Grafana

Grafana ist eine Webanwendung, mit der Daten grafisch dargestellt werden können. Dazu stehen verschiedenste Diagrammtypen wie z.B. Linien-, Kreis- oder Balkendiagramme zur Auswahl. Die Daten können über eine Vielzahl an Datenquellen, so genannten Data Sources, eingebunden werden. Zwei davon, nämlich direkte HTTP-Anfragen über Infinity und Zeitreihen über InfluxDB, werden in den nachfolgenden Dashboards genutzt.

Live Dashboard direkt von ems-esp

Wenn ihr nur mal einen Blick auf die aktuellen Messwerte und Energieverbräuche werfen wollt und kein Smarthome-System mit Datenbank habt, nutzt einfach den Grafana-Installer, den es sowohl für Windows, Linux und MacOS gibt, und installiert euch Grafana auf eurem Computer.

Dann braucht ihr noch die Infinity Datasource. Dazu wählt ihr im Grafana-Menü unter Connections den Menüpunkt Data sources aus. Mit Klick auf +Add new data source lässt sich die Infinity Datasource zu eurem Grafana hinzufügen.

Damit lassen sich die Entitäten direkt über die REST-Schnittstelle von ems-esp abrufen und visualisieren - ganz ohne Datenbank:

Wenn ihr dieses Dashboard bei euch nutzen wollt, könnt ihr euch die Konfiguration hier herunterladen:

Light Theme: grafana-dashboard-emsesp_light.json
Dark Theme: grafana-dashboard-emsesp_dark.json

In Grafana öffnet ihr dann Dashboards, New und Import und dann fügt ihr den Inhalt der Datei in das Textfeld ein. Dann noch Infinity als Datasource auswählen und schon solltet ihr das obige Dashboard sehen. Falls nicht, erstellt bitte ein Issue damit ich die Anleitung korrigieren kann.

Detaillierte Infos zum Dashboard

Die Live-Darstellung nutzt den so genannten Canvas, um die aktuellen Messwerte an der Stelle der Sensoren zu visualisieren. Darunter seht ihr 2 Sektionen. Eine für typische Kennzahlen und darüber in der Detailansicht die Rohdaten, auf deren Basis die Kennzahlen berechnet wurden.

Kennzahlen:

Arbeitszahl: Die Gesamtarbeitszahl ist der Quotient aus insgesamt erzeugter thermischer Energie (Wärmeenergie) und der dafür eingesetzen elektrischen Energie. Eure Arbeitszahl sollte vorzugsweise größer 3 sein.
Arbeitszahl Heizen: Ähnlich wie die obige Arbeitszahl mit dem Unterschied, dass nur die Energie für den Heizbetrieb betrachtet wird. Die Arbeitszahl Heizen sollte ebenfalls größer 3 sein.
Arbeitszahl Warmwasser: Wie oben, jedoch für Warmwasser. Die Arbeitszahl Warmwasser sollte größer 2 sein.
⌀ Laufzeit / Starts: Quotient aus der gesamten Laufzeit (ohne Standby) und der Anzahl der Starts. Diese Zahl sollte möglichst hoch sein, d.h. wenige Takte. Ist der Wert kleiner als eine Stunde, könnte die Wärmepumpe zu groß dimensioniert sein oder die Einstellungen sind fehlerhaft.
Heizen vs. Warmwasser: Verteilung der erzeugen Wärmeenergie auf Warmwasser und Heizen
WP vs. Zuheizer: Verteilung des Energieeinsatzes zwischen Wärmepumpe und elektrischem Zuheizer. Es ist absolut ok, wenn der Zuheizer in den wenigen kalten Tagen des Jahres zum Einsatz kommt. Der Anteil des Zuheizers sollte aber im niedrigen einstelligen Bereich bleiben. Falls der Anteil höher ist, könnte eine fehlerhafte Installation oder Konfiguration die Ursache sein.

Historische Daten mit InfluxDB

Eingesetzte elektrische Leistung vs. abgegebene Wärmeleistung

Wenn ihr zusätzlich historische Daten auswerten wollt, dann installiert ihr euch vorzugsweise eine InfluxDB, die es bei den meisten Smarthome-Systemen bereits als Add-on gibt (Home Assistant, OpenHAB).

Habt ihr eine InfluxDB? Dann ladet euch diese Dashboard-Konfiguration runter:

Light Theme: grafana-dashboard-emsesp-influxdb_light.json
Dark Theme: grafana-dashboard-emsesp-influxdb_dark.json

Leider nutzen die verschiedenen Smarthome-Systeme unterschiedliche Arten der Speicherung. OpenHAB speichert jede Entität als Measurement-Table in der Datenbank:

time	item	value
1711055880009000000	nrgtotal	44.81
1711055940009000000	nrgtotal	44.84
1711056000008000000	nrgtotal	44.87

Darauf sind die InfluxQL-Abfragen in obigem Dashboard ausgerichtet. Falls ihr eine andere Art der Speicherung nutzt, müsst ihr die Abfragen gegebenenfalls anpassen. Jede Abfrage trägt den Namen der ems-esp Entität, z.B. nrgtotal oder outdoortemp, und sollte daher leicht identifizierbar sein.

