Отопление · SG Ready · Тепловой насос · KNX · Modbus · 10 мин чтения

Тепловой насос KNX и SG Ready: управление потреблением собственной энергии с Vitocal, Aquarea и arotherm Plus

Интеграция воздушных тепловых насосов с KNX через стандарт SG Ready позволяет оптимизировать потребление собственной солнечной энергии — использовать излишки для нагрева дома или ГВС вместо продажи по низкому тарифу. Modbus TCP расширяет возможности управления уставками и мониторинга COP в реальном времени.

Стандарт SG Ready: 4 рабочих состояния

SG Ready (Smart Grid Ready) — немецкий стандарт BWP (Bundesverband Wärmepumpe) для управления тепловыми насосами с учетом сети. Два сухих контакта (S1, S2) на плате насоса задают четыре состояния — без сложных протоколов, достаточно двух реле от системы KNX.

Состояние	S1	S2	Значение	Триггер KNX
1 — Блокировка	1 (замкнут)	0 (разомкнут)	Перегрузка сети — ТН выключен	Не используется для PV; только сигнал от сети
2 — Нормальный	0 (разомкнут)	0 (разомкнут)	Обычная работа	PV surplus < 1 kW
3 — Рекомендуется	0 (разомкнут)	1 (замкнут)	Работа на повышенной мощности	Избыток ФЭП 2–5 кВт
4 — Максимальная мощность	1 (замкнут)	1 (замкнут)	Избыток ФЭП — максимальная мощность	PV surplus > 5 kW

KNX реализует SG Ready с помощью двух бинарных выходных реле KNX — по одному на контакт. Значение избыточной мощности инвертора ФЭП (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 2-проводной вход SG Ready. Клеммы 63 (S1), 64 (S2) и 65 (GND общий) принимают потенциально-свободные контакты — именно то, что дает релейный актуатор KNX.

Подключение Vitocal X1.3 к релейному актуатору 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 2

Panasonic Aquarea SG Ready через нативный KNX

Адаптер KNX CZ-CAPRA1 для серий Panasonic Aquarea J и K полностью исключает проводку реле. Состояние SG Ready задается напрямую через групповой объект KNX — адаптер преобразует значение DPT KNX во внутренний автомат состояний 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 подачи, температуру ГВС, режим работы и счетчик энергии в виде групповых объектов KNX — обеспечивая полный мониторинг без отдельного Modbus-шлюза. Для новых проектов с тепловыми насосами Panasonic CZ-CAPRA1 является рекомендуемым способом интеграции.

Vaillant arotherm plus SG Ready и Modbus

Vaillant arotherm plus использует тот же релейный подход 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, что обеспечивает более богатое управление за пределами фиксированного автомата состояний 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 уставкой по Modbus позволяет непрерывно изменять температуру подачи для оптимизации, а не бинарное включение/выключение состояний SG Ready — улучшая COP при частичном избытке ФЭП и позволяя реализовать графики уставок с погодной компенсацией.

Оптимизация COP теплового насоса с погодной компенсацией KNX

COP теплового насоса максимален при мягких наружных температурах и низких температурах подачи. Vitocal 250-A при 10°C на улице и 35°C подачи достигает COP 4.5–5.0; при -5°C на улице и 50°C подачи COP падает до 2.5–3.0. Управление уставкой с погодной компенсацией через KNX максимизирует сезонный COP (SCOP).

Логика погодозависимого регулирования — модуль 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 для теплового насоса и защита от коротких циклов

Тепловые насосы требуют буферный бак (50–200 литров в зависимости от мощности) 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

Расчёт объёма буферного бака: минимальный объём бака = мощность ТН (кВт) × 10 литров. Для теплового насоса 10 кВт требуется бак не менее 100 литров. Недостаточный объём бака вызывает короткие циклы независимо от логики KNX — температура в баке меняется слишком быстро, и блокировка минимального времени работы становится неэффективной.

Последовательность тестов при вводе в эксплуатацию

Выполните следующую последовательность тестов после загрузки ETS6 и настройки Modbus-шлюза. Проверьте состояния SG Ready до включения логики использования избытков солнечной энергии.

Шаг	Действие	Ожидаемый результат
1	Вручную установите S2=1 в Group Monitor ETS6	На дисплее ТН отображается состояние SG Ready 3 — режим повышенной мощности
2	Установите S1=1, S2=1	ТН работает на максимальной мощности — подтверждено состояние 4
3	Установите оба реле в 0	ТН возвращается к обычному расписанию — состояние 2
4	Запишите 40°C в Modbus-регистр заданной температуры подачи (если есть Modbus)	Температура подачи ТН повышается до 40°C в течение 15 минут
5	Имитируйте избыток солнечной энергии: установите Fronius GA 9/0/1 на -4000 Вт в Group Monitor	Логика KNX автоматически активирует состояние SG Ready 3
6	Simulate PV surplus > 5000W	Логика KNX автоматически активирует состояние SG Ready 4

Связанные руководства

Системы отопления

Интеграция газового котла с KNX: Viessmann и Vaillant