow, Max T-Flow, Temp. Mandata giorno e Temp. Mandata notte
LIVELLO
SOTTO-LIVELLO		PARAMETROVALOREDESCRIZIONE
Config. Circ. Risc.Livello Isolamento0 - offCoibentazione edificio che influenza la velocità di adeguamento della curva climatica rispetto alla T esterna:
0: off, 1: scarso, 2: normale, 3: buono, 4: ottimo
Config. Circ. Risc. - riscaldareMax T-Flow31 °CLimite superiore temperatura nominale di mandata.
Vale sia per curva climatica che mandata fissa.
Config. Circ. Risc. - riscaldareMin T-Flow25 °CLimite inferiore temperatura nominale di mandata.
Vale sia per curva climatica che mandata fissa.
Config. Circ. Risc. - riscaldareTemp. Mandata giorno31 °CTemperatura nominale di mandata fissa durante il periodo di accensione (modalità "Automatico 1", "Automatico 2", "riscaldare", "Raffreddare").
Config. Circ. Risc. - riscaldareTemp. Mandata notte31 °CTemperatura nominale di mandata fissa durante il tempo di riduzione (modalità "Automatico 1", "Automatico 2", "Ridurre").
Config. Circ. Risc. - riscaldareCurva riscaldamento0,5Pendenza curva climatica.
T-Ambiente 118,0 °CValore nominale, durante il periodo di accensione, della temperatura ambientale per curva climatica ("riscaldare", "Raffreddare" e 1° ciclo accensione di [Automatico 1], [Automatico 2]).
T-Ambiente 219,5 °CValore nominale, durante il periodo di accensione, della temperatura ambientale per curva climatica (2° ciclo accensione di [Automatico 1], [Automatico 2]).
T-Ambiente 320,5 °CValore nominale, durante il periodo di accensione, della temperatura ambientale per curva climatica (3° ciclo accensione di [Automatico 1], [Automatico 2]).
T-Riduzione19,0 °CValore nominale, durante il periodo di riduzione, della temperatura ambientale per curva climatica ([Automatico 1], [Automatico 2]).

Ovviamente dovrete adattare (con pazienza) i valori alla vostra casa. Ricordate sempre che un pavimento radiante reagisce lentamente alle variazioni (ore/giorni e non minuti/ore).

Puoi anche accedere al riepilogo aggiornato della mia configurazione Daikin HPSU Compact: sono presenti anche la parte di raffrescamento e produzione acqua calda sanitaria.

Backup-heater Daikin HPSU Compact

Un punto di attenzione importante: la configurazione sopra descritta disattiva la resistenza elettrica interna (BUH) che potrebbe essere necessaria in caso di emergenza !

Riporto direttamente il manuale Rotex che e’ molto chiaro e perentorio:

Un altro aspetto fondamentale nella configurazione invernale e’ che la produzione di acqua calda sanitaria sia attiva 24×7: in inverno una pompa di calore può necessitare di fare de-frost.

La pompa di calore Daikin HPSU Compact per fare questo preleva calore dall’accumulo tecnico: se non re-integrato con continui de-frost la macchina andrà inevitabilmente in blocco. Se la resistenza elettrica e’ disattivata ricadete nel caso precedente. Siete fritti, anzi, congelati !

Quindi riassumendo in sintesi: non fate rimanere la vostra famiglia al freddo per i vostri esperimenti ! Come e’ successo a me al primo anno per qualche giorno prima che arrivasse il tecnico Rotex a sistemare tutto.

Crono-programmazione Daikin HPSU Compact

Passiamo invece alle soglie della crono-programmazione del termostato RKRTR

Attenzione che queste sono le soglie adatte al livello di comfort per me accettabile (soffro il caldo !) che potrebbe non essere lo stesso per tutti !

Risultati regolazione temperatura di mandata fissa

Potete apprezzare il risultato con i dati estrapolati dal mio sistema di monitoraggio in real-time relativi al 18 dicembre 2015.

