Тепловой насос KNX и SG Ready: Vitocal, Aquarea и arotherm Plus управление самопотреблением
Интеграция воздушных тепловых насосов с KNX через стандарт SG Ready позволяет оптимизировать самопотребление от фотоэлектрических систем — использование избыточной солнечной энергии для отопления здания или ГВС вместо экспорта по низким тарифам. Интеграция Modbus TCP расширяет возможности управления переменной уставкой и мониторинга COP в реальном времени.
Стандарт SG Ready: 4 режима работы
SG Ready (Smart Grid Ready) — немецкий стандарт BWP (Bundesverband Wärmepumpe) для управления тепловыми насосами, реагирующими на сеть. Два сухих контакта (S1, S2) на плате теплового насоса определяют четыре режима работы — не требуется сложный протокол связи, только два релейных контакта от системы KNX.
| Состояние | S1 | S2 | Значение | Триггер KNX |
|---|---|---|---|---|
| 1 — Заблокирован | 1 (замкнут) | 0 (разомкнут) | Перегрузка сети — ТН выкл | Никогда не используется для ФЭМ; только сигнал от сети |
| 2 — Нормальный | 0 (разомкнут) | 0 (разомкнут) | Работа по умолчанию | PV surplus < 1 kW |
| 3 — Рекомендуется | 0 (разомкнут) | 1 (замкнут) | Работа с повышенной мощностью | Избыток PV 2–5 кВт |
| 4 — Максимальная работа | 1 (замкнут) | 1 (замкнут) | Избыток PV — максимальная мощность | PV surplus > 5 kW |
KNX реализует SG Ready с помощью двух релейных выходов KNX — по одному на контакт. Значение избыточной мощности PV-инвертора (Fronius, SMA или Huawei Modbus) управляет логикой KNX, которая задает состояние реле.
Подключение Viessmann Vitocal SG Ready
Клеммная колодка X1.3 платы Vitocal 250-A и 300-A обеспечивает двухпроводной вход SG Ready. Клеммы 63 (S1), 64 (S2) и 65 (общий GND) принимают потенциально-свободные контакты — именно то, что обеспечивает релейный исполнительный механизм KNX.
Подключение Vitocal X1.3 к релейному исполнительному механизму 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 через нативный KNX
Адаптер KNX Panasonic Aquarea J и K серии CZ-CAPRA1 полностью исключает проводку реле. Состояние SG Ready задается напрямую через групповой объект KNX — адаптер преобразует значение DPT KNX во внутренний конечный автомат SG Ready Aquarea.
Групповой объект 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
Преимущество Aquarea: CZ-CAPRA1 также предоставляет температуру потока, температуру ГВС, режим работы и счетчик энергии в виде групповых объектов KNX — обеспечивая полный мониторинг без отдельного шлюза Modbus. Для новых проектов с тепловыми насосами Panasonic CZ-CAPRA1 является рекомендуемым подходом к интеграции.
Vaillant arotherm plus SG Ready и Modbus
Vaillant arotherm plus использует тот же релейный подход проводки SG Ready, что и Vitocal — клеммы S1 (контакт 10) и S2 (контакт 11) на клеммной колодке платы arotherm plus. arotherm plus также поддерживает Modbus TCP через модуль VR940F, обеспечивая более богатое управление за пределами фиксированного конечного автомата SG Ready.
Карта регистров 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)Управление заданным значением Modbus позволяет непрерывно оптимизировать температуру потока, а не бинарное включение/выключение состояний SG Ready — повышая COP в условиях частичного избытка PV и позволяя реализовать графики заданных значений с погодной компенсацией.
Оптимизация COP теплового насоса с погодной компенсацией KNX
COP теплового насоса максимален при умеренных наружных температурах и низких температурах потока. Vitocal 250-A при 10°C на улице и 35°C потока достигает COP 4.5–5.0; при -5°C на улице и 50°C потока COP падает до 2.5–3.0. Управление заданным значением с погодной компенсацией KNX максимизирует сезонный COP (SCOP).
Логика погодозависимой компенсации — 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)Буферный бак теплового насоса и защита от коротких циклов
Тепловые насосы требуют буферный бак (50–200 литров в зависимости от мощности ТН) между первичным контуром ТН и вторичным контуром отопления. Мониторинг температуры буферного бака через KNX предотвращает короткие циклы, обеспечивая работу ТН не менее 10 минут за один запуск.
Логика контроллера буферного бака — 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
Расчет объема буферного бака: минимальный объем буфера = мощность ТН (кВт) × 10 литров. Тепловой насос мощностью 10 кВт требует буферный бак объемом не менее 100 литров. Недостаточный объем буферного бака вызывает короткие циклы независимо от логики KNX — температура буфера меняется слишком быстро, чтобы блокировка минимального времени работы была эффективной.
Тестовая последовательность при вводе в эксплуатацию
Выполните следующую тестовую последовательность после загрузки ETS6 и настройки шлюза Modbus. Проверьте состояния SG Ready перед включением логики избытка PV в реальном времени.
| Шаг | Действие | Ожидаемый результат |
|---|---|---|
| 1 | Вручную установить S2=1 в Group Monitor ETS6 | Дисплей ТН показывает состояние SG Ready 3 — режим повышенной мощности |
| 2 | Установить S1=1, S2=1 | ТН работает на максимальной выходной мощности — состояние 4 подтверждено |
| 3 | Установить оба реле в 0 | ТН возвращается к обычному расписанию — состояние 2 |
| 4 | Записать 40°C в регистр Modbus заданной температуры подачи (при наличии Modbus) | Температура подачи ТН повышается до 40°C в течение 15 минут |
| 5 | Смоделировать избыток PV: установить Fronius GA 9/0/1 на -4000 Вт в Group Monitor | Логика KNX автоматически активирует состояние SG Ready 3 |
| 6 | Simulate PV surplus > 5000W | KNX логика автоматически активирует SG Ready состояние 4 |
Нужна интеграция теплового насоса с KNX и SG Ready?
Мы настраиваем проводку реле SG Ready, шлюзы Modbus TCP и логику избытка PV в ETS6 — предоставляя проверенную интеграцию теплового насоса с KNX, сертификаты ввода в эксплуатацию и панели мониторинга энергопотребления.
Запросить расчёт →