Soll-Temperatur > Stellgröße > Ist-Temperatur

[Gaston]

Wäre ja nicht sooo schlimm, wenn es ein D-Glied gäb, das dann schnell einspringen würde ;-)

Ein D-Glied wirkt in erste linie dämpfend. Ja bei der Sprungantwort, sprich morgens nach einer Absenkung derht der D-Anteil voll auf, aber nur sehr kurz (für die Zeit von dt beim Digitalregler).

Der D-Anteil hat also mit dem Arbeitspunkt wenig am Hut, er kompensiert vielmehr zum einen das noch Abfallen der Temperatur wenn die Heizung anspringt (Totzeitüberbrückung) und dämpft die Regelung bei einem überschuss an Wärme (externe Störgrössen)

Nochmal zum Arbeitspunkt: Das ist also der eingeschwungene Zustand inklusive aller Parameter.
Jetzt kritisiert Gaston ja, dass dieser 0% ist. Das verstehe ich nicht. Der Arbeitspunkt kann ja nicht definiert werden. Der Arbeitspunkt hat doch für jede Kombination von Solltemp und Störgrößen unterschiedliche Werte für die Ventilstellung. Somit macht ein Satz "der Arbeitspunkt liegt bei 0% statt bei 70%, wo er liegen sollte" für mich keinen Sinn.

Vielleicht könnt ihr das nochmal erklären?

Sorry dass Ich dazu nicht mehr sagen kann. Das ist ein Teil des Know-Hows meines Reglers.

Gruss,
Gaston

[Gaston]

Wie ist das eigentlich: Darf man den Inhalt des Patentes für den Privatbereich einsetzen?

Man darf.

Soweit Ich weis muss man dabei aber ganz strikt auf die Definition "für den Privatbereich" achten.

Du darfst es für deinen eigenen Privatbedarf verwenden , nicht aber in irgendeiner Form veröffentlichen, sprich 3. zugängig machen.

Aber Ich bin kein Jurist !

Gruss,
Gaston

[Hauke]

dass eine PT2-Strecke vermutlich in guter Näherung durch eine PT1 zu modellieren sein müsste, zumindest wenn sich die involvierten PT1-Glieder deutlich unterscheiden

Nee, das hat schon seinen Grund warum die Regelungsrechnik PT1 und PT2 unterscheidet. PT2 ist letztendlich die Reihenschaltung von 2 PT1. Genau das haben wir hier mit den Übertragungsfunktionen FBH->Estrich und Estrich->Raum. Das System Stellantrieb->FBH würde ich jetzt mal näherungsweise als P annehmen. Die Zeitkonstanten sollten gegenüber dem Rest vernachlässigbar sein.
In der Regelungstechnik werden Strecken nach Ihrer Sprungantwort (Reaktion auf einen Sprung der Stellgröße 0->100%) charakterisiert. Das ist für viele Vorgänge repräsentativ. Das PT2 unterscheidet sich hier vom PT1 vor allem ganz zu Beginn. Die Sprungantwort des PT1 hat um Ursprung eine Steigung >0, das PT2 Steigung 0, d.h. eine Änderung findet gerade zu Beginn deutlich langsamer statt.
Dieses Verhalten hat man natürlich nicht nur bei einem Sprung, sondern bei jeder Änderung der Stellgröße. Daher ist für den Regler schon hochgradig relavant, ob er auf eine Aktion unmittelbar eine Reaktion der Strecke bekommt oder eben nicht.

Die Abhängigkeit der Effizienz von der Vorlauftemperatur dürfte also nachrangig sein - innerhalb vernünftiger Grenzen natürlich. Es gibt also m.E. keinen Grund, bei einer Brennwerttherme zu versuchen, die Vorlauftemperatur so tief wie möglich zu drücken - im Gegenteil, das könnte dazu führen, dass die Heizwasserpumpe mehr arbeiten muss, was wieder die Stromkosten treibt.

