Sommer-/Winterheizgrenze

[Cannon]

Ich wollte meine Stellmotoren automatisch umschalten lassen. Nach den Recherchen im Internet gibt es aber etliche Methoden, um diese Grenze zu ermitteln.

Methode 1:
- Temperatur 3 x am Tag messen (T1=7 Uhr, T2=14 Uhr, T3=22 Uhr)
- Ergebnis dann ermitteln mit (T1+T2+T3+T3)/4
- Sommer bzw. Winter umschalten bei z.B. 16 °C

Methode 2: Tagesmittelwert (so macht das meine Heizung)
- durchschnittliche Temperatur innerhalb von 24h ermitteln
- bei Überschreitung des eingestellten Wertes um 1 °C: Heizung geht aus
- bei Unterschreitung des eingestellten Wertes um 1 °C: Heizung geht an

Methode 3: (laut DIN 15251) gleitender Mittelwert
- hier geht es nur um die Berechnung der Außentemperatur nach einer Methode
- ich verstehe aber die ganzen Zeichen nicht
- anbei ein Auszug:

θ rm = (1−α) ⋅ {θed-1 +α ⋅θed-2 +α² θed-3 ...}

Diese Gleichung kann vereinfacht werden zu:
θ rm = (1−α )θed−1 +α ⋅θ rm−1 (2)

Dabei ist
θrm der gleitende Mittelwert der Temperatur für den aktuellen Tag;
θrm-1 der gleitende Mittelwert der Temperatur für den vorherigen Tag;
θed-1 der Tagesmittelwert der Außentemperatur für den vorherigen Tag;
θed-2 der Tagesmittelwert der Außentemperatur für den vorvorherigen Tag usw;
α eine Konstante zwischen 0 und 1. Es wird empfohlen, den Wert 0,8 zu verwenden.

Stehen keine Aufzeichnungen zum Tagesmittelwert der Außentemperatur zur Verfügung, kann folgende
Näherungsgleichung angewendet werden:

θ rm = (θ ed−1 + 0,8θ ed−2 + 0,6θ ed−3 + 0,5θ ed−4 + 0,4θ ed−5 + 0,3θ ed−6 + 0,2θ ed−7 )/ 3,8

Wie macht ihr das?

[mstenz]

Umschaltung Winter/Sommerbetrieb manuell.
Grund: Wenn die Sonne den Raum eh genug aufheizt dann wird auch nicht geheizt und wenn das über einen Längeren Zeitraum der Fall ist und es eben Sommer geworden ist dann kann man das einfach umstellen.
Wenn du es automatisierst dann wird in der Übergangszeit mehrfach das System umgestellt und das Kostet dich mehr i.d.R. Energie (kommt aber auf dein Heizungssystem an)

[smai]

Für die Beschattung nutze ich Variante 1.
Die Heizung überlasse ich der internen Regelung, welche Variante 2 anwendet.

[Cannon]

Für die Beschattung nutze ich Variante 1.
Die Heizung überlasse ich der internen Regelung, welche Variante 2 anwendet.

Das mit der Beschattung klingt sinnvoll. Was die Heizung betrifft, sind es ja 2 Sachen - zum einen die Heizung selbst, zum anderen die Stellantriebe. Ich finde es sehr unschön, wenn es draußen tagsüber 20 °C sind, die Sonne scheint und der Fußboden noch warm ist. Das heißt bei deinen Stellantrieben berücksichtigst du die Außentemperatur nicht separat?

[Cannon]

Umschaltung Winter/Sommerbetrieb manuell.

Mache ich derzeit auch so. Ich würde das aber gern automatisieren, ohne nachdenken zu müssen. ;-)

[smai]

Das heißt bei deinen Stellantrieben berücksichtigst du die Außentemperatur nicht separat?

Ich habe nur im Wintergarten einen Stellantrieb. Da ist die Soll-Temperatur über Nacht genügend tief, dass in der Übergangszeit die Ventile nicht öffnen.

Was willst du mit den Stellantrieben genau machen? Diese werden ja über die ERR geschlossen, wenn es durch die Sonne zu warm wird.
Aber wenn der Wärmeerzeuger heizt, sollten diese ja offen sein. Sonst besteht kein Bedarf an Wärme und sie müsste damit auch nicht produziert werden.

Etwas mehr Gedanken zu den Ventilen muss man sich hingegen machen, wenn man über die FBH auch kühlen will.

