Bedarfsgeführte Heizungsregelung mit Gira X1

[hyman]

In "meinen" Anlagen gibt es keinen Führungsraum (mehr), nachdem die ersten Versuche scheiterten.

Naja, da meiner nicht gescheitert ist, gibt es bei mir immer einen Führungsraum -- mit fliegendem Wechsel. Es ist nun mal so, dass es immer einen Raum mit dem aktuell höchsten Heizbedarf gibt. Und nach dem soll sich die angebotene Heizleistung richten. Tut sie das nicht, kommt es entweder zu Komfortverlust (Heizleistung zu gering) oder zu Energieverschwendung (Heizleistung zu hoch).

Für ein ein paar Grad wärmeres Badezimmer z.B. jongliere ich nicht mit der VorlaufT°, sondern dort wurde ein etwas größerer Heizkörper relativ zur Raumfläche installiert.

Das ist wahrscheinlich sinnvoll, in meinem Bad aber nicht ohne Weiteres umsetzbar. Deshalb denke ich da eher über eine bessere Wärmedämmung nach.

Zur Dimensionierung der Heizkörper in meinem Heim: Ihre Frontfläche ist mindestens 10% bis 15% so groß wie die Raumfläche. Aus wirtschaftlichen Motiven kleinere Heizkörper zu installieren ist Sparen an der falschen Stelle. Schon mal nachgemessen?

Meine sind sicher kleiner. Wollte ich das ändern, müsste ich erheblich umbauen.

Zur Aufzeichnung des T°verlaufes in der Grafik: Bei 80% Öffnung des Ventils steigt die RaumT° innerhalb von drei Stunden um geschlagene 2 K. 80% Öffnung bedeuten nach den standardisierten Formeln etwa 96% Mediumdurchsatz. Nach oben ist keine Reserve mehr verfügbar, so daß per Heizung eine RaumT° von 22 °C überhaupt nicht zu erreichen ist.

Da zu der genannten Zeit das Wohnzimmer der Führungsraum ist, besteht die Reserve nicht in mehr Ventilöffnung (das Ventil ist ohnehin zwangsgeöffnet), sondern in mehr Vorlauftemperatur. Würde der RTR mehr Heizleistung anfordern oder wäre es draußen kälter, bekäme er die auch. Für mich ist eine Aufheizzeit von Nachtabsenkung auf 0,2 °C unter Solltemperatur in ca. 2h akzeptabel. Man muss dabei berücksichtigen, dass der Temperaturfühler weit weg von den Heizkörpern ist. Wenn der also eine Temperatur anzeigt, dann hat die der ganze Raum (oder der Bereich um die Heizkörper ist sogar etwas wärmer).

22 °C brauche ich nicht, 20 reichen mir. 22 °C wären aber technisch auch kein Problem, wenn sie gewünscht wären.

Welche Art von Heizung ist in dem Raum installiert, wie hoch sind Vor- und RücklaufT° des Wärmeträgers und wie ist der für den Raum zuständige PID-Regler parametriert?

In dem Raum sind drei Konvektoren neuerer Bauart verbaut. Bei der morgendlichen Aufheizung zwischen 6:30 Uhr und 9:00 Uhr lag die Vorlauftemperatur zwischen 45..50 °C (vom RTR abgeregelt). Die Rücklauftemperatur lag etwa 8 K darunter. Die Heizkurve hat zur gleichen Zeit ca. 57 °C als Obergrenze für die Vorlauftemperatur festgelegt. Der Regler ist ein PI-Regler mit Proportionalbereich 2,5 K und Nachstellzeit 1h. Ich wunder mich selber, dass der nicht schwingt...

[tsb2001]

Hallo hyman,
Auf die Kritiker solltest Du am besten gar nicht mehr Antworten.
Wenn sich niemand Gedanken über andere Lösungen machen würde, hätten unsere Autos noch keine Bremslichter… wenn wir überhaupt Autos hätten.