Nel primo grafico si vede l’andamento della potenza elettrica assorbita dalla pompa di calore Daikin HPSU Compact e la temperatura interna:

Vi prego di osservare gli aspetti seguenti:

  • nelle prime due ore di funzionamento sono presenti innumerevoli interruzioni dovute agli sbrinamenti dell’unita’ esterna dovuti alle temperature esterne più rigide
  • la potenza elettrica all’accensione e’ quasi doppia rispetto all’assorbimento a regime:
    • all’accensione il pavimento radiante e’ freddo, quindi la differenza tra temperatura di mandata e di ritorno e’ massima
    • nel pomeriggio col pavimento radiante a regime, la la differenza tra temperatura di mandata e di ritorno e’ ridotta

In questo grafico, come riferimento, potete vedere l’andamento corrispondente della temperatura esterna:

Come vedete il comfort e’ comunque assicurato, temperatura interna media di 20,1 °C, per quanto con un’oscillazione di 1,5 °C.

Daikin HPSU Compact configurazione riscaldamento mandata fissa

Sintetizziamo gli innumerevoli punti di attenzione:

  • all’avvio della fase di riscaldamento si vedono innumerevoli cicli di sbrinamento determinati dalla temperatura esterna ancora piuttosto rigida
  • la potenza elettrica assorbita all’avvio e’ molto più grande di quella assorbita a regime
  • la regolazione della corretta quantità di calore e’ integralmente ed indirettamente demandata al crono-termostato ambientale (in base alle impostazioni sugli orari di funzionamento e sulle soglie di temperatura ambiente interna)
  • la regolazione della quantità di calore non dipende in modo diretto dalle variazioni della temperatura esterna media nel corso della stagione invernale

La conclusione e’ che sicuramente la gestione in mandata fissa non e’ in grado di coprire l’intera stagione invernale e  richiede di essere ritoccata nel corso dell’inverno in modo da adeguarsi alle temperatura medie esterne.

Ovviamente la regolazione con temperatura di mandata fissa e’ quella più facile per cominciare a gestire un impianto di riscaldamento con pompa di calore perché la più simile ad un impianto tradizionale con caldaia a metano.

Ma non dimenticate mai una delle differenze fondamentali tra caldaia a metano ed una pompa di calore in termini di prestazioni, ovvero calore prodotto per quantità di energia prima (gas o energia elettrica) consumata:

  • una caldaia a metano ha efficienza sostanzialmente costante (per quanto non sia perfettamente vero per le caldaie a condensazione)
  • una pompa di calore aria-acqua ha invece un’efficienza che dipende in modo fortissimo dalla temperatura esterna dell’aria ed in maniera comunque importante dal regime di funzionamento rispetto a quello nominale

Daikin HPSU Compact configurazione raffrescamento

69 Repliche

Daikin HPSU Compact configurazione raffrescamento: In questi giorni di caldo africano, direi che e’ giunto il momento di sintetizzare le configurazione per il funzionamento con raffrescamento a pavimento del mio impianto basato sulla pompa di calore Daikin HPSU Compact (la parte di de-umidifica sara’ oggetto di un altro post).

Daikin HPSU Compact configurazione raffrescamento

La prima scelta riguarda il funzionamento con temperatura di mandata fissa oppure con curva climatica.

Per accedere alla configurazione dei parametri comuni occorre:

  • portare il Selettore sulla posizione Configurazione:
  • scegliere il livello Config. Circ. Risc.
  • impostare il parametro HC Function
LIVELLO
SOTTO-LIVELLO		PARAMETROVALOREDESCRIZIONE
Config. Circ. Risc.HC Function0Selezione della modalità di regolazione della temperatura di mandata:
0: In base alla temperatura esterna (curva climatica)
1: Valore nominale di mandata fissa

Se vuoi scoprire come rendere intelligente il tuo climatizzatore, leggi subito Sensibo vs tado va momit: miglior climatizzatore Smart WiFi.

Il mio obiettivo e’ quello di assicurare il comfort massimo ma anche di massimizzare l’auto-consumo della produzione del fotovoltaico.