[Cannon]

Was willst du mit den Stellantrieben genau machen?

Ich glaube ich hatte nicht gesagt, dass ich eine Fußbodenheizung (ohne Kühlung) habe. Das Problem ist, dass ich Nachts meinetwegen 7 °C habe und Tagsüber 22 °C und Sonne. Damit ist es im Haus warm genug, weil dann beispielsweise 22 °C drin sind Dennoch fällt die Solltemperatur nachts möglicherweise auf 20 °C (Ziel 21°C). Aus meiner Sicht sinnlos dann zu heizen, weil es tagsüber sowieso wieder warm wird und ich auf Grund der großen Trägheit auch Gefahr laufe, dass die Heizung übersteuert, dass heißt es sind dann plötzlich 24°C am Tag. Das ist immer dann ein Thema, wenn die Temperaturen sich schnell ändern. Beispielsweise im Sommer bzw. Übergangszeit, wo es plötzlich mal 2 Tage 15 °C sind und dann wieder fast 30 °C anstehen, da will ich nicht noch das Haus heizen ... ich bin ja froh, dass die Wäreme weg bleibt.

Theoretisch müsste man, um es ganz richtig zu machen, die Wettervorschau nehmen und danach die Heizung ausrichten ... das heißt eigentlich auch, dass die Heizung eine Ist-Außen-Temperatur geliefert bekommen sollte, die vielleicht 1-2 Tage in der Zukunft liegt. :-)

[smai]

Das Problem ist, dass ich Nachts meinetwegen 7 °C habe und Tagsüber 22 °C und Sonne.

Deshalb ja der Durchschnitt über 24h. Das eigentliche Problem dabei ist aber die Sonne.
Bei 7-22°C ohne Sonne wäre nämlich wahrscheinlich die Heizgrenze unterschritten. Durch die Sonne wird aber zusätzliche Wärme eingebracht.
Dies könnte bei meiner Heizungsregelung durch zusätzliches Berücksichtigen der Innentemperatur ausgeglichen werden.
Manche Regelungen können auch die Ventilstellungen auswerten und schalten sich bei geschlossenen Ventilen ab.

Theoretisch müsste man, um es ganz richtig zu machen, die Wettervorschau nehmen und danach die Heizung ausrichten ... das heißt eigentlich auch, dass die Heizung eine Ist-Außen-Temperatur geliefert bekommen sollte, die vielleicht 1-2 Tage in der Zukunft liegt.

Ich beschäftige mich tatsächlich ebenfalls mit dieser Idee.
Wobei auch da wieder die Sonne das zentrale Thema ist, weil diese viel stärker und schneller wirkt. Bei der Temperatur gibt es immer auch eine Verschiebung, bis sich diese durch die Gebäudehülle hindurch auswirkt, so dass sich dies zumindest bei meinem Haus etwa mit der Trägheit der FBH ausgleicht.

Die Sonne zu antizipieren wäre aber wirklich sehr interessant, aber leider nicht ganz einfach. Ich hatte mir das theoretisch so überlegt:
Man müsste die Energie für jede Fensterfläche berechnen, welche bei vollem Sonnenschein mit dem tagesaktuellen Sonnenverlauf eingebracht werden könnte.
Dies müsste noch um die gemäss Wetterprognose erwarteten Bewölkung reduziert werden.
Der Soll-Wert des Wärmeerzeugers würde dann entsprechend gesenkt.

Umgekehrt kühlen Regen und Wind das Haus ab, das ist zumindest in meinem sanierten Altbau auch tatsächlich spür- und messbar.
Da müsste also die VL-Temperatur dafür etwas angehoben werden.

Bisher ist es bei mir an der komplexen Fensterberechnung gescheitert, weil diese wahrscheinlich kaum realitätsnah möglich ist.


Eine Alternative zur Berechnung wäre noch das automatische lernen.
Ich habe vor Jahren einmal etwas von einer solchen Regelung gelesen. Man schliesst angeblich einfach ein paar Wettersensoren an und durch ein neuronales Netz wird dann über die Zeit automatisch eruiert, welche Wettergrösse sich wie auf die Raumtemperatur auswirkt.
Diese ist (oder war) auch tatsächlich am Markt, ich weiss aber leider nicht mehr, wie sie heisst.
Vielleicht könnte man sowas auch in einer Logikengine für KNX nachbauen.