Detaillierte Infos zum Dashboard

Das Dashboard zeigt wie bereits zuvor beschrieben eingesetzte/erzeugte Energie, Arbeitszahl und Verhältnis zwischen Heizen und Warmwasser, aber diesmal nicht über die gesamte Laufzeit, sondern für das ausgewählte Zeitintervall. Damit könnt ihr nachvollziehen, bei welcher Außentemperatur eure Wärmepumpe taktet, wie sich die Arbeitszahl verändert und wie oft abgetaut werden muss.

Im nachfolgenden Diagramm werden die Verläufe folgender Daten angezeigt:

Elektrische Leistung: leicht geglättete Entität hpcurrpower
Thermische Leistung: leicht geglättete Ableitung der Entität nrgtotal. Die Einschnitte in der thermischen Leistung mit negativer Arbeitszahl sind Abtauvorgänge.
Arbeitszahl: Quotient aus nrgtotal und hpcurrpower
Modulation: Entität curbunpow
Außentemperatur: Entität outdoortemp

Täglicher Energieeinsatz & Warmwassertemperaturprofil

Das obige Dashboard enthält zusätzlich weitere Visualisierungen für das ausgewählte Intervall:

Detaillierte Infos zum Dashboard

Täglicher Energieeinsatz: Heizung vs. Warmwasser

Dieses Diagramm zeigt den täglichen Energieeinsatz für den Heizbetrieb und die Warmwasseraufbereitung. Im Hintergrund ist die durchschnittliche Außentemperatur des Tages dargestellt. So ist leicht ersichtlich, dass an kälteren Tagen mehr Energie benötigt wird. In der Legende ist zudem die durchschnittlich eingesetzte Energie für den Heizbetrieb (7,69 kWh) und die Warmwasseraufbereitung (1,81 kWh) pro Tag aufgeführt - sowie die Durchschnittstemperatur (7,72 °C) im Zeitintervall.

Verlauf der Warmwassertemperatur

In diesem Diagramm wird der zeitliche Verlauf der Wassertemperatur im Brauchwasserspeicher dargestellt. Damit könnt ihr prüfen, wie oft euer Warmwasser und zu welcher Tageszeit es erwärmt wird (siehe auch Optimierungen). Über Thresholds in den Einstellungen der Visualisierung könnt ihr eure Starttemperatur eintragen. Thresholds werden als horizontale Linie dargestellt.

Nachhaltigkeit

Die Sektion Nachhaltigkeit im Dashboard geht auf die Herkunft der eingesetzen elektrischen Energie ein. Sie basiert auf der Annahme, dass der Strom ausschließlich aus dem Netz bezogen wird und nicht über eine eigene PV-Anlage.

Mit den Daten von www.greengrid-compass.eu werden folgende Diagramme erstellt:

Um die Daten von www.greengrid-compass.eu abrufen zu können, müsst ihr euch einen kostenlosen API-Key auf api-portal.eco2grid.com erstellen und in Grafana in den Dashboard-Settings in die Variable api_key_ggc eintragen.

Detaillierte Infos zum Dashboard

Tägliche CO₂ Emissionen der Wärmepumpe vs. fiktive Gasheizung

Netzstrom besteht immer aus einem Mix verschiedenster Energiequellen. Manche davon verursachen hohe CO₂ Belastungen, andere sehr geringe. In diesem Diagramm wird der tägliche Strombezug mit den tagesdurchschnittlichen CO₂ Emissionen pro kWh Netzstrom multipliziert und damit die täglichen CO₂ Emissionen deiner Wärmepumpe als Säule dargestellt. Vergleichsweise wird der Wert einer Referenzheizung, z.B. einer Gasheizung, dargestellt. Die CO₂ Emissionen der Gasheizung können über die Dashboard-Variable ref_heating_emissions gesetzt werden. Als Standardwert ist 250 gCO₂eq/kWh hinterlegt.

Anteil erneuerbarer Energien und elektrischer Energieeinsatz pro Tag

In diesem Diagramm wird der Anteil der erneuerbaren Energien (Solar, Wind, Wasser, Biomasse - keine Kern- oder fossile Energien) im Intervall dargestellt. Im Hintergrund ist zusätzlich der tägliche Energiebedarf abgebildet. Durchschnittswerte über das gesamte Intervall findest du in der Legende. Im Bild oben belief sich der Anteil der erneuerbaren Energien im März 2025 auf 50,2%. An Tagen mit viel Sonne ist der Anteil der erneuerbaren Energien meist höher, jedoch der Energieverbrauch der Wärmepumpe niedriger (siehe 22./23. März) und umgekehrt. Folglich könnte man den Schluss ziehen, dass sich der Energiebedarf gegensätzlich zum Anteil der erneuerbaren Energien verhält. Daher ist in der Legende noch ein weiterer Durchschnittswert der erneuerbaren Energien aufgeführt - diesmal jedoch gewichtet mit dem täglichen Energieeinsatz der Wärmepumpe. Im März belief er sich auf 47,1% - also leicht unter dem ungewichteten Durchschnitt aber auch nur wenige Prozentpunkte davon entfernt.

Weitere Visualisierungen zur Effizienz der Wärmetauscher und andere Auswertungen findet ihr in Kürze auf https://github.com/bosch-buderus-wp/grafana-dashboards.