Pompa di calore KNX e SG Ready: Vitocal, Aquarea e arotherm Plus Controllo dell'autoconsumo
L'integrazione delle pompe di calore aria-acqua con KNX tramite lo standard SG Ready consente l'ottimizzazione dell'autoconsumo fotovoltaico – utilizzare l'energia solare in eccesso per riscaldare l'edificio o l'ACS invece di esportarla a basse tariffe di immissione in rete. L'integrazione Modbus TCP estende questo al controllo variabile del setpoint e al monitoraggio COP in tempo reale.
Standard SG Ready: 4 stati operativi
SG Ready (Smart Grid Ready) è uno standard tedesco BWP (Bundesverband Wärmepumpe) per il controllo della pompa di calore reattivo alla rete. Due ingressi a contatto pulito (S1, S2) sul PCB della pompa di calore definiscono quattro stati operativi – non è necessario alcun protocollo di comunicazione complesso, solo due contatti relè dal sistema KNX.
| Stato | S1 | S2 | Significato | Trigger KNX |
|---|---|---|---|---|
| 1 — Bloccato | 1 (chiuso) | 0 (aperto) | Sovraccarico rete — PD spenta | Mai usato per PV; solo segnale rete |
| 2 — Normale | 0 (aperto) | 0 (aperto) | Funzionamento predefinito | PV surplus < 1 kW |
| 3 — Incoraggiato | 0 (aperto) | 1 (chiuso) | Funzionamento a capacità potenziata | Surplus fotovoltaico 2–5 kW |
| 4 — Funzionamento al massimo | 1 (chiuso) | 1 (chiuso) | Eccesso di PV — capacità massima | PV surplus > 5 kW |
KNX implementa SG Ready con due canali relè di uscita binaria KNX — uno per contatto. Il valore di surplus di potenza dell'inverter fotovoltaico (Fronius, SMA o Huawei Modbus) guida la logica KNX che imposta lo stato del relè.
Cablaggio Viessmann Vitocal SG Ready
Il morsetto PCB X1.3 di Vitocal 250-A e 300-A fornisce l'ingresso a 2 fili SG Ready. I morsetti 63 (S1), 64 (S2) e 65 (GND comune) accettano contatti puliti — esattamente ciò che fornisce un attuatore relè KNX.
Cablaggio Vitocal X1.3 all'attuatore relè MDT BJ65-AB08.01
MDT BJ65-AB08.01 relay channel 1:
Common (COM) → X1.3 terminal 65 (GND)
NO output → X1.3 terminal 63 (S1)
MDT BJ65-AB08.01 relay channel 2:
NO output → X1.3 terminal 64 (S2)
(share COM terminal 65 with channel 1)
ETS6 Group Addresses:
GA 11/0/0 → S1 relay (DPT 1.001, 0=open, 1=closed)
GA 11/0/1 → S2 relay (DPT 1.001, 0=open, 1=closed)
KNX PV surplus logic (MDT Logic Module):
PV surplus (GA 9/0/1, watts) > 5000W:
→ Send 1 to GA 11/0/0 (S1 closed)
→ Send 1 to GA 11/0/1 (S2 closed) → State 4
PV surplus 2000–5000W:
→ Send 0 to GA 11/0/0 (S1 open)
→ Send 1 to GA 11/0/1 (S2 closed) → State 3
PV surplus < 1000W:
→ Send 0 to GA 11/0/0 (S1 open)
→ Send 0 to GA 11/0/1 (S2 open) → State 2Panasonic Aquarea SG Ready tramite KNX nativo
L'adattatore KNX Panasonic Aquarea serie J e K CZ-CAPRA1 elimina completamente il cablaggio relè. Lo stato SG Ready viene impostato direttamente tramite un oggetto gruppo KNX — l'adattatore traduce il valore DPT KNX nella macchina a stati SG Ready interna di Aquarea.
Oggetto gruppo SG Ready CZ-CAPRA1
ETS6 Application: CZ-CAPRA1 KNX adapter Parameter: SG Ready → Enable Group object: DPT 5.001 (0–100%) Value 0 → SG Ready State 2 (Normal) Value 1 → SG Ready State 3 (Encouraged) Value 2 → SG Ready State 4 (Run-at-max) GA 11/0/2 (Aquarea SG Ready state, DPT 5.001) KNX logic thresholds (same as relay approach): PV surplus > 5000W → send value 2 to GA 11/0/2 PV surplus 2000–5000W → send value 1 PV surplus < 1000W → send value 0 No relay wiring required — Aquarea receives state directly via KNX TP bus from CZ-CAPRA1 adapter
Vantaggio Aquarea: il CZ-CAPRA1 espone anche temperatura di mandata, temperatura ACS, modalità operativa e contatore energetico come oggetti gruppo KNX — fornendo monitoraggio completo senza un gateway Modbus separato. Per progetti di nuova costruzione con pompe di calore Panasonic, CZ-CAPRA1 è l'approccio di integrazione raccomandato.
Vaillant arotherm plus SG Ready e Modbus
Il Vaillant arotherm plus utilizza lo stesso approccio di cablaggio SG Ready basato su relè del Vitocal — morsetti S1 (pin 10) e S2 (pin 11) sulla morsettiera PCB dell'arotherm plus. L'arotherm plus supporta anche Modbus TCP tramite il modulo VR940F, consentendo un controllo più ricco oltre la macchina a stati SG Ready fissa.