Wenn es keine Kritiker gäbe, wäre unsere Energieversorgung heute noch Gleichstrom.
Andere Meinungen zu unterdrücken, ist der Stillstand jeden Fortschritts.

Ich habe auch kritisiert, was die (Betriebs-)Sicherheit anbelangt. Das ist dankend angenommen und schon umgesetzt worden. Für diesen konstruktiven Meinungsaustausch kann ich mich bei hyman nur bedanken. Bisher war das für beide lehrhaft.

Folglich ist deine Aufforderung zum Ignorieren anderer Meinungen absolut falsch, sofern es auf einer sachlichen Diskussionsebene beruht (was es hier definitiv ist). Zumal er hier sein Projekt vorgestellt hat und sich dabei bewusst sein muss, dass es nicht nur von allen Seiten beklatscht wird.
Daher finde ich den Teil deines Beitrag eher in Hinblick auf den Sinn und Zweck eines solchen Forums unangebracht.

[hyman]

Folglich ist deine Aufforderung zum Ignorieren anderer Meinungen absolut falsch, sofern es auf einer sachlichen Diskussionsebene beruht (was es hier definitiv ist).

Naja, es gab schon auch unsachliche Kritik. Aber ich kann mir ja aussuchen, was ich hilfreich finde und was nicht.

[CBMOD]

Hallo hyman,

ich beschäftige mich gerade mit Teil 1 der bedarfsgeführten Regelung.
Ich habe ja bereits vor der Heizperiode die Viess... Steuerung abgeklemmt und den Vorlauf mittels KNX Regler angesteuert.
Dabei habe ich die Vorlauftemperatur mittels Betriebsarten Frostschutz, Nacht, Standby, Komfort vorzugeben.
Leider zu naiv gedacht, eine reine Führungsraumsteuerung wäre einer Witterungsgeführten Steuerung vorzuziehen.
Auch eine Logik den VTSoll über Heizbedarf mehrerer Räume zu erhöhen ist zwar besser aber noch nicht perfekt.
Aber kurz gesagt - ist es auch nicht das richtige.
Deshalb übernehme ich mal Deine Gedanken in meinen vorhandenen IO-Broker als Script Steuerung.
Aber keine Angst - seit der Reglerumstellung auf KNX - habe ich als Ausfallsicherheit neben der Heizung einen einfachen Schalter mit "Heizung AUS" und "Heizung EIN". Dahinter bekommt der KNX Regler zwei feste Soll Temperaturen von 7 Crad und 52 Crad vorgegeben.
Falls die Logik ausfällt. Zudem geht's ja auch über die Visualisierung die Soll Temp vorzugeben. Somit bleibt's warm im Haus.

Jetzt aber ein paar Fragen und Überlegungen...

Formel 5 ermittelt anhand von Heizperiode ("Winterbetrieb") und finaler Vorlauftemperatur, ob die Heizung laufen soll (Ausgabewert aus Formel 3 gerundet auf 0.25 Grad) oder abgeschaltet werden soll (Ausgabewert 0.0):
({Heizperiode:B} && ({Bedarf} >= 5.0) && (_out3_ >= _out4_)) ? (Math.Round(_out3_ * 4.0) / 4.0) : 0.0

Hier würde ich anstatt Ausgabewert 0.0 gleich 7.0 ausgeben - als Frostschutz Vorgabe

Formel 4 schaltet auf Winterbetrieb, wenn sie true ergibt. Das geschieht, wenn der Komfortverlust in den (unbeheizten) Räumen zu hoch wird. Dabei hängt der akzeptable Komfortverlust auch von der demnächst erwarteten Außentemperatur ab. Ist sie niedrig, wird weniger Komfortverlust akzeptiert:
_out3_ > (1.0 - (20.0 - {Tamax:N}) / 12.0)

Die Tamax ist ja die zu erwartende max. Außentemp - aber auf was bezieht sich die feste 20.0? Raumtemperatur oder Außentemperatur Abschaltvorgabe?
Würde dann gleich auf die entsprechende Vorgabevariable verweisen.