Ho dunque optato per l’accoppiata seguente:

  • crono-programmazione della soglia di temperatura ambiente al fine di far lavorare principalmente il raffrescamento dalle 08:00 alle 20:00 (fascia oraria di produzione del fotovoltaico)
  • curva climatica al fine di far abbassare la temperatura di mandata al crescere della temperatura esterna

Parametri Daikin HPSU Compact

Vediamo i parametri effettivi corrispondenti impostati sulla mia pompa di calore Daikin HPSU Compact sia per climatica che mandata fissa in raffrescamento:

PARAMETROVALOREDESCRIZIONE
T-este ini Rafredd22 ºCTemperatura esterna minima sopra la quale la modalità di raffreddamento si avvia.
T-esterna Rafr Max35 ºCTemperatura esterna massima oltre la quale la temperatura di mandata nominale rimane costante (pari a T-mand Rafredd Max)
T-manda ini Rafredd18 ºCTemperatura di mandata nominale massima corrispondente ad una temperatura esterna pari a T-este ini Rafredd
T-mand Rafredd Max15 ºCTemperatura di mandata nominale minima corrispondente ad una temperatura esterna pari a T-mand Rafredd Max
Temp min di rafr12 ºCLimite inferiore della temperatura nominale di mandata.
T-Imp refrig18 °CTemperatura nominale di mandata in caso di regolazione
con mandata fissa.
Per chiarezza riporto dal manuale di prodotto una rappresentazione della curva di raffreddamento, ovvero come varia la temperatura di mandata in funzione della temperatura esterna:

Si vede come la temperatura di mandata scende al crescere della temperatura esterna al fine di mantenere in equilibrio la temperatura intera.

Ovviamente dovrete adattare (con pazienza) i valori alla vostra casa. Ricordare che un pavimento radiante reagisce lentamente alle variazioni (ore/giorni e non minuti/ore).

All’inizio potrebbe essere piu’ facile lavorare con una temperatura di mandata fissa.

Daikin HPSU Compact configurazione raffrescamento crono-programmazione

Passiamo invece alle soglie della crono-programmazione del termostato RKRTR

Potete apprezzare il risultato con questo grafico estrapolato dal mio sistema di monitoraggio in real-time relativo ad oggi (temperatura esterna all’ombra arrivata a 33,5 ºC):

Si vedono la temperatura interna e le potenze assorbite dalla pompa di calore Daikin HPSU Compact ed UTA (in de-umidifica di cui parleremo in un altro post).

Posso solo assicurarvi che il livello di comfort è eccellente: senza di essere in una cantina perfettamente asciutta.

Leggi tutti i miei articoli su Raffrescamento:

Daikin Defrost: a conscious choice ?

1 Replica

As you already know I am trying to understand my heat pumpt Daikin 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

Daikin 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):

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

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

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 Daikin defrost algorithm:

The manual would explain that my Daikin HPSU Compact (also of all other users complaining with ERLQ04-08CAV3) when Daikin 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

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

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

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

“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 Daikin 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.

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 ?)

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 Daikin brochure. Or in the living room:

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

Choose the best option for you.

Not continuous heating

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

The joint effect of Daikin defrost 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 !

Daikin defrost findings

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 defrosts 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 “Daikin 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 Daikin ? I’ll let you choose !

Disclaimer

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

Sbrinamento pompa di calore Daikin HPSU Compact

11 Repliche

Durante la stagione invernale un tema che attira la nostra attenzione e’ lo sbrinamento pompa di calore Daikin HPSU Compact, soprattutto quando sia l’unica fonte per il riscaldamento. Magari ingigantendo la dimensione effettiva del problema. E magari anche no.

Uno dei principali punti di oscurità riguarda l’algoritmo di effettivo funzionamento dello sbrinamento della specifica pompa di calore, in particolare quali sono le condizioni per cui lo sbrinamento viene avviato.

Documentazione pompa di calore Daikin HPSU Compact

Andiamo a scoprire lo sbrinamento pompa di calore Daikin HPSU Compact, facendo uso di:

  • documentazione ufficiale scaricata dal sito Daikin
  • documentazione ufficiale di servizio trovata in rete (su un sito ungherese) relativa al modello Daikin Altherma la cui unita’ esterna (ERLQ04-08CAV3) e’ quella montata con la HPSU versione nuova seconda serie e praticamente identica a quella della versione nuova prima seria come la mia (RRLQ04-08CAV3)

Trovate tutti i riferimenti in Daikin HPSU Compact manuale e documentazione.

