Temperaturschwankungen bei FBH

[Hochpass]

Das verstehe ich jetzt nicht, das ist doch gar nicht der Punkt hier. Gerade bei einer Flächenheizung ist binär doch Standard. Stellantrieb an/aus, Wert zwischen 0% und 100% wird dann über das Verhältnis Zeit an/aus bestimmt.

Du schreibst es ja selbst. Pulsweitenmodulation ist nicht binär sondern stetig wenn die pPeriodendauer der PWM sehr viel kleiner ist als die Zeitkonstante der Strecke (aber das ist sie in der Regel)
Die Ventile stellen also den Durchfluss von 0 % = ganz zu bis 100% = ganz auf. Entscheidend ist der Mittelwert der dann z.B. bei 50% liegt. -> Nix binär.

Vergessen wir mal die Regelung. So wie eine Füllstandsregelung über den Zufluss nur dann funktioniert, wenn immer ein Abfluss da ist der >= null ist, funktioniert eine Raumtemperaturregelung über den Zufluss (Durchfluss HK) nur, solange ein Abfluss (Wärmeverlust nach aussen) da ist der >= 0 ist.

In beiden Fällen mag bei einem negativen Abfluss (sprich Zufluss) die Regelung aus regelungstechnischer Sicht immer noch funktionieren, aus Anwendersicht tut sie das aber nicht mehr.

Stimmt im Sommer z.B. T_außen>T_innen kann eine Heizung die fürs Heizen ausgelegt ist nicht kühlen. Aber das kann man doch auch Kunden erklären?

[GLT]

In beiden Fällen mag bei einem negativen Abfluss (sprich Zufluss) die Regelung aus regelungstechnischer Sicht immer noch funktionieren, aus Anwendersicht tut sie das aber nicht mehr.

Dann ist der Anwender nicht entsprechend aufgeklärt, was er für eine Anlage hat, für was sie gebaut/geplant wurde u. was diese schlussendlich kann.
In der SW-Branche nennt man sowas PEBCAK.

[tanzbaer]

Naja. Wir können gerne über Regelungstechnik 1. Semester diskutieren.

Daran wird's nicht scheitern.

Was du beschreibst ist das die Stellgröße in die Begrenzung läuft. Was kann der Regler dafür wenn das System nicht richtig ausgelegt ist oder der Rlegler falsch parametrisiert ist? Aber auch für den nichtlinearen Fall gibt es Maßnahmen so dass solche Systeme nicht instabil werden. ;-)

Ich hab nach meinem Studium immer in Bereichen gearbeitet, wo den Kunden nie interessiert hat warum es nicht funktioniert, sondern nur dass. Vielleicht schaue ich da deshalb mit einer anderen Brille drauf.

Wenn ich einem Laien sage, deine ERR regelt die Raumtemperatur, dann wundert der sich IMHO erstmal zu recht, wenn das nach unten (Raum wird zu kalt) wunderbar funktioniert, aber nach oben eben nicht immer. Und das ist IMHO auch kein Problem der Regelung selbst, sondern ein Problem des zu regelnden Systems. Das ist nämlich auf diesen Fall ohne aktive Kühlung überhaupt nicht ausgelegt.

Aber es ist schon logisch dass ein Regler nur regeln kann wenn er in keine Begrenzung läuft was bedeutet:
Ventil nie 100% oder 0%

Das verstehe ich jetzt nicht, das ist doch gar nicht der Punkt hier. Gerade bei einer Flächenheizung ist binär doch Standard. Stellantrieb an/aus, Wert zwischen 0% und 100% wird dann über das Verhältnis Zeit an/aus bestimmt.

Vergessen wir mal die Regelung. So wie eine Füllstandsregelung über den Zufluss nur dann funktioniert, wenn immer ein Abfluss da ist der >= null ist, funktioniert eine Raumtemperaturregelung über den Zufluss (Durchfluss HK) nur, solange ein Abfluss (Wärmeverlust nach aussen) da ist der >= 0 ist.

In beiden Fällen mag bei einem negativen Abfluss (sprich Zufluss) die Regelung aus regelungstechnischer Sicht immer noch funktionieren, aus Anwendersicht tut sie das aber nicht mehr.

[Hochpass]

Ich erzähl keinen Blödsinn.