Mappa registri Modbus TCP arotherm plus (VR940F)
Register 1: Flow setpoint (°C×10, read/write)
Register 5: Current COP (×100, read-only)
COP 350 = 3.50 (multiply by 0.01)
Modbus control vs SG Ready comparison:
SG Ready: 3 fixed states (Normal / Enhanced / Max)
Modbus: Variable setpoint writes every 60 seconds
e.g. 37°C (economy), 45°C (boost), 50°C (DHW)
For PV optimisation via Modbus:
PV surplus 1–3 kW → setpoint 39°C
PV surplus 3–6 kW → setpoint 45°C
PV surplus > 6 kW → setpoint 50°C (DHW)
Night rate tariff → setpoint 42°C (pre-heat buffer)Il controllo del setpoint Modbus consente un'ottimizzazione continua della temperatura di mandata anziché l'accensione/spegnimento binario degli stati SG Ready – migliorando il COP in condizioni di surplus PV parziale e consentendo programmi di setpoint con compensazione climatica.
Ottimizzazione del COP della pompa di calore con compensazione climatica KNX
Il COP di una pompa di calore è massimo a temperature esterne miti e basse temperature di mandata. Una Vitocal 250-A a 10°C esterni e 35°C mandata raggiunge un COP di 4,5–5,0; a -5°C esterni e 50°C mandata, il COP scende a 2,5–3,0. Il controllo del setpoint con compensazione climatica KNX massimizza il COP stagionale (SCOP).
Logica di compensazione climatica – MDT Logic Module
Input: GA 8/2/0 (Outdoor temperature, °C, DPT 9.001)
Output: GA 11/1/0 (HP flow setpoint, °C, DPT 9.001)
→ Modbus write → VR940F register 1
Linear compensation curve:
Outdoor +15°C → flow setpoint 30°C (min HP output)
Outdoor +5°C → flow setpoint 37°C (mild heating)
Outdoor 0°C → flow setpoint 42°C
Outdoor -5°C → flow setpoint 47°C
Outdoor -10°C → flow setpoint 50°C (maximum)
ETS6 MDT Logic Module: linear interpolation function
Input range: -10°C to +15°C
Output range: 50°C to 30°C (inverse relationship)
Update interval: every 15 minutes (Modbus write)Serbatoio di accumulo della pompa di calore e prevenzione dei cicli brevi
Le pompe di calore richiedono un serbatoio di accumulo (50–200 litri a seconda della capacità della PdC) tra il circuito primario della PdC e il circuito di riscaldamento secondario. Il monitoraggio della temperatura del serbatoio di accumulo tramite KNX previene i cicli brevi assicurando che la PdC funzioni per almeno 10 minuti per avviamento.
Logica di controllo del serbatoio di accumulo – ETS6
Buffer tank top sensor: Pt1000 or NTC → MDT SCN-TM55P.02 temperature input module → GA 8/3/0 (Buffer Top Temperature, DPT 9.001) HP start condition: IF GA 8/3/0 < 35°C AND GA 11/2/0 (HP running) = 0 AND time since last stop > 10 minutes THEN write mode 1 (heating) to HP Modbus register 100 HP stop condition: IF GA 8/3/0 > 50°C THEN write mode 0 (standby) to HP Modbus register 100 Minimum run time interlock: HP start timestamp stored in ETS6 variable HP stop only permitted if (now - start) > 10 minutes Prevents compressor short-cycling — protects compressor
Dimensionamento del serbatoio di accumulo: volume minimo di accumulo = potenza PdC (kW) × 10 litri. Una pompa di calore da 10 kW richiede un serbatoio di accumulo di almeno 100 litri. Serbatoi di accumulo sottodimensionati causano cicli brevi indipendentemente dalla logica KNX – la temperatura dell'accumulo varia troppo rapidamente perché l'interblocco del tempo di funzionamento minimo sia efficace.
Sequenza di test di messa in servizio
Eseguire la seguente sequenza di test dopo il download ETS6 e la configurazione del gateway Modbus. Testare gli stati SG Ready prima di abilitare la logica di surplus PV in tempo reale.
| Passo | Azione | Risultato atteso |
|---|---|---|
| 1 | Attivare manualmente S2=1 in ETS6 Group Monitor | Il display HP mostra lo stato SG Ready 3 — modalità capacità potenziata |
| 2 | Trigger S1=1, S2=1 | HP funziona alla massima potenza — stato 4 confermato |
| 3 | Imposta entrambi i relè a 0 | HP torna alla programmazione normale — stato 2 |
| 4 | Scrivere 40°C nel registro Modbus del setpoint temperatura mandata (se dotato di Modbus) | La temperatura di mandata HP sale a 40°C entro 15 minuti |
| 5 | Simulare surplus fotovoltaico: impostare Fronius GA 9/0/1 a -4000W in Group Monitor | La logica KNX attiva automaticamente lo stato SG Ready 3 |
| 6 | Simulate PV surplus > 5000W | La logica KNX attiva automaticamente lo stato SG Ready 4 |
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