Partiamo dallo schema dell’unita’ esterna, in cui si vedono i principali componenti e sensori:

Ed infine un bel rendering 3D dell’unita’ esterna dal manuale Daikin Altherma:


[I nomi dei sensori di temperatura sono variati tra un modello e l’altro]

Vorrei evidenziare che la Daikin HPSU Compact non fa alcuna misura diretta o indiretta della presenza effettiva di brina/ghiaccio sulla superficie dello scambiatore esterno: non stupitevi quindi che, in presenza di aria esterna abbastanza secca, ci possano essere cicli di sbrinamento senza alcun ghiaccio visibile.

Sbrinamento pompa di calore Daikin HPSU Compact Daikin

Il manuale Daikin Altherma e’ chiaro in merito all’approccio: “In modalità riscaldamento, viene effettuata un’operazione di sbrinamento per evitare la formazione di ghiaccio sullo scambiatore di calore dell’unita’ esterna”.

Le condizioni di avvio dello sbrinamento sono determinate da:

  • temperatura esterna Ta
  • intervallo di tempo con compressore attivo trascorso dall’ultimo sbrinamento
  • temperatura di evaporazione del gas refrigerante Te
  • temperatura dello scambiatore di calore a lamelle  Tb

Le condizioni sulle temperature sono rappresentate su questo diagramma, estrapolato dal documento Daikin Altherma:

Le condizioni di avvio dello sbrinamento sono le seguenti:

  • Defrost requesting area (evidenziata in blu)
    • compressore attivo per almeno 25 minuti dall’ultimo sbrinamento
  • Defrost permitting area (evidenziata in azzurro)
    • compressore attivo per 2 ore dall’ultimo sbrinamento

Le condizioni ordinarie di fine dello sbrinamento sono invece le seguenti:

  • temperatura dello scambiatore > 12 ºC
  • temperatura dello scambiatore > 12 ºC e tempo di sbrinamento > 10 minuti

Notare che qui’ c’e’ una piccola discrepanza rispetto alla documentazione della HPSU che indica 8 minuti massimi per il ripristino della modalità di funzionamento antecedente allo sbrinamento.

In sintesi:

  • Defrost requesting area: uno sbrinamento ogni 25 minuti
  • Defrost permitting area: uno sbrinamento ogni 2 ore

La realtà sperimentale non mi ha finora permesso di validare al 100% queste frequenze di sbrinamento, soprattutto perché la misura della temperatura superficiale dello scambiatore non e’ disponibile e le condizioni transitorie probabilmente spostano il punto di funzionamento tra le diverse aree.

Algoritmo sbrinamento pompa di calore Daikin HPSU Compact

Ma che cosa accade in dettaglio nell’unita’ esterna durante lo sbrinamento ?

  1. il compressore si spegne, il ventilatore rimane acceso, la valvola a 4 vie comincia a passare da riscaldamento verso raffrescamento
  2. il compressore si riaccende, il ventilatore si spegne, la valvola a 4 vie inverte ha invertito il ciclo di funzionamento facendo in modo che il calore prelevato dall’interno faccia sciogliere il ghiaccio sullo scambiatore esterno
  3. quando l’accresciuta temperatura dello scambiatore fa uscire della Defrost permitting area, il compressore si spegne, il ventilatore si riaccende, la valvola a 4 vie comincia a tornare verso riscaldamento
  4. il compressore si riaccende, il ventilatore rimane acceso, la valvola a 4 vie e’ su riscaldamento: il sistema torna ad operare nella modalità precedente allo sbrinamento

Per approfondire puoi anche leggere Daikin HPSU Compact funzionamento pompa di calore in dettaglio.

Riduzione dello sbrinamento pompa di calore

Passiamo ora alla domanda che frulla in testa alla maggior parte di noi: che cosa possiamo fare nella configurazione dell’unita’ interna per minimizzare gli energivori sbrinamenti  ?

Il supporto della pompa di calore Daikin giustamente mi ha risposto dicendo che non si può fare molto per limitarli e che nella manutenzione annuale è opportuno controllare:

  • i valori misurati dai sensori di temperatura dell’unita’ esterna
  • che il quantitativo di gas refrigerante presente sia sufficiente

In realtà, oltre quei giusti controlli, qualcosa si potrebbe fare cercando di mantenere la temperatura dello scambiatore esterno al valore massimo possibile.