Naja. Wir können gerne über Regelungstechnik 1. Semester diskutieren.

Was du beschreibst ist das die Stellgröße in die Begrenzung läuft. Was kann der Regler dafür wenn das System nicht richtig ausgelegt ist oder der Rlegler falsch parametrisiert ist? Aber auch für den nichtlinearen Fall gibt es Maßnahmen so dass solche Systeme nicht instabil werden. ;-)

Aber es ist schon logisch dass ein Regler nur regeln kann wenn er in keine Begrenzung läuft was bedeutet:
Ventil nie 100% oder 0%

Ändert nichts daran, dass eine ERR die Temperatur im Raum regelt und nichts anderes.


Edit: Heute ist meine Informationsregelschleife wirklich schlecht. Liegt an der Totzeit in der Rückkopplung. Stehe im Keller am Schrank ;-)

[GLT]

Ich sehe in beiden Fällen als Stellgröße der ERR einen positiven Wärmefluß der gestellt wird. Um die Raumtemperatur runter zu bekommen, brauchst Du aber einen Wärmefluß mit negativen Vorzeichen. Und den kann die ERR nicht direkt stellen.

Was kann die ERR dafür, wenn Du dir die aktive Kühlung "gespart" hast u. nur Teile der Technik einbaust?

Bei jeder Temperaturregelung wird durch zu(ab)führen von Energie die Abweichung des Regelziels ausgeglichen - trotzdem nennt man es Temperaturregelung u. nicht Energieflussregelung; Füllstandsregelungen nennt man auch so u. nicht Massenstromausgleichsregelung.

Eine ERR regelt trotzdem die Temperatur, auch wenn man wissentlich in Kauf nimmt, dass man nur negative (und auch diese nur bedingt) Abweichungen ausregeln kann.

Wer spuren von Ironie u. Nüssen findet, darf sich daran erfreuen oder auch ignorieren.

[tanzbaer]

Dies hätte keinem Hinweis bedurft, das wissen wir bereits.

Ich weiss nicht warum Du dich streiten willst, vielleicht haben wir den Kontext ja auch unterschiedlich gewertet.

Deinen Beitrag habe ich im Kontext zu dem von maischa davor gelesen, in beiden ist von Abweichungen der Wunschtemperatur die Rede, in beiden Beiträgen aber nur von Abweichungen nach oben (nicht nach unten). Warum die Abweichungen nach oben auftreten und warum sie evtl. nicht oder nicht ausreichend von der ERR auf Soll geregelt werden können habe ich erklärt.

Was das mit Klugscheissen zu tun hat weiss ich nicht. Ist mir aber auch egal. ;-)

[evolution]

Kann ich auch. ;-)

Dies hätte keinem Hinweis bedurft, das wissen wir bereits.

[tanzbaer]

[klugscheissmodus an] Was so natürlich nicht korrekt ist, da die Wärmeleitfähigkeit cp nicht konstant bei 1,005 kJ·kg−1·K−1 liegt. Das ist Dir aber sicherlich schon klar...[klugscheissmodus aus]

Kann ich auch. ;-)

s/leitfähigkeit/kapazität/

[tanzbaer]

Erzähl keinen Blödsinn. Natürlich tut sie genz genau das.
Führungsgröße ist die Soll Raumtemepratur.
Temperatursensor misst die Regelgröße. Differenz aus beiden ist die Regeldifferenz mit der der ERR arbeitet.

Ich erzähl keinen Blödsinn. Nur weil die ERR in den meisten Fällen das tut von dem Du glaubst das sie es tut, ist es noch lange nicht korrekt zu behaupten, dass sie es grundsätzlich tut.

Lassen wir die Trägheit der Fußbodenheizung einmal kurz weg. Soll 20 Grad.

Fall 1: Abweichung nach unten, ERR macht den HK auf, mehr Wärme, Temperatur geht hoch, Abweichung verschwindet.
Fall 2: Abweichung nach oben, ERR macht den HK zu, weniger Wärme, Temperatur geht runter, Abweichung verschwindet.

Ich sehe in beiden Fällen als Stellgröße der ERR einen positiven Wärmefluß der gestellt wird. Um die Raumtemperatur runter zu bekommen, brauchst Du aber einen Wärmefluß mit negativen Vorzeichen. Und den kann die ERR nicht direkt stellen.