Das deckt sich übrigens mit einem Hinweis im Betriebshandbuch meiner Wolf-Gastherme. Da steht unter Hinweise zum Energiesparen nichts über die Vorlauftemperatur, nur etwas über die Rücklauftemperatur. Die sollte nicht zu hoch sein. Das leuchtet ein, denn hier geht es um den Wärmeaustausch zwischen Flamme und Wasser - wenn die Rücklauftemperatur zu hoch ist, ist der nicht mehr so gut und es steigt auch die Abgastemperatur.

Die Rücklauftemperatur ergibt sich ja auch der Vorlauftemperatur und er abgeführten Wärmemenge. Der bessere Energieaustausch zwischen Brenner und Wasser trifft natürlich auf Brennwert und normale Gastherme gleichermaßen zu.
Beim Brennwertgerät kommt noch hinzu, das ein nicht unwesentlicher Teil aus der Kondensationsenthalpie des Wassers gewonnen wird. Und der Kondensationsgrad des Wasserdampf hängt noch viel mehr von der Rücklauftemperatur ab als der Wärmeübergang. Daher der bessere Wirkungsgrad bei niedriger Rücklauf- (und damit auch niedriger Vorlauf-)temperatur.

[Fry]

Hi Stefan, hi Hauke,

Die Regelstrecke einer Fussbodenheizung sollte eigentlich eher mindestens ein PT-2-Verhalten haben (die Aufheizkonstante des Esstrichs und die des Raumes), weshalb sich in diesem Fall tatsächlich eine Kaskadenregelung anbieten könnte (vorausgesetzt die Zeitkonstanten sind hierzu brauchbar). Der äußere Regler (RTR) hat dann als Stellgröße die Temperatur des Estrichs, der selbst in einem zweiten (schnelleren) Regelkreis geregelt wird. Hierdurch sollte sich eigentlich eine schnelle UND stabile Regelung aufbauen lassen.

Das war genau das, was ich oben meinte, als ich schrieb "Regelstrecke simulieren durch Hinzunahme weiterer Freiheitsgrade". Da kannte ich die Begriffe PT1 und PT2 noch nicht. Die Estrichtemperatur ist der zusätzliche Freiheitsgrad.

Als dann Gaston darauf hinwies, dass eine Regelstrecke "selbstregelnd im Sinne der Regeltechnik" sei, hab ich nachgedacht und bin zum (vorläufigen) Schluss gekommen, dass eine PT2-Strecke vermutlich in guter Näherung durch eine PT1 zu modellieren sein müsste, zumindest wenn sich die involvierten PT1-Glieder deutlich unterscheiden, was im System Heizung-Estrich-Raum vermutlich gegeben ist.

Nach dem, was du und Hauke nun schreiben, bin ich mir nicht mehr so sicher. Der Estrich ist träge und hat eine hohe Wärmekapazität, dafür aber guten thermischen Kontakt mit dem Heizwasser. Die RaumLUFT hat eigentlich keine hohe Wärmekapazität, dafür ist der thermische Kontakt relativ schlecht (durch den Bodenbelag hindurch) und dadurch ist sie wieder träge.

Ist dieses System gut durch ein PT1-Glied zu beschreiben oder ist eine solche Näherung zu krude und es braucht zwingend ein PT2? Für mich absolut nicht klar, gerne würde ich eure und auch Gastons Meinung dazu lesen. Denn logischerweise hängt die Antwort auf die Frage, ob ein Kaskadenregler so viel besser sein kann als ein einfacher PI ohne Kaskade, davon ab, ob die Regelstrecke durch ein PT1 noch gut beschrieben wird oder ob es zwingend ein PT2 braucht.

Von dem selbstlernenden Regler halten ich persönlich nicht viel - einfach, weil sich die Regelstrecke im Wohnraum nicht ändert. Daher sollte ein fester Parametersatz ausreichend sein, welcher ggf. über eine sog. Selbstoptimierung (beherrscht jeder bessere Industrieregler über eine Sprungantwortanalyse) durchgeführt werden kann.