Formel 5 schaltet auf Sommerbetrieb, wenn sie true ergibt. Das geschieht, wenn entweder der Heizbedarf in den letzten 18 Stunden sehr gering war oder wenn die Außentemperatur voraussichtlich demnächst über 20 Grad steigen wird:
( (_previousOut6_ && {Tvsmax:N} < 27.0) ) || ({Tamax:N} > 20.0)

Hier werde ich auf den Rückblick des vergangenen Heizbedarf verzichten.
Dafür die Umschaltung auf Sommerbetrieb lieber mit dem Außentemp und der max. zu erwartenden Max Temp verknüpfen.
Dadurch unterdrücke ich die Abschaltung wenn der Außentemperatursensor mal wieder nur die kurzfristige Sonneneinstrahlung misst.

Gruß und allen noch ein gesundes neues Jahr!

[hyman]

Hier würde ich anstatt Ausgabewert 0.0 gleich 7.0 ausgeben - als Frostschutz Vorgabe

Das ist eigentlich egal. Wenn keine Heizperiode ist, besteht weder Frostgefahr noch wird die Vorlauftemeratur jemals unter 7 °C fallen.

aber auf was bezieht sich die feste 20.0? ... Außentemperatur Abschaltvorgabe?

Das ist die Außentemperatur ab der kein Komfortverlust der Welt mehr die Heizung in den Winterbetrieb bekommt, weil das Haus dann kaum noch Wärme verliert und sich also aufgrund des Wärmeeintrags durch die Bewohner und Elektrogeräte von allein langsam aufheizt.

Hier werde ich auf den Rückblick des vergangenen Heizbedarf verzichten.

Dann musst Du halt mit einer kruden Schätzung des sonstigen Wärmeeintrags leben. Das wollte ich nicht, sondern genau dann abschalten, wenn kaum noch Heizbedarf besteht.

Dadurch unterdrücke ich die Abschaltung wenn der Außentemperatursensor mal wieder nur die kurzfristige Sonneneinstrahlung misst.

Tamax stammt nicht vom Außentemperatursensor, sondern von der OpenWeatherMap-Wettervorhersage für die nächsten 18 Stunden. Und Tvsmax wird von ein paar Stunden falscher Außentemperatur wegen Sonneneinstrahlung nicht wirklich beeinflusst, weil er ja mehr von der minimalen Außentemperatur abhängt. Daher verstehe ich nicht, welches Problem Du überhaupt glaubst lösen zu müssen.

[CBMOD]

Danke für die Info - soweit alles verstanden

Daher verstehe ich nicht, welches Problem Du überhaupt glaubst lösen zu müssen.

Sorry - etwas unglücklich geschrieben. Das ist kein Problem Deinerseits.
Ich ändere nur die Umschaltung nach Sommerbetrieb ab zu:
"OpenWeatherMap-Wettervorhersage" UND "Aussentemp_gemessen >= 18C"
das dürfe für meine Anforderung ausreichend sein.

Da ich noch nicht komplett durch bin noch eine aktuelle Frage zu der RTR Stellgröße:

Die so ermittelte Vorlauftemperatur wird nur angewendet, wenn mindestens ein RTR eine Stellgröße von 100%

Das bezieht sich auf TVS aus Heizkurve (Ausgang1) - oder?
Ansonsten wird der Wert:

endgültige Vorlauftemperatur, die irgendwo zwischen denen aus den ersten beiden Formeln liegt

verwendet - sofern die Heizperiode natürlich aktiv.

[hyman]

Ich ändere nur die Umschaltung nach Sommerbetrieb ab zu:
"OpenWeatherMap-Wettervorhersage" UND "Aussentemp_gemessen >= 18C"
das dürfe für meine Anforderung ausreichend sein.

Und welchen Vorteil hat es ggü. meiner Formel? Die 18 Grad sind sehr willkürlich. Wer sagt Dir, dass die stimmen -- und unabhängig von möglicher Sonneneinstrahlung sind? Und sagtest Du nicht, dass Dein Außentemperaturfühler bei sonnigem Wetter zeitweise zu hohe Werte liefert? Und dass Du ihn deshalb nicht für die Sommer-/Winter-Umschaltung geeignet findest?