Das es trotzdem funktioniert liegt daran, das der Wärmeverlust des Raumes es der ERR ermöglich indirekt einen negativen Betrag zu erzeugen, aber eben nur im Bereich 0 bis Wärmeverlust des Raumes.

Wird jetzt aber der Wärmeverlust des Raumes null oder sogar positiv (Sonneneinstrahlung, Kamin, Erwärmung aussen, viele Leute), dann erwärmt sich der Raum weiter und die ERR kann nichts machen.

[Hochpass]

Was regelt denn die ERR? Doch nicht die Raumtemperatur! Das kann sie gar nicht. Sie regelt den Wärmestrom von der Heizung in den Raum.

Erzähl keinen Blödsinn. Natürlich tut sie genz genau das.
Führungsgröße ist die Soll Raumtemepratur.
Temperatursensor misst die Regelgröße. Differenz aus beiden ist die Regeldifferenz mit der der ERR arbeitet.


Nur Außentemperatur gesteuert ist gesteuert nicht geregelt-> kann nur funktioneieren wenn Störgrößen klein sind

[evolution]

Was regelt denn die ERR? Doch nicht die Raumtemperatur!

Für was sollte die EinzelRaumRegelung denn sonst gut sein? Der RTR misst natürlich die Raumtemperatur, gleicht diese mit der Solltemperatur ab und regelt den zugeordneten Heizkreis!
Die ERR bezieht sich in dem Kontext "Heizung" selbstverständlich nicht auf die Kühlung des Raums, was allerdings bei geeigneter Ausstattung auch möglich wäre.

Dementsprechend bezog sich mein Hinweis auf die ERR nicht auf die Regelung bei Erwärmung des Raums über den Sollwert hinaus, auch wenn man das aus dem Zusammenhang gerissen so verstehen kann. Vielmehr sollte dies als Abgrenzung zur Aussage, dass diese geringen Abweichungen "ohne ERR" erzielt werden.

Die Energie die ein cbm Estrich um 1 Grad erwärmt, erwärmt 1cbm Luft um 2000 Grad.

[klugscheissmodus an] Was so natürlich nicht korrekt ist, da die Wärmeleitfähigkeit cp nicht konstant bei 1,005 kJ·kg−1·K−1 liegt. Das ist Dir aber sicherlich schon klar...[klugscheissmodus aus]

[MarcusF]

Wie schafft man sowas?

Das klappt natürlich nur in Räumen ohne starke Sonneneinstrahlung.

Kaminofen gibts bei mir nicht, die Vorlauftemperaturen waren diesen Winter bisher nie höher als 26 °C. Der Selbstregeleffekt einer Flächenheizung ist bei so niedrigen Oberflächentemperaturen maximal. Da bei mir alle Räume und Flure gleichmäßig und konstant beheizt werden, hat das Öffnen von Türen ohnehin keinen Einfluß. Die KWL sorgt für zusätzlichen Ausgleich, und da die Umwälzpumpe in der Heizperiode immer läuft ist ein stetiger Wärmefluß gegeben.

Bei Fremdwärmeeintrag durch Sonneneinstrahlung beispielsweise wird es natürlich wärmer im Raum. Das ließe sich auch nur durch aktive Kühlung verhindern, irgendwo muß die Energie ja hin. Mehr als 2 K auf der Südseite in Räumen mit großen Fenstern ist das aber auch nicht.

[Marcus81]

@Tanzbär - super Erklärung, hilft auch mir und sicher vielen Anderen!

[tanzbaer]

Diese Frage stelle ich mir auch...

Allein durch das Öffnen der Türen und/oder Hineinscheinen der Sonne ändern sich die Raumtemperaturen auch mal um 1K, in Bädern oder in den Südräumen mit großen Fensterflächen auch mal um 2K. Und das trotz ERR.

Was regelt denn die ERR? Doch nicht die Raumtemperatur! Das kann sie gar nicht. Sie regelt den Wärmestrom von der Heizung in den Raum. Und weniger als 0 geht nicht. Damit kann sie regeln, dass es im Raum nicht zu kalt wird, aber nur begrenzt, dass es nicht zu warm wird.