[biertrinker]

Hallo,

Bisher ist es bei mir an der komplexen Fensterberechnung gescheitert, weil diese wahrscheinlich kaum realitätsnah möglich ist.

ich habe gerade nicht den Überblick, auf welcher Basis du das umsetzt. Die Frage des Sonneneintrags durch die Fenster ist sicher komplex, wenn man das Ziel hat wirklich eine 100% Aussage zu treffen. Das scheint mir aber entbehrlich, denn das System kann ja nie genauer sein als die Wettervorhersage selbst. Und gerade die Prognose der Bewölkung ist so starken regionalen unterschieden unterlegen dass eh nicht geht. Das kann auch auch dir eine KI nicht 100%ig klappen. Ich bin noch dabei sowas umzusetzten, habe bisher meine Raffstore schon soweit das die der Sonnenposition nachgeführt werden und der Anstellwinkel dem Sonnenstand angepasst ist.
Dabei ist ja die Frage der "Besonnung" eines Fenster eigentlich schon drin.
Das schaut bei mir (in JavaScript) so aus:

 
 function isInSun(azimut,facadeAngle,entryOffset,exitOffset) {      // Calculate sun entry and exit angle     var sunEntryAngle = parseFloat(facadeAngle) - Math.abs(entryOffset);     var sunExitAngle = parseFloat(facadeAngle) + Math.abs(exitOffset);      if (sunEntryAngle < 0) {         // Angle can't be negative, so calculate proper value         sunEntryAngle = 360 - Math.abs(sunEntryAngle);     }     if (sunExitAngle >= 360) {         // Angle can't be higher than 360°, so calculate proper value         sunExitAngle = sunExitAngle % 360;     }      // Rotate the whole system to start at 0° if sun range crosses 360°.     // Makes calculation afterwards easier ;-)     var sunExitAngleCalc = sunExitAngle - sunEntryAngle;     if (sunExitAngleCalc < 0) {         sunExitAngleCalc = sunExitAngleCalc + 360;     }     var azimutCalc = azimut - sunEntryAngle;     if (azimutCalc < 0) {         azimutCalc = azimutCalc + 360;     }     if (azimutCalc >= 0 && azimutCalc <= sunExitAngleCalc) {         return true;     } else {         return false;     }  }

Da gibt man die Position der Sonne, den Winkel der Fassade in der das Fenster ist an, so wie zusätzliche Eintritts- und Austrittswinkel (das braucht man wenn man z.B. Verschattungen durch Tiefe Leibungen hat. (Ich habe hier ein Fenster das 1m zurück springt), Im Normalfall immer 90°.
Der Code ist (mindestens in Teilen) nicht von mir, wo ich denk genau gefunden habe weiß ich leider nicht mehr. Ist ja aber auch nur ein Anhaltspunkt.

Die Bewölkung in % ist ja immer für bestimmte Zeitabschnitte definiert, sagen wir mal 50% von 8-12 Uhr. Jetzt gibt es zwei Mögliche Ansätze. Entweder man zerlegt den Tag in kleine Abschnitte von sagen wir mal 15 Minuten, ermittelt den Azimuth-Winkel für jeden Block und fragt die Funktion ob das entsprechende Fenster in diesem Block von der Sonnen beschienen wird und bildet dann für den Zeitblock der Wetterprognose einen Mittelwert. Oder man braucht eine Funktion die genau andersrum Arbeitet und den Zeitpunkt des Sonneneintritts in ein Fenster und den Zeitpunkt des Sonnenaustritts aus einem Fenster berechnet. Dann kann man das wieder mit den Prognose-Blöcken übereinander legen.

Wie viele Stunden vor der Sonneneinstrahlung man die Heizung abschalten sollte ist dann vermutlich einfach ausprobieren, ich glaube nicht das man wirklich sinnvoll berechnen kann wie viel Wärme man in jedem Raum wirklich abgibt mit der Heizung. Das könnte man vielleicht eine Software auch "lernen" lassen - dafür braucht es eigentlich nur eine Auswertung der Abweichung von der Solltemperatur nach erfolgter Abschaltung.

Naja, zumindest für diese Heizperiode werde ich das sicher nicht mehr fertig haben, im Moment rechne ich eher mit dem Winter 2025/26 ;-)

[smai]

Und gerade die Prognose der Bewölkung ist so starken regionalen unterschieden unterlegen dass eh nicht geht.

