Mal wieder FBH, PI-Regler und PWM-Zykluszeit, aber mit neuer(?) Frage

[Tomate]

Hallo zusammen,

ich beschäftigte mich gerade mit unserer Fußbodenheizung und unseren MDT Heizungsaktoren. Ich habe nun bereits zig Seiten hier im Forum zu dem Thema gelesen, konnte aber keine Antwort auf meine Frage finden.

Im Zusammenhang mit dem Thema PWM-Zykluszeit und (ohne werten oder wieder einen Glaubenskrieg auslösen zu wollen) dem Betrieb im schwebenden Zustand, habe ich mir erstmal das Verhalten unserer „Hardware“ angesehen. Dabei ist mir aufgefallen, dass unsere Ventile ab ca. 15% bis 20% Stellweg des Thermoantriebes (gemessen am „rausfahrenden“ Antriebskopf) sozusagen schlagartig vollen Durchfluss haben. Darunter fließt gar nichts und darüber wird es auch nicht mehr. Ist das bei Euch auch so?
Falls ja, so erreicht ja ein „schwebender“ Zustand doch niemals den gewünschten Effekt, denn der Durchfluss entspricht gar nicht der Öffnungsweite, sondern ist entweder voll oder gar nicht vorhanden.
Oder passen bei uns Antrieb und Ventilhub nicht zusammen und ihr habt tatsächlich Durchflussmengen, die linear der Öffnungsweite des Antriebs bzw. Ventils entsprechen?

Noch ein kurzer Erfahrungswert als Rückmeldung:
Weiterhin habe ich zu dem Thema Drift die Beobachtung gemacht, dass ein bei uns vorhandener „Alpha 5“-Antrieb bei 50% und PWM-Zykluszeit von 1min in der Tat nach oben weg driftet und nach ca. 15 min genau so weit offen steht, wie bei 100%.
Ein bei uns vorhandener „Xtratherm TS+5.11 230V“ Antrieb hielt dagegen tatsächlich den schwebenden Zustand bei geschätzten 50% Öffnung (ist bei dem Antrieb schlecht zu erkennen) aber trotzdem bei uns mit dem oben beschriebenen Verhalten am Durchflussanzeiger (voller Durchfluss ab ca. 20% Öffnung).

Und noch eine letzte Frage.
An einem der Ventile hängt ein Handtuchheizkörper. Um den Punkt herum, an dem der Durchfluss beginnt, „knattert“ das Ventil, bis es entweder etwas weiter auf oder zu gelaufen ist. Das Ventil war ca. 10 Jahre mit einer Baukappe auf einen festen Punkt eingestellt, sitzt zwar trotzdem nicht fest, könnte aber davon eventuell beschädigt sein. Liegt das „Knattern“ am Ventil, könnte eventuell Luft im Heizkörper die Ursache sein (beim Entlüften schien aber nur Wasser zu kommen), oder woran könnte das liegen?

Vielen Dank im Voraus!

[SvenB]

Steht hier irgendwo im Forum: gibt quasi kein Ventil in einem HKV wo der Stellwert im Durchfluss 1:1 sich widerspiegelt. Daher stell PWM auf 30 Minuten. Dann geht er bei 66% nach 20Minuten zu. Kein drift, keine Ventilsorgen.

Damit der Durchfluss nicht so schwankt entweder den letzten MDT Heizungsaktor nehmen, der schiebt alle Offenzeiten nach meinem Verständnis hin und her so das es über die Kanäle gleichmäßig ist. Alternativ: ein Kanal 20Minuten PWM, einer 25, einer 30 und insgesamt hydraulischen Abgleich. - Lohnt sich viel mehr 3h darein zu stecken. Machst auch noch was für Unwelt und Geldbeutel.

Geräusche am Handtuchheizkörper hast bei längeren PWM-Zeiten auch nicht mehr oder? Luft muss raus. - Wird der überhaupt warm?

