Warmtepomp: prestaties monitoren

Aan het eind van de winterperiode kreeg ik de vraag om bij drie woningen met een warmtepomp de prestaties te monitoren. De leverancier had hiervoor een monitoringsprint met gateway, maar die hadden (helaas) een lange levertijd. Voor elk probleem is een oplossing, ook als de hardware niet beschikbaar is. Ik was al privé bezig met het testen van sensoren op de Arduino en ESP8266. Daarom heb ik met de ESP8266 en verschillende sensoren voor deze woningen een eigen monitoringsysteem gemaakt.

Temperatuurmetingen

Temperatuursensoren voor dit soort toepassingen zijn vaak goedkoop. Daarom heb ik op alle interessante punten aan het warmtepompsysteem kunnen meten en twaalf sensoren aangesloten op de ESP. Ik heb hierbij Dallas OneWire sensoren gebruikt. Deze sensoren zijn via een bus-systeem aangesloten (zie figuur 0.2).

Figuur 0.2 Twaalf OneWire temperatuursensoren aangesloten op de ESP8266

Figuur 0.2 Twaalf OneWire temperatuursensoren aangesloten op de ESP8266

De sensoren heb ik in de woningen bevestigd (zie figuur 0.3) aan de warmtepomp: cv-aanvoer, cv-retour, boileraanvoer, boilerretour, tapwateraanvoer, tapwatertoevoer, bronaanvoer, bronretour en de koudemiddeltemperatuur na de verdamper, compressor, condensor en expansieventiel.

Figuur 0.3 Temperatuursensoren op en in de warmtepomp

Figuur 0.3 Temperatuursensoren op en in de warmtepomp

Meting van elektriciteitsverbruik

Naast de temperaturen van de warmtepomp heb ik ook het elektriciteitsverbruik van de warmtepomp gemeten. Hiervoor heb ik een kWh meter met een pulsuitgang aangesloten (zie figuur 0.4). De pulsuitgang geeft bij elke verbruikte 0,005 kWh een puls die per minuut geteld worden op de ESP8266 12E met een puls-tel-script en daarna worden verstuurd.

Figuur 0.4 kWh meter met pulsuitgang, aangesloten op een ESP8266 12E in de kleine behuizing aan de voorzijde

Figuur 0.4 kWh meter met pulsuitgang, aangesloten op een ESP8266 12E in de kleine behuizing aan de voorzijde

Data naar de cloud

De verzonden minuutmetingen wilde ik graag als grafiek via internet kunnen bekijken. Hiervoor zijn wel een aantal leveranciers met websites beschikbaar. Ik heb gekozen voor een CloudStorage van Domoticx.nl, omdat ik daar snel de meetpunten kan aanmaken en de hosting goedkoop is. Hiermee heb ik vrijwel live (met 1 minuut vertraging) inzicht in de prestaties.

Figuur 0.5 Cloudstorage met direct inzicht in de metingen live met 1 minuut vertraging

Figuur 0.5 Cloudstorage met direct inzicht in de metingen live met 1 minuut vertraging

Ik ben nog niet zover dat alle metingen direct geanalyseerd worden (voor een tijdelijke meting is dat nu nog niet zo relevant). Als ik in de toekomst een dergelijk project ga doen, maar dan voor een langere periode, zal ik dat waarschijnlijk wel inprogrammeren.

Analyse

Figuur 0.6 (deel)resultaat van de metingen

Figuur 0.6 (deel)resultaat van de metingen

De warmtepomp functioneert goed. Een à twee keer per dag zie je het compressorvermogen toenemen van 1 kW naar 1,6 kW (zie figuur 0.6). Dan wordt de boiler opgewarmd en zie je de temperatuur van het koudemiddel (hoge drukzijde) fors toenemen. De COP is dan lager. De cv-temperaturen zijn mooi laag met maximaal zo’n 34 graden.

Probleem opgelost

Een ESP en een aantal sensoren maken het eenvoudig om een warmtepompsysteem te monitoren en de prestaties te controleren. Microcontrollers zoals de ESP krijgen steeds meer functionaliteit bij een relatief lage prijs. De toepassing in dit project biedt naast een ‘proof of concept’ ook een leerervaring die verder uitgebouwd kan worden voor andere projecten op het gebied van binnenmilieu- en installatiemonitoring. Ook geven deze systemen veel vrijheid om te programmeren naar eigen wensen, iets wat bij ‘standaardmaatregelen’ vaak ontbreekt. Mooi om zo je hobby te gebruiken met als doel het oplossen van een probleem!