Jeder Raum hat für eine gegebene Aussentemperatur eine Heizlast. Die muss in den Raum gebracht werden, damit er seine Temperatur hält. Sobald diese Leistung durch Sonneneinstrahlung, Kamin, Party überschritten wird muss sich der Raum erwärmen.

Dazu kommt, dass 1cbm Estrich knapp 2000 mal mehr thermische Energie speichert als 1cbm Luft. D.h. den Estrich kratzt das erstmal überhaupt nicht, dass die Heizung nichts nachliefert, der kann fleissig Wärme an die Luft abgeben, ohne das sich seine Temperatur wesentlich ändert. Anders gesagt. Die Energie die ein cbm Estrich um 1 Grad erwärmt, erwärmt 1cbm Luft um 2000 Grad.

[tanzbaer]

Nach den gewonnen Erkenntnissen der letzten Tage hab ich jetzt ein paar grundsätzliche Fragen:

• Macht es überhaupt Sinn einzelne Räume/Bereiche kühler zu fahren als andere? Ich hab z.B. im Vorraum 19,5 Grad, im Wohnbereich 21,5 Grad eingestellt? Der hydraulische Abgleich wird ja dadurch wesentlich schwieriger.
• Für was sind noch Stellventile notwendig, wenn die FBH ordentlich abgeglichen wurde? Eventuell um Temperaturschwankungen (z.B. Sonneneinstrahlung) abzufangen? Sollte das nicht der einzige Grund für Stellventile sein?
• Kann ein hydraulischer Abgleich auch schon stattfinden, wenn ich im Fußbodenheizungsverteiler die Durchflussmenge der einzelnen Kreise anpasse?

Ich sag mal platt: Du fummelst da rum ohne Grundsätzliches verstanden zu haben.

Fangen wir mal vorne an. Du hast Räume die beheizt werden sollen. Für jeden Raum legst Du fest wie warm der werden soll, wenn die Heizung später läuft. Das ist die Basis dafür, dass man aufgrund der Eigenschaften des Raumes berechnen kann wieviel Wärme der Raum nach aussen verliert und wieviel Wärme z.B. an kühlere angrenzende Räume abgegeben wird. Dann gibt es für Deinen Wohnort eine Auslegetemperatur für die der Wärmeverlust eines jeden Raumes in Zahlen gerechnet wird. (Bei uns z.B. -14 Grad). Dann weisst Du wieviel Leistung Du für jeden Raum brauchst um den Wärmeverlust bei der Auslegetemperatur auszugleichen. Und Du weisst die Gesamtleistung die die Heizung mindestens erbringen muss, damit die Bude auch warm wird wenn es draussen frisch ist. Erster Teil der Vorarbeit fertig.

Basierend auf dem einzelnen Wärmebedarf der Räume wird dann die Fußbodenheizung der Räume ausgelegt. Mehr Leistung für einen Raum bedeutet mehr Massenstrom für Ihn, den kannst Du erhöhen über mehr Kreise, engere Verlegeabstände und höheren Durchfluss und höhere Vorlauftemperatur. Das ganze wird normalerweise optimiert auf eine niedrige Vorlauftemperatur, eine vernünftige Spreizung zwischen VL und RL, etc. Platt gesagt, Du nimmst den Raum mit der höchsten Heizlast (Badezimmer fällt hier evtl. raus, da mann dies vernünftig eh nicht auf 24 Grad bekommt) und dimensionierst den. Da kommt dann z.B. raus, dass du 2 Kreise mit jeweils 10cm Verlegeabstand bekommst, Dein Vorlauf 35 Grad ist, dein Rücklauf 30 Grad, da du 5 Grad Spreizung möchtest und du dafür einen Durchfluss von 1l/min für Heizkreis 1 und 0,9 l/min für Heizkreis 2 benötigst.
Ergebnis des ganzen Teiles sind dann Vorgaben für jeden Raum, wieviel Kreise mit welchen Verlegeabständen da rein kommen und anhand des berechneten Durchfluges wie weit die einzelnen Ventile im Heizkreisverteiler auf oder zu sein müssen. Das einstellen der Ventile ist der hydraulische Abgleich. Und ja, die sind unterschiedlich weit auf. Zudem bekommst Du einen Gesamtmassenstrom und Druckverlust der massgeblich für die Einstellung der Pumpe ist.