Partiamo dalla considerazione che:

  • a parità di temperatura ed umidità esterna
  • col compressore in modulazione (condizioni di regime)
  • con temperatura dello scambiatore esterno sempre inferiore a quella esterna

posso produrre la medesima quantità di calore in tempi differenti.

Poiché l’energia termica scambiata e’ proporzionale alla differenza di temperatura tra pozzo caldo e freddo (in questo caso esterna e scambiatore) ed al tempo speso, maggiore sara’ il tempo impiegato per produrre il calore e maggiore sara’ la temperatura dello scambiatore stesso.

Quindi per ridurre la comparsa dello sbrinamento pompa di calore Daikin HPSU Compact è meglio lavorare a temperature di mandate più basse sul maggior numero di ore giornaliere possibile.

Questo e’ ovviamente in contraddizione col fatto che di notte le temperature esterne sono più basse e quindi i COP più bassi.

Molto articolato da valutare quantitativamente a priori se e di quanto convenga o meno allungare il tempo di funzionamento giornaliero della pompa di calore Daikin HPSU Compact.

Non bisogna anche dimenticare di rimanere all’interno dei valori di temperatura di mandata previsti per il nostro impianto.

Ma “In medio stat virtus”, quindi il prossimo inverno avremo ancora margini di ottimizzazione.

Le osservazioni precedenti valgono anche per gli “spunti” che l’impianto può fare quando riparte dopo un certo numero di ore di inattività.

Buon inverno a tutti che la primavera e’ praticamente arrivata.

Se vuoi leggere tutti i miei articoli su Sbrinamento:

Sbrinamenti Daikin: una scelta consapevole ?

23 Repliche

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 comfort.
Comincio a pensare che dietro agli sbrinamenti Daikin ci sia una scelta consapevole.

Sono inverni che cerco di fuggire dagli sbrinamenti Daikin.

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

Daikin 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 mia pompa di calore Daikin HPSU Compact 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):

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 Daikin:

Le evidenze sulla mia pompa di calore Daikin 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

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 Daikin Altherma (ERLQ04-08CAV3) e’ identica a quella utilizzata dalla versione corrente della pompa di calore Daikin 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.

Documentazione Daikin

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

Interpretando tale manuale, sembrerebbe che l’unita’ esterna della mia pompa di calore Daikin 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 Daikin 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) in base alla taglia della loro pompa di calore Daikin HPSU Compact:

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

Forte del manuale Daikin 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

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 Daikin 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’unità esterna prima e dopo l’aggiunta del gas (da parte di Daikin Genova e supporto di terzo livello in Belgio)
  • eventuale necessità 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

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 pompa di calore Daikin 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

“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.

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 sul comportamento atteso:

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

Quindi in uno scenario:

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

Sintesi sul comportamento:

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

Conclusione: a causa degli sbrinamenti Daikin 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

Preferisco lasciarvi ascoltare questo video registrato in prossimità dell’unita’ interna durante uno dei 178 sbrinamenti Daikin (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’unità interna posizionata nel vostro armadio in camera da letto come suggeriva una brochure Daikin. Oppure in soggiorno:

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

Decidete voi la soluzione più adatta.

Discontinuità nel riscaldamento

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

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 sugli sbrinamenti Daikin

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 su Funzionamento in tempo reale pompa di calore aria acqua
  • per la redazione di questo articolo non e’ stato fatto alcun maltrattamento su nessun esemplare di sbrinamento precoce

Se come su Netflix vuoi andare direttamente alle puntate successive:

Daikin HPSU Compact: configurazione raffrescamento too fast too furious

11 Repliche

Con lo scoccare della prima accensione del raffrescamento estivo per il 2016, posso sintetizzare i principi con cui ho rivisto le regolazioni (vogliamo dire ribaltato ?) della mia pompa di calore Daikin HPSU Compact rispetto all’estate precedente.

Se volete, potete rileggere Climatizzazione estiva: alla ricerca della crono-programmazione ideale.