Aha. Also gibt es das schon (danach hatte ich oben gefragt). Leider scheinen aber die käuflichen RTRs idR keine "besseren Industrieregler" zu sein, zumindest habe ich im Handbuch meines MDT nichts über Sprungantwortanalyse gefunden.

In diesem Fall müssen die optimalen Parameter entweder händisch gefunden (berechnet) werden - und zwar FÜR JEDEN RAUM EINZELN! - oder eben diese Sprungantwortanalyse oder das "Selbstlernen" irgendwie anders realisiert werden. Dafür würde sich WG/HS/EibPC-Code anbieten.

Zweitens werden bei einer Regelung über die Heizkreisventile die optimalen Parameter für den P- und I-Anteil auch von der Vorlauftemperatur abhängen, müssen also bei einer Änderung der Vorlauftemperatur neu ermittelt werden. (Erschwerend kommt hinzu, dass manche Heizungsregelungen ohne Vorlauftemperaturfühler auskommen müssen. Dann macht "Selbstlernen" eine Menge Sinn).

Die außentemperaturgeführte Vorlaufsteuerung wird doch - soweit ich das verstanden habe - nur zur Energieeinsparung eingesetzt. Eine Gastherme aerbeitet eben effektiver wenn die Vorlauftemperatur niedriger ist.

Dazu folgende Gedanken:

1. Bei einer Gasbrennwerttherme sollte die Abgastemperatur eigentlich nicht stark schwanken; in diesem Fall bleibt die Wärmemenge, die aus Gasverbrennung und Abgaskondensation entsteht, zum allergrößten Teil im Haus. Falls die Abgastemperatur wirklich konstant wäre, wäre die Effizienz (Verhältnis genutzter zu bezogener Wärmemenge) ebenfalls konstant (letztlich ist das einfach der 1. Hauptsatz der Thermodynamik).

Die Abhängigkeit der Effizienz von der Vorlauftemperatur dürfte also nachrangig sein - innerhalb vernünftiger Grenzen natürlich. Es gibt also m.E. keinen Grund, bei einer Brennwerttherme zu versuchen, die Vorlauftemperatur so tief wie möglich zu drücken - im Gegenteil, das könnte dazu führen, dass die Heizwasserpumpe mehr arbeiten muss, was wieder die Stromkosten treibt.

Das deckt sich übrigens mit einem Hinweis im Betriebshandbuch meiner Wolf-Gastherme. Da steht unter Hinweise zum Energiesparen nichts über die Vorlauftemperatur, nur etwas über die Rücklauftemperatur. Die sollte nicht zu hoch sein. Das leuchtet ein, denn hier geht es um den Wärmeaustausch zwischen Flamme und Wasser - wenn die Rücklauftemperatur zu hoch ist, ist der nicht mehr so gut und es steigt auch die Abgastemperatur. Zumindest reime ich mir das so zusammen.

2. Das sieht natürlich völlig anders aus bei einer herkömmlichen Gastherme. Hier bläst man viel Wärme aus dem Schornstein, natürlich umso mehr, je höher man die Vorlauftemperatur setzt.

3. Bei einer Wärmepumpe hängt die Vorlauftemperatur direkt mit der Wirkzahl (thermodynamische Effizienz) zusammen. Je höher die Vorlauftemperatur, desto mehr "gute" Energie (Strom) muss man aufwenden/beisteuern, um die Wärme zu pumpen. (2. Hauptsatz der Thermodynamik)

Andere Meinung? Gerne Diskussion.

Grüße, Fry

[Hauke]

Auf der anderen Seite schmeisst das natürlich sämtliche Konzepte zur aussentemperaturgeführten Vorlauftemperatursteuerung (was in diesem Fall meiner Meinung nach nichts anderes ist, als die von Hauke vorgeschlagene "Vorsteuerung" bzw. Störgrößenaufschaltung) über den Haufen.