Dadurch unterdrücke ich die Abschaltung wenn der Außentemperatursensor mal wieder nur die kurzfristige Sonneneinstrahlung misst.

Das andere hast Du richtig verstanden.

[CBMOD]

Und welchen Vorteil hat es ggü. meiner Formel?

Keinen Vorteil.
Aktuell habe ich mittels Außentemperatur bei überschreiten der 18C abgeschaltet, bei unterschreiten der 16C zugeschaltet. (18C war reiner Erfahrungswert)
Was manchmal manuellen Eingriff erforderlich machte, da eben der Wert durch Sonneneinstrahlung die Anlage abschaltete und viel zu spät wieder zuschaltete.
(da das ganze ja nicht Bedarfsorientiert war)

Mit der Änderung würde ich auch in Zukunft eben nur anhand der AT abschalten.
Durch die Verknüpfung mit dem voraussichtlichen max. Wert schalte ich aber nur ab wenn auch das Internet sagt, das es warm wird.

Aber richtigen Sinn macht es natürlich, auch abzuschalten wenn in Vergangenheit kein ausreichender Bedarf da war.
Zuschalten würde die Anlage ja wieder automatisch bei ermittelten Bedarf.
Vielleicht ergänze ich es ja doch noch....

Aber erst will ich mal starten - aktuell läuft Beobachtungsphase ohne Weitergabe der Sollwerte auf den VL Regler.
Rein vom Gefühl sehen die errechneten Werte für VLBedarf aber schon sehr gut aus!

[dalbuschat]

hyman Vielen Dank für deinen ausführlichen Beitrag. Ich habe ihn noch nicht komplett durchgearbeitet, werde das aber noch machen. Ich verfolge die engere Kopplung von RTR und der zentralen Heizung auch mit Spannung, sehe aber im Markt in der Richtung irgendwie keine nennenswerte Entwicklung (stecke aber vielleicht auch nicht tief genug im Thema drin).

Und großen Respekt dass du dich gegenüber den Nutzern, die sich so unangemessen ablässig geäußert haben, sachlich geblieben bist. Große Klasse!

[MatthiasS]

Sehr schönes Projekt! Ich hatte/habe zwar eine Gastherme mit derartigen Möglichkeiten (früher Buderus FM446, jetzt KNX10), zu meiner Schande muss ich aber gestehen, dass ich das nach Umbau noch nicht angegangen bin. Dein Projekt ist jetzt der nötige Anstoß!

PS: Was die Entgleisung betrifft, so lassen wir das nicht ungeahndet stehen.

[GLT]

hyman
Für die Umsetzung
Nun brauchst Du für die Lösung noch das passende Problem

Wärmeerzeuger/Solaranlage ist nicht vorhanden, Betonkernaktivierung vermutlich auch nicht u. somit ist prädiktiv nur noch der optimale Start-/Stoppunkt der ERR übrig. Für die reine Zielerfüllung u. Bedarfsführung wäre weniger Aufwand wohl ausreichend gewesen.

Aber besser haben, als brauchen.

[rosebud]

Wenn man die Sache verkomplizieren will: In Anlagen mit mehreren individuell geregelten Verbrauchern an einem einzelnen Versorger ist es sinnvoll, die Pumpe des Versorgers möglichst gemütlich laufen zu lassen. Sind die Verbraucher extrem zahlreich, nicht sehr gesprächig und lassen mich über ihre Ventilstellungen im Unklaren, regele ich die Pumpe nach T°differenz zwischen Vor- und Rücklauf. Weiß ich über die wenigen Verbraucher genau Bescheid, verlangsame ich die Pumpe, bis der bedürftigste Verbraucher sein Ventil um die 85% geöffnet hat. Die Angelegenheit ist allerdings grausam schwer zu programmieren und zu parametrieren, vor allem, weil die Regelkreise stabil sein müssen, und es sind massenhaft Daten in Gestalt von GA zu transferieren.
Ob Maschinchen vom Schlage eines X1 da noch mitspielen, entzieht sich meiner Kenntnis. Jedoch lohnt es: Auf die Tour und mit ausgewachsenen Rechnern und mehreren Frequenzumrichtern habe ich es geschafft, in einem großen Bürogebäude bei freier Kühlung mit 2 kW elektrischer Leistung um die 100 kW Kälteleistung aus der Außenluft < 6 °C zu den Verbrauchern zu bringen. Macht einen COP von 50!