So, jetzt ist deine Heizung im Betrieb, dann sollte bei der Auslegetemperatur und einem schattigen Tag jeder Raum genauso warm werden wie geplant ohne dass Du irgendwas machen musst. Meist sieht die Praxis anders aus, d.h. Du musst ausgehend von dem hydraulischen Abgleich die Anlage nachjustieren. Bei zu warmen Räumen das Ventil der Kreise ein wenig schliessen, bei zu kalten andersherum. Warten bis das System eingeschwungen ist. Am besten wie gesagt wenn es kalt ist, keiner im Haus und die Hütte beschattet. Dito für die Pumpe. Mehr Leistung bedeutet mehr Massenstrom, bedeutet RL steigt an, Spreizung wird kleiner damit steigt die mittlere Temperatur an, damit mehr Leistung im System, d.h. Du müsstest den VL senken um die gleiche Leistung zu halten. Weniger Pumpenleistung, RL sinkt, Spreizung erhöht sich, mittlere Temperatur sinkt, Du musst für gleiche Leistung den VL erhöhen. Senkst Du die Pumpe zu weit ab, saufen Dir die ersten Kreise ab. D.h. deren Druckverlust ist so hoch, dass die Leistung der Pumpe nicht mehr reicht um die Räume zu durchströmen. Pumpe also einfach auf die stromsparendste niedrigste Leistung zu stellen ist nicht. Pumpe beliebig hoch ist aber auch nicht gut, dann geht die Spreizung runter und Du läufst Gefahr, dass Dein Wärmeerzeuger nicht mehr optimal arbeiten kann. Pumpenleistung variabel ist ebenfalls gefährlich, bei ERR ändern sich die Druckverhältnisse wenn einzelne Kreise zu gehen, dann kann es passieren, dass sich die Pumpe so adaptiert, dass Kreise mit hohem Druckverlust nicht mehr durchflossen werden.

Wenn die Anlage so abgeglichen ist, dass in allen Räumen die Wunschtemperaturen erreicht werden, dann kannst Du Dir überlegen ob Du die ERR noch brauchst. Meist sind bei neuen Häusern und vernünftig geplanten Anlagen die VL Temperaturen so niedrig, dass die Heizung den Raum z.B. gar nicht wesentlich überhitzen kann. Brauchst/Möchtest Du die ERR trotzdem haben, dann musst Du die VL leicht erhöhen (Heizkurve anheben), damit die ERR Spielraum zum regeln hat.

Übers Jahr hinweg musst Du dann zusätzlich Deine Heizkurve anpassen. Bezüglich Steilheit und Verschiebung. Das passt meist auch nicht ganz exakt.
Heizkurve ist der Bezug zwischen Aussentemperatur und Vorlauftemperatur. Schritt eins, schauen in die Heizlastberechnung. Auslegetemperatur z.B. -14 Grad Aussentemperatur, VL dann 35 Grad. Auf dem Diagramm der Heizung sind Kurvenscharen, du nimmst die, die durch den Punkt -14/35 geht. Sind bei meiner Heizung z.B. 0,5. Jetzt kann es sein, dass bei -14 alles gut ist, aber bei +10 Grad der Bau nicht warm wird. Dann musst Du die Heizkurve abflachen, also z.B. 0,45 statt 0,5. Damit liegst Du aber jetzt bei -14 Grad z.B. 2 Grad unter den 35 Grad, deshalb musst Du die gesamte Kurve um 2 Grad anheben.

Für Dich heisst das: Berechnung (so denn gemacht und nicht nach Gefühl ausgelegt) der Heizlast besorgen. ERR komplett abklemmen und an jedem Verteiler die in der Heizlast definierten Volumenströme an den Taco Settern einstellen. Dann lässt Du dir vom Deinem Heizungsbauer die Pumpenkennlinie deiner Pumpe geben und suchst den passenden Arbeitspunkt anhand des Gesamtmassenstroms und der Druckverluste aus der Berechnung. Damit ist Deine Anlage hydraulisch abgeglichen. (BTW: Meiner Meinung nach ist das bis hierhin eine Pflichtleistung deines Heizungsbauers) Und dann wartest Du mal mindestens zwei / drei Tage was passiert. Dann kannst Du anfangen die Kreise nachzuregeln wie oben beschrieben.