Das ist tatsächlich auch eines der Kernprobleme. Weniger die regionalen unterschiede, aber überhaupt einen Wetterdienst zu finden, welcher Wolkendecke, Sonnenschein oder am besten gleich Globalstrahlung konkret quantifiziert und nicht nur als Text/Symbol angibt.

Um die Fehler der Wetterprognose auszubügeln, hatte ich noch die Idee, dies dann den tatsächlich gemessenen Bedingungen gegenüber zu stellen. Das kann dann auch wieder in die Differenz einfliessen. Sonst heizt man z.B. 3 Tage lang zu wenig/zu viel, nur weil die Wettermodelle grad falsch liegen.

Die Bewölkung in % ist ja immer für bestimmte Zeitabschnitte definiert, sagen wir mal 50% von 8-12 Uhr. Jetzt gibt es zwei Mögliche Ansätze. Entweder man zerlegt den Tag in kleine Abschnitte von sagen wir mal 15 Minuten, ermittelt den Azimuth-Winkel für jeden Block und fragt die Funktion ob das entsprechende Fenster in diesem Block von der Sonnen beschienen wird und bildet dann für den Zeitblock der Wetterprognose einen Mittelwert. Oder man braucht eine Funktion die genau andersrum Arbeitet und den Zeitpunkt des Sonneneintritts in ein Fenster und den Zeitpunkt des Sonnenaustritts aus einem Fenster berechnet.

Für die Heizung würde ich den ersten Ansatz wählen. Die Berechnung der Soll-VL-Temperatur ist ja auch bei herkömmlichen Regelungen gleitend. Man würde also einfach z.B. viertelstündlich die Reduktion der Soll-VL-Temperatur neu ermitteln. Aufgrund der Trägheit muss das ja auch nicht extrem hoch aufgelöst sein.

Den zweiten Ansatz habe ich mir schon für die Beschattung überlegt.
Immer im April und Oktober während ca. 3 Wochen blendet einem nämlich in unseren Haus abends die Sonne auf dem Sofa direkt ins Gesicht.
Das ist aber nochmal ein anderes Thema (und braucht keine Wetterprognose).

ich glaube nicht das man wirklich sinnvoll berechnen kann wie viel Wärme man in jedem Raum wirklich abgibt mit der Heizung.

Im Neubau wird meines Wissens genau das bei der Heizlastberechnung gemacht.
Im Bestandsbau lässt es sich eruieren, wenn man Ventile mit Durchflussmessung hat (oder sonst wie den maximalen Durchfluss ermitteln kann) und die Spreizung misst.

Da ich eh keine ERR habe, wäre das für mich aber gar nicht so relevant. Zudem stehen bei uns tagsüber sowieso alle Türen offen (kleine Kinder...).
Mich würde also einzig die Summe der eingebrachten Wärme interessieren.

Bei "neutralem" Wetter funktioniert meine Regelung ohne ERR extrem stabil, da Temperatur bewegt sich kaum ein Zehntel Grad.
Wenn aber die Sonne rein scheint oder nach einem Regensturm dauert es etwa ein bis zwei Tage, bis die Temperatur wieder genau richtig liegt.
Wie erwähnt liesse sich das aber wahrscheinlich auch mit Berücksichtigung der Innentemperatur bereits deutlich reduzieren.

im Moment rechne ich eher mit dem Winter 2025/26 ;-)

Das passt etwa zu meinem Zeitplan.

[Cannon]

Bei "neutralem" Wetter funktioniert meine Regelung ohne ERR extrem stabil, da Temperatur bewegt sich kaum ein Zehntel Grad.
Wenn aber die Sonne rein scheint oder nach einem Regensturm dauert es etwa ein bis zwei Tage, bis die Temperatur wieder genau richtig liegt.
Wie erwähnt liesse sich das aber wahrscheinlich auch mit Berücksichtigung der Innentemperatur bereits deutlich reduzieren.

Was heißt ERR?

Meine ganze Regelung läuft nicht so, wie ich mir das vorstelle. Ich habe teils relativ "große" Schwankungen und zum Teil auch kalte Fußböden, weil die Soll-Temperatur erreicht ist. Das Problem ist, dass man ja nicht in allen Räumen, trotz offener Türen die gleichen Temperaturen haben will. Sich aber durch offenen Türen und Bereiche die Luft zum Teil gut verteilt. Aber was die Schwankungen betrifft +/- 0,5 °C sind da locker drin und das merkt man auch - zumindest ich merke das. Und da rede ich von den Räumen die Nord/Ost liegen. :-) Auf der Sonnenseite ist die Schwankung natürlich erheblich größer. Und was Sonne und Bewölkung angeht halte ich das für eine FBH ein schwieriges Unterfangen.