Ich glaube an der Stelle hast du noch nicht ganz verstanden was ich gemeint habe. Mit Vorsteuerung meinte ich nicht, die Störgrößen zu verarbeiten um Einfluss auf die Vorlauftemperaur zu nehmen. Vielmehr war gemeint, dies alles zu erfassen und den Arbeitspunkt erstmal grob einzustellen und den Regler nur noch das Feintuning machen zu lassen.

Die außentemperaturgeführte Vorlaufsteuerung wird doch - soweit ich das verstanden habe - nur zur Energieeinsparung eingesetzt. Eine Gastherme aerbeitet eben effektiver wenn die Vorlauftemperatur niedriger ist. Nur dann wird die Hütte nicht mehr warm wenn's draußen kalt ist. Daher die Anhebung über Außentemperatur.
Das einzige was ich daran noch wagen würde zu optimieren, wäre ggf. weiter absenken wenn das Haus auch mit allen Stellantrieben <50% warm wird oder weiter anheben wenn längere Zeit vielle Stellantriebe >90%.

[Hauke]

Hallo Stefan,

keine schlechte Idee das mit einem inneren und einem äußeren Regelkreis aufzubauen. Das war mir so irgendwie noch gar nicht in den Sinn gekommen. Ich halte das aber keineswegs für unvereinbar mit der Berücksichtigung von Störgrößen.
Meine Gedanken bisher: Bei einer höheren Vorlauftemperatur hat ein bestimmer Wert der Stellgröße (sagen wir mal 50%) doch ganz andere Auswirkungen als bei einer niedrigen Vorlauftemperatur. Weiterhin ist doch bei einer bestimmten Außentemperatur (sagen wir mal aus aktuellem Anlass z.B. -20°C ) eine viel höhere Estrichtemperatur erforderlich um die Raumtemperatur auch nur zu halten oder gar anzuheben. Wenn der Regler das berücksichtigen kann, wird er schneller uns präziser regeln. Und bis hierhin haben wir noch keinen Einfluss auf die Vorlauftemperatur genommen, die bliebe erstmal aussentemperaturgeführt. Aber wenn wir schon mal bei Wünsch-dir-was sind, könnte man die natürlich (sofern Schnittstelle zur Heizung vorhanden) auch noch beeinflussen. Das dann aber wohl eher im Sinne der Energieeinsparung als der Regelgüte.

Gruß,
Hauke

[lobo]

Ich wollte mich eigentlich an diesem Thread nicht mehr beteiligen, weil ich der Überzeugung bin, dass die gezeigt Regelung gar nicht soooo schlecht ist und weil leider nicht auf Gastons Hinweis eingegangen wurde, dass man zunächst einmal die Reglergüte im betreffenden Fall definieren müsste.

Das mit der Kaskadenregelung war mir dennoch ständig im Hinterkopf ... der Grund: viele der hier neu bauenden haben sich schick mal ein paar Temperatursensoren in den Estrich geschmissen. Ich hatte nie verstanden, wozu das wirklich gut sein soll (ausser, dass es halt nichts kostet, wenn man eh' 1wire verwendet ... und man z.B. im Bad eine Mindesttemperatur des Estrichs halten könnte).

Die Regelstrecke einer Fussbodenheizung sollte eigentlich eher mindestens ein PT-2-Verhalten haben (die Aufheizkonstante des Esstrichs und die des Raumes), weshalb sich in diesem Fall tatsächlich eine Kaskadenregelung anbieten könnte (vorausgesetzt die Zeitkonstanten sind hierzu brauchbar). Der äußere Regler (RTR) hat dann als Stellgröße die Temperatur des Estrichs, der selbst in einem zweiten (schnelleren) Regelkreis geregelt wird. Hierdurch sollte sich eigentlich eine schnelle UND stabile Regelung aufbauen lassen.