[Taxus]

Nach meiner Erinnerung gibt es hier im Forum nur genau ein Mitglied, das diese schwebenden Zustände propagiert. Das mag bei ihm ja auch funktionieren. Der Rest der Welt nimmt angesichts der Trägheit des Systems und der unbekannten Charakteristik der jeweils verbauten Ventile (wie du ja perfekt beobachtest) die üblichen langen und bewährten Zykluszeiten.
Mein Tipp: spare viel Zeit und entscheide Dich für den Standard.

[rosebud]

Nochmals zu der Ansteuerung der thermischen Antriebe mit PWM-Zykluszeiten, die viel kleiner sind als die Reaktionszeiten des Antriebs: Einen Vorteil sehe ich darin, daß der Verschleiß der Dichtung am Ventilstößel viel geringer ist.
Zur Wassermenge: Ventil und Heizrohre stellen eine Serienanordnung dar. Ist das Ventil nahezu geschlossen, hat das Ventil den höchsten Druckverlust, ist es ganz offen, ist der Druckverlust in den Rohren maßgebend. Demzufolge ändert sich der Durchsatz wesentlich stärker bei kleiner Öffnung des Ventils. Für grobe Berechnungen setze ich an:

Ventil rel. Durchsatz
5% 10%
10% 19%
20% 36%
30% 51%
40% 64%
50% 75%

[Crazyus]

Gibt wohl noch mehr die einen schwebenden Zustand bevorzugen, das Problem ist eher das es sehr darauf ankommt welche Ventile und Stellantriebe man hat.
Wenn man nicht groß experimentieren möchte bleibt man wohl besser beim Standart, wobei ich eher kürzere Intervalle 5-10min, nehmen würde aber das ist dann wieder Geschmackssache.

[SvenB]

Wenn das Ventil 5m auffährt/schließt und du willst 30% öffnen bei 5min PWM (also etwa 1:30 bestromt) war es dann mal auf nach einem Zyklus?
Daher lieber lange PWM.

Insgesamt: bitte nicht falsch verstehen. Ich mag schwebenden Zustand von der Theorie. Musste dann aber auch beobachten, dass die Ventilstrecke wo er was regelt sehr sehr klein ist und es nicht geht mit meinen HKV-Ventilen.

[hjk]

Es ist dann nach 1:30 teilweise auf. Du musst aber auch berücksichtigen, dass es dann wieder ca 1:30 braucht, bis es wieder ganz zu ist. Daher ist der Wasserfluss lediglich verschoben. Das funktioniert auch mit 5min PWM.

[gbglace]

Liegt das „Knattern“ am Ventil, könnte eventuell Luft im Heizkörper die Ursache sein (beim Entlüften schien aber nur Wasser zu kommen), oder woran könnte das liegen?

In einer Mietwohnung die ich nutze hatte es mich im ersten Winter in der Nacht auch direkt aus dem Bett geworfen als es in der Nacht begann zu rumpeln in der gesamten Heizungsanlage, da stand dann auch zeitnah der Hausmeister an meiner Tür und meinte ich solle doch den Heizkörper ganz aufgedreht lassen.
Ich antwortete dann aber, seht ihr mal zu das Ihr Vor und Rücklauf richtig anschließt und das Ventil nicht falschrum durchströmt wird.
eil hier war es dann so das die Heizungszirkulation immer gegen das Ventil gedrückt hat und in einem Übergangsbereich das Ding dann knatternd wie mit dem Hammer gegen die Wasserleitung gehauen hat.

[Tomate]

Vielen Dank für die zahlreichen Antworten.

SvenB
Ja, ich werde auf jeden Fall auf einen längeren PWM Zyklen gehen. Laut Handbuch steuert der MDT-Aktor die Ausgänge versetzt an, von daher sollte der Durchfluss wohl einigermaßen verteilt sein.
Der Handtuchheizkörper wird warm (entsprechend der Vorlauftemperatur). Luft ist keine drin. Ich habe das in Frage stehende Ventil mal von Hand zu gedrückt, da scheppert es richtig drin, ganz anders, als die anderen Ventile. Muss wohl ausgetauscht werden. Keine Ahnung, ob der Stößel vom Schaft abreißen kann oder ähnliches, aber es klingt ziemlich ungesund.