Dennoch denke ich, dass die Temperaturvorhersage einen großen Nutzen bringen könnte. Prinzipiell müsste ich der Heizung eigentlich nur die morgige Temperatur vorgaukeln, dann sollte das passen. Allerdings ist natürlich die Frage, wie ich den Wert dort rein bekomme. ;-)

Für die Beschattung nutze ich Variante 1.
Die Heizung überlasse ich der internen Regelung, welche Variante 2 anwendet.

Um das noch mal aufzugreifen, fände ich es ceverer die gesamte Reglung von einer Basis ausgehen zu lassen. Sonst schaltet die Beschattung schon an oder die Lüftungsanlage geht auf Sommerbetrieb, wenn die Heizung noch aktiv ist. Ein Zentraler Punkt wäre die Ideallösung denke ich.

[gbglace]

Eine Alternative zur Berechnung wäre noch das automatische lernen.
Ich habe vor Jahren einmal etwas von einer solchen Regelung gelesen. Man schliesst angeblich einfach ein paar Wettersensoren an und durch ein neuronales Netz wird dann über die Zeit automatisch eruiert, welche Wettergrösse sich wie auf die Raumtemperatur auswirkt.
Diese ist (oder war) auch tatsächlich am Markt, ich weiss aber leider nicht mehr, wie sie heisst.
Vielleicht könnte man sowas auch in einer Logikengine für KNX nachbauen.

Zum nachbauen muss man halt ne Menge Daten sammeln.
Ein Globalstrahlungssensor wäre sicher eine gute Sache, damit kann man schonmal genauer Sagen wieviel Watt wirklich per qm Fassade angekommen sind. Oder dazu Ertragswerte einer PV-Anlage nutzen, wobei die durch die altersbedingt abnehmende Effizienz auch nicht konstant ist, Verschmutzung muss man da dann auch wieder berücksichtigen.
Parallel dann noch die Wettervorhersagen mit der erwarteten Bewölkung in% loggen (ger auch mehrere Wetterberichtsquellen). Nach einer gewissen Beobachtungsphase kann man sicher auch mal eine Prognose wagen wieweit die Vorhersage in% durchschnittlich abweicht vom IST. Dann wiederum kannst mit den Werten der Vorhersage auch in die Zukunft rechnen. Den Abgleich IST zu Vorhersage lässt man permanent mitlaufen und erzeugt sich somit einen durchgehend aktualisierten Korrekturfaktor für die Wahrscheinlichkeit der Vorhersage.

Das gleiche macht man noch für Wind, und Regen. Auch LF und allgemeine feuchte im Aussenbereich im IST kann man dann loggen. Mit längeren Datenreihen lassen sich da sicher schnell Abhängigkeiten identifizieren.

Loggen und rechnen natürlich gern lokal nicht in der Cloud, wobei da sicher einige gern einem eine KI in der Cloud zur Verfügung stellen würden.

Mir fehlen leider noch die Daten. Ein paar Kollegen in der Firma hier könnten mir dann sicher auch die passenden Faktoren daraus ableiten, die machen ja den ganzen Tag nichts anderes, nur auf anderem Fachgebiet.

[smai]

Cannon ERR heisst Einzelraumregelung, also jedes Ventil nach der einzelnen Raumtemperatur geregelt.
Unterschiedliche Temperaturen in verschiedenen Räumen geht auch ohne diese mit richtiger Vorlauftemperatur und abgeglichener Hydraulik.

[Beleuchtfix]

Ich glaube, die Nest RTR (kein KNX) machen so eine Anpassung, wahrscheinlich auch gleich in der Wolke. Jedenfalls sollen die Regler selbstlernend sein.
Gruß Florian

[MoseP]

Selbstlernend ist auch der deutsche Anbieter Tado, auch Controme scheint sowas zu machen. Ob sich ein Nachbau lohnt wage ich bei den Preisen zu bezweifeln, also eher als Hobby "weil man es kann"

Aber damit haben wir das Thema des TE "Sommer-Winter" verlassen und sprechen dazu vielleicht besser in diesem Thread "Vorausschauende Regelung der FBH" weiter.