Auf der anderen Seite schmeisst das natürlich sämtliche Konzepte zur aussentemperaturgeführten Vorlauftemperatursteuerung (was in diesem Fall meiner Meinung nach nichts anderes ist, als die von Hauke vorgeschlagene "Vorsteuerung" bzw. Störgrößenaufschaltung) über den Haufen.

Von dem selbstlernenden Regler halten ich persönlich nicht viel - einfach, weil sich die Regelstrecke im Wohnraum nicht ändert. Daher sollte ein fester Parametersatz ausreichend sein, welcher ggf. über eine sog. Selbstoptimierung (beherrscht jeder bessere Industrieregler über eine Sprungantwortanalyse) durchgeführt werden kann.

Viele Grüße,

Stefan

[Hauke]

Den Satz verstehe ich nicht. Der passt nicht zu o.g. Definition des Arbeitspunktes.

Ja doch, und zwar genau. Stell' dir vor du hättest keinen PI sondern einen reinen I-Regler. Und am besten einen mit einer gaaaanz langen Zeitkonstante. Zumindest deutlich länger als die der Regelstrecke. Der Regler würde nach und nach immer mehr an der Stellgröße nachstellen, bis die Solltemperatur erreicht ist. Weil wir den Regler so langsam gewählt haben, gibts auch keinen Überschwinger. Alles rein theoretisch betrachtet natürlich, denn du müsstest unendlich lange warten.
Aber das wesentliche: Wenn die Solltemperaur exakt erreicht ist, ändert sich der I-Anteil bzw. hier der Reglerausgang weil wir nur I haben nicht mehr. Der Arbeitspunkt ist erreicht und die dazu notwendige Stellgröße steht im I-Regler.
Jetzt verständlicher?

Nein, ein Regler hat "den ersten Teil in der Addition" nicht.

Ich hatte letztens mal ein Bild verlinkt. Schau mal hier Kaskadenregelung
Auch das ist ein Regler. Und der graue Teil oben entspricht der "Vorsteuerung" die ich Vorgeschlagen habe. Du hast zum Teil Recht: Das was ich beschrieben habe alleine für sich genommen ist eine Steuerung. Aber duch Addition eines Reglers, z.B. PI ist das ganze zusammengenommen auch wieder ein Regler.

[henfri]

Hallo,

Ja, so ist es.
Wenn ich Gaston richtig verstanden habe bemängelt er an heute ausgeführten Reglern folgendes: Die Stellgröße wird nur durch die Regelabweichung definiert (am Arbeitspunkt 0°C per Definition des Arbeitspunktes) und somit wäre auch der Reglerausgang Null.

Dann handelt es sich um einen P-Regler und nicht um einen PI-Regler.

Ich bin mir nicht ganz sicher ob ich's richtig verstanden habe, kann aber nur soweit zustimmen das der P-Anteil Null wird.

Das ist ja auch richtig so.

Der Arbeitspunkt hat sich ja im Laufe der Zeit im I-Anteil aufgebaut

Den Satz verstehe ich nicht. Der passt nicht zu o.g. Definition des Arbeitspunktes.

und bleibt bei Regelabweichung Null auch erhalten.

Genau!

Besser wäre selbstverständlich man würde den Arbeitspunkt (wenigstens näherungsweise, am besten aber exakt) kennen. Also alle Störgrößen berücksichtigen, die Energieflüsse bestimmen (also wieviel Wärme geht durch die Wände verloren, wie hoch ist meine Vorlauftemperatur, d.h. wieviel Energie bringe ich bei wieviel Stellgröße in den Raum hinein) und die Stellgröße aus (näherungsweise) berechnetem Arbeitspunkt plus Reglerausgang berechnen.

Nee, das ist eine Steuerung und keine Regelung.

Da der erste Teil in der Addition fehlt, könnte man auch sagen der Regler ist auf einen Arbeitspunkt von 0% ausgelegt.

Nein, ein Regler hat "den ersten Teil in der Addition" nicht.