[hyman]

im Markt in der Richtung irgendwie keine nennenswerte Entwicklung

Das ist so, vermutlich weil in Neubauten immer weniger Bedarf für sowas besteht. Baut man KfW55 mit Fußbodenheizung, dann ist ja schon die Einzelraumregelung in vielen Fällen überflüssig ... hatten wir hier schonmal.

Nun brauchst Du für die Lösung noch das passende Problem

Diesen Einwurf verstehe ich nicht ganz. Das Problem ist, die niedrigstmögliche Vorlauftemperatur zu ermitteln, mit der gerade noch genug Heizenergie zugeführt wird. Diese niedrigstmögliche Vorlauftemperatur führt auch zu niedrigstmöglichen Verlusten.

regele ich die Pumpe nach T°differenz zwischen Vor- und Rücklauf

Hatten wir doch oben schon. Das kannnst Du bei entsprechend großen Pumpen schon machen, lohnt sich dann vermutlich auch. Wir reden hier aber von einem Einfamilienhaus mit einer klitzekleinen Hocheffizienzpumpe. Die regelt sich nach Differenzdruck selber; ich kann sie nur einmal händisch einstellen und dann per KNX ein- und ausschalten. Momentan läuft sie mit 11 Watt und die Differenz zwischen Vor- und Rücklauftemperatur ist nur 3 °C. Wahrscheinlich könnt' ich sie also noch weiter runter drehen. Andrerseits kommen während der Wiederaufheizung nach Nachtabsenkung auch Betriebszustände vor, wo die Differenz eher 8 °C sind, was wohl recht sinnvoll ist.

Weiß ich über die wenigen Verbraucher genau Bescheid, verlangsame ich die Pumpe, bis der bedürftigste Verbraucher sein Ventil um die 85% geöffnet hat.

Und ich mach im Prinzip das Gleiche mit der Vorlauftemperatur, weil dort eine Energieeinsparung erzielbar ist (nicht im geringfügig reduzierten Stromverbrauch einer ohnehin schon sparsamen Pumpe).

[GLT]

Das Problem ist, die niedrigstmögliche Vorlauftemperatur zu ermitteln, mit der gerade noch genug Heizenergie zugeführt wird. Diese niedrigstmögliche Vorlauftemperatur führt auch zu niedrigstmöglichen Verlusten.

Ein Pauschalbetrachtung - stimmt zwar meist, aber eben nicht bei jedem/immer.
BTW- der Energieeintrag ist ein Produkt von dT*Masse, das erreichbare Niveau wird dann noch u.a. von Tmax bestimmt.

Speziell in deinem Fall betrachtet - wo hilft die Senkung der VL-Temperatur dir wirklich ernsthaft Geld zu sparen

Du besitzt keinen Wärmeerzeuger, dessen VL-Temperaturerzeugung bei Senkung wirklich wirtschaftlicher würde.
Durch die Optimierung der Regelung erhöht sich nun der Wirkungsgrad deiner alternativen Energiequelle?
Dein nicht vorhandender Wärmeerzeuger taktet nun weniger bzw. erzeugt weniger Spülverluste, weil...?
Deine nicht vorhandene WP arbeitet nun aufgrund gesunkenem Druck wirtschaftlicher?
Das Fernwärme-Versogungsnetz wird nun wirtschaftlicher u. es enstehen weniger kalkulierbare Umlagekosten, weil Du die VL-Temperatur gesenkt hast u. dein Versorger passt den Verrechnungstarif an?