Ricordo che il mio impianto è basato su:

  • pompa di calore Daikin HPSU Compact (riscaldamento, ACS, raffrescamento)
  • pavimento radiante
  • Unità Trattamento Aria VMC Italia LET (ventilazione meccanica, de-umidifica estiva, integrazione riscaldamento/raffrescamento)

Obiettivi

  1. aumentare leggermente la temperatura interna rispetto all’estate precedente (lamentela di mia moglie … non del sottoscritto)
  2. ridurre la quantità di umido “tirato dentro” dall’esterno (per approfondimenti leggete Ventilazione meccanica controllata e umidità: no muffa ma attenzione !)
  3. ridurre i costi elettrici per raffrescamento e deumidifica
  4. migliorare il comfort con un comportamento più costante sulle 24 ore

Leggi anche la mia guida al miglior deumidificatore portatile.

Azioni effettuate

Aumentare leggermente la temperatura interna (lamentela di mia moglie …)

  • alzare i set-point del crono-termostato a muro di 0,5 gradi C

Ridurre la quantità di umido “tirato dentro” dall’esterno

  • ridurre la quantità d’aria ricambiata con l’esterno dalla ventilazione (ridurre il set-point “Set Espulsione” della UTA)
  • aumentare la temperatura interna (già fatto con l’obiettivo precedente)

Ridurre i costi elettrici per raffrescamento e deumidifica

  • alzare la temperatura media di mandata (aumentare i set-point T-manda ini Rafredd e T-manda Rafr Max della HPSU)
  • allungare la finestra di funzionamento giornaliera del crono-termostato in modo da:
    – operare anche in fasce con temperature esterne inferiori (notturne) e quindi rendimento EER maggiore
    – operare nella fascia bi-oraria a tariffa ridotta (notturna)
    – operare comunque di giorno per auto-consumare il fotovoltaico

Migliorare il comfort con un comportamento più costante sulle 24 ore

  • allungare la finestra di funzionamento giornaliera del crono-termostato
  • ridurre l’intervallo di escursione della temperatura di mandata (differenza tra i set-point T-manda ini Rafredd e T-manda Rafr Max della HPSU)
  • aumentare la velocità di ricircolo della ventilazione per massimizzare la capacità di de-umidifica (aumentare il set-point “Set Rinnovo in Deum. o Int.” della UTA)

Programmazione Daikin HPSU Compact

La crono-programmazione della pompa di calore Daikin HPSU Compact in termini di temperatura risultante, confrontata con quella precedente, e’ la seguente:

La curva di raffrescamento:

Risultati

I primissimi risultati paiono in linea con le aspettative:

Come avete notato nei ragionamenti ho sostanzialmente eliminato come fattore principale l’auto-consumo del fotovoltaico.

Come chiarito in Scambio Sul Posto: bilancio 2015, nel mio caso e’ praticamente più conveniente scambiare l’energia prodotta dal fotovoltaico con la rete che auto-consumarla al momento della produzione.

A questo occorre aggiungere che la differenza di rendimento della pompa di calore per raffrescamento e’ drammatica tra notte e giorno.

Per semplificare consideriamo una giornata di fine maggio, assumendo T mandata = 19 °C

Pomeriggio: T esterna = 30 °C ⇒ EER = 19 / (30 – 19) = 1,73

Notte: T esterna = 22 °C ⇒ EER = 19 / (22 – 19) = 6,33

Possiamo ora calcolare quanta energia elettrica ci server per sottrarre 10 kWh termici dall’involucro (E Elettrica = E Termica / EER):

Pomeriggio: 10 kWh termici / 1,73 = 5,78 kWh elettrici

Notte: 10 kWh termici / 6,33 = 1,58 kWh elettrici

Ovvero la notte consumo il 73% di energia elettrica in meno a parità di calore da smaltire !!!

Conviene di gran lunga far girare il raffrescamento di notte: nella pratica questo non e’ ovviamente possibile per ragioni di comfort.

Stay tuned !

Da leggere !

Se siete interessati a capire meglio l’astruso meccanismo dello SSP puoi leggere direttamente Scambio Sul Posto: la mia guida.

Se invece volete vedere i miei dati concreti aggiornati a maggio 2017 li trovi in Scambio Sul Posto: bilancio 2016.