Gruß,
Hendrik

[MatthiasS]

@Hauke:
Dafür ist deren Image unter aller Kanone.

Und jetzt genug OT, in diesem Forum für Ausbildung zum Ingenieur und Naturwissenschaftler zu werben, ist möglicherweise ohnehin identisch mit dem Tragen von Eulen nach Athen.

[Fry]

Hallo zusammen,

Hier noch was zum Thema "bessere Heizungssteuerung". Ich habe ja oben schon gewitzelt, am besten wäre ein Gerät, das Störeinflüsse prophetisch vorhersieht und bereit im Vorfeld regelt, ähnlich wie der Fahrstuhl im Hitchhiker.

Naja, sowas ähnliches wird zumindest versucht. Im Land der unbegrenzten Möglichkeiten hat jemand enorm Kapital eingesammelt, um einen Raumthermostaten zu entwickeln, der "lernt", welche Temperatur die Bewohner zu welcher Tageszeit bevorzugen.

Hier ein Artikel dazu. Ich finde das nicht soooo doof. Allerdings macht es natürlich nur Sinn, wenn man sein Haus schon mal gut gedämmt hat und eine effiziente und gut geregelte Heizung hat, was im Land der unbegrenzten Energieverschwendung wohl kaum jemand hat.

Zitat aus dem Artikel: "If you're not home for a while, the Nest will figure out the house is empty. If you routinely turn down the air conditioning before your household goes to sleep, and you forget to do this one night, the Nest will figure it out and take action." Hört sich mehr als ein bisschen reißerisch an, und insbesondere der erste Satz ist für KNX-User mit 20 Präsenzmeldern einfach nur "süß".

Es wäre interessant zu wissen, ob das wirklich befriedigend funktioniert... Die Idee ist jedenfalls bestechend, und die wollte ich hier mal in die Runde werfen.

Fry

[Hauke]

Übrigens, wegen "Geld verdienen"

Na dann hab ich ja mal was richtig gemacht

Obwohl ich manchmal glaube ich hätte Bänker oder sowas werden sollen, die machen mehr Kohle...

[Hauke]

Aber den Arbeitspunkt legt ja nicht der Hersteller des Reglers fest?!
Ob der Arbeitspunkt -so wie er hier erklärt wurde- bei 0% oder 100% liegt hängt von der Heizung (mögliche Heizleistung, Volauftemperatur etc), der Dämmung, den offenen Fenstern etc. ab.
Gira&Co können dies doch nicht beeinflussen.

Ja, so ist es.
Wenn ich Gaston richtig verstanden habe bemängelt er an heute ausgeführten Reglern folgendes: Die Stellgröße wird nur durch die Regelabweichung definiert (am Arbeitspunkt 0°C per Definition des Arbeitspunktes) und somit wäre auch der Reglerausgang Null.
Ich bin mir nicht ganz sicher ob ich's richtig verstanden habe, kann aber nur soweit zustimmen das der P-Anteil Null wird. Der Arbeitspunkt hat sich ja im Laufe der Zeit im I-Anteil aufgebaut und bleibt bei Regelabweichung Null auch erhalten.

Besser wäre selbstverständlich man würde den Arbeitspunkt (wenigstens näherungsweise, am besten aber exakt) kennen. Also alle Störgrößen berücksichtigen, die Energieflüsse bestimmen (also wieviel Wärme geht durch die Wände verloren, wie hoch ist meine Vorlauftemperatur, d.h. wieviel Energie bringe ich bei wieviel Stellgröße in den Raum hinein) und die Stellgröße aus (näherungsweise) berechnetem Arbeitspunkt plus Reglerausgang berechnen.
Da der erste Teil in der Addition fehlt, könnte man auch sagen der Regler ist auf einen Arbeitspunkt von 0% ausgelegt.

[henfri]

Na dann mal los!

[MatthiasS]

Wie ist das eigentlich: Darf man den Inhalt des Patentes für den Privatbereich einsetzen?

Man darf.