rosebud
Na bei mir sieht das eher so aus:
Ventil rel. Durchsatz
5% 0%
15% 0%
20% 100%
Da ist nicht viel mit schweben, so sehr ich das theoretische Konzept auch voll und ganz nachvollziehen kann und bevorzugen würde, wenn es bei mir umsetzbar wäre.

gbglace
Interessanter Hinweis mit der Strömungsrichtung, ich werde das auf jeden Fall nochmal prüfen. Aber da das Ventil bei manueller Betätigung tatsächlich ganz anders klingt, als die anderen, gehe ich mal eher von einem Defekt aus. Soweit ich weiß, ist der Vorlauf momentan an den oberen Balken mit den Ventilen angeschlossen und der Rücklauf unten beim den Durchflussanzeigern. Sollte doch stimmen, oder?

Crazyus
Stimmt, anscheinend gibt es da sehr unterschiedliche Stellantriebe bzw. liegt es doch vermutlich eher am Hub der Ventile, oder? Da mir das mit dem schwebenden Betrieb sehr logisch erschien, habe ich eben erstmal nachgemessen, wie sich meine Ventil-/Antriebs-Kombination verhält und bin drauf gekommen, dass das bei mir wohl nicht funktionieren wird.

hjk
Bei mir arbeiten die Stellantriebe auf jeden Fall so, dass sich bei kurzen Zykluszeiten im oberen und unteren Grenzbereich nicht viel tut.
Von komplett zu bis zu dem Moment, dass ein Durchfluss vorhanden ist (und dann eben quasi sofort voller Durchfluss), vergehen 2:30. D.h., bei z.B. 5 min PWM hätte alles unter 50% gar keine Wirkung, weil das Ventil gar nicht erst weit genug öffnen würde. Bei 50% würde das Ventil dann gerade eben so öffnen, aber sobald der Strom weg ist, schließt es sehr schnell wieder (ca. 30-60 Sekunden), da es ja nur gerade so eben offen war. D.h., z.B. bei 55% mit 5min PWM-Zyklus wäre das Ventil dann nur so in etwa 30-60 Sekunden offen, also 10% bis 20% des PWM Zyklus (statt 50%). usw.
Andersrum, wenn das Ventil (nach ca. 7 min) vollständig offen war, braucht es ca. 6min, bis es so weit zu ist, dass kein Durchfluss mehr da ist. Wenn der Antrieb dann wieder bestromt wird, ist nach ca. 60 Sekunden bereits wieder voller Durchfluss da (weil es ja nur gerade eben so an dem abriegelnden Punkt war und nicht etwa komplett geschlossen). Also hat nach einer Periode mit 100% Öffnung bei z.B. 10min PWM-Zykluszeit erst eine Reduzierung auf 40% (also 4min an, 6 min aus) überhaupt erst eine Wirkung beim Durchfluss, dann aber eben erstmal nur eine Reduzierung auf 90% (ca. 1min von 10min geschlossen) statt der angestrebten 40%. Die restlichen 6min würde das Ventil wieder voll auffahren, bevor das Spiel von vorne los geht. der PI-Regler würde also im nächsten Intervall deutlich stärker rangehen, was dann vermutlich zum Überschwingen führt.
Daher denke ich, dass ich deutlich längere Zykluszeiten brauche, oder übersehe ich etwas? Du hast da sicherlich wesentlich mehr Erfahrung und bestimmt auch einige Kundenrückmeldungen. Ich bin immer offen für Verbesserungsvorschläge.


Mein Ansatz ist nun, erstmal den hydraulischen Abgleich zu prüfen mit dem Ziel, die Vorlauftemperatur möglichst gering zu halten und die Ventile weitestgehend geöffnet laufen lassen zu können. Wenn dann irgendwo (per RTR) leicht reduziert werden soll, dann wird sich das vermutlich so bei 80% Durchfluss bewegen. Wenn der Antrieb 6min braucht, bis er von 100% kommend tatsächlich mal den Durchfluss begrenzt und