Die Gestehungskosten für Wärme sinken mit der Reduktion des Temperaturhubs, aber dafür muss man auch der Nutznieser sein.

Die Optimierung verringert die Belastung der Isolierung im Übertragungsweg - Verteilsystem/Raumheizung innerhalb der Gebäudehülle, d.h. es wird "weniger" ungezielte Wärmeverteilung erfolgen, z.B. in Technikraum bei der Übergabestation - da wäre aber der 1. Ansatz eher, die fehlerhafte und/oder unzureichende Isolierung zu verbessern. Natürlich verbessert sich die Situation durch deine Optimierung ebenfalls (sofern keine gravierenden Iso-Mängel existieren).

Evtl. wurden die HK-Versorgungsleitungen nicht durchdacht u. befinden sich in Aussenwänden - dann greift deine Maßnahme zumindest dahingehend. Wer diese aber im Gebäudekern verzogen hat, erleidet auch weniger Verluste, bezogen auf die Gebäudehülle.

Dasjenige Bauteil, dass von gesenkter VL-Temperatur direkt günstiger im Betrieb wird - u. somit erhebliche Kosteneinsparung ermöglicht - ist nicht in deinem Besitz u. befindet sich auch nicht in deinem Gebäude.

Die Lösung hast Du ja bereits, nur das "Problem" nicht - zumindest nicht in Gänze.
Hoffe, jetzt ist es verständlich(er).

Momentan läuft sie mit 11 Watt und die Differenz zwischen Vor- und Rücklauftemperatur ist nur 3 °C. Wahrscheinlich könnt' ich sie also noch weiter runter drehen.

Eher ein Trugschluss - wenn Du nur die Spreizung betrachtest - es kommt ja auch an, wo Du diese Temperaturen betrachtest.

die Differenz eher 8 °C sind, was wohl recht sinnvoll ist

Ohne die Raumheizung mit zu betrachten, zumindest normal, dass die Spreizung steigt.

[hyman]

wo hilft die Senkung der VL-Temperatur dir wirklich ernsthaft Geld zu sparen

Hatten wir schon.

Das Fernwärme-Versogungsnetz wird nun wirtschaftlicher

Das dürfte in der Tat so sein, weil ja minimal mögliche Vorlauftemperatur zu minimal möglichem Durchfluss im Wärmetauscher und minimal möglicher Rücklauftemperatur im Primärkreis, also minimal möglichen Verlusten auf der Rücklaufstrecke führt.

dein Versorger passt den Verrechnungstarif an?

Leider nicht. Dennoch verringert sich natürlich mein CO2-Fußabdruck, wenn ich auch die Verluste minimiere, die ich gar nicht bezahlen müsste.

Die Optimierung verringert die Belastung der Isolierung im Übertragungsweg - Verteilsystem/Raumheizung innerhalb der Gebäudehülle, d.h. es wird "weniger" ungezielte Wärmeverteilung erfolgen, z.B. in Technikraum bei der Übergabestation - da wäre aber der 1. Ansatz eher, die fehlerhafte und/oder unzureichende Isolierung zu verbessern.

Das habe ich bereits getan, indem ich die Übergabestation modernisiert und die Dämmung ggü. dem Auslieferungszustand der neuen Kompaktübergabestation verbessert habe. An die Heizungsrohre in den Außenwänden möchte ich aber nicht ran und ein Vollwärmeschutz mit Perimeterdämmung wäre ebenfalls sehr teuer und je nach Ausführung vielleicht von der Gesamtökobilanz nicht mal wirklich gut (Stichwort: Biozide Fassadenfarbe -- will ich nicht).

Richtig ist sicher, dass so eine bedarfsgeführte Regelung bei Fernwärme weniger bringt als bei anderen Heizungsarten. Dennoch bringt sie was. Und außerdem hab' ich ja von Anfang an gesagt, dass das auch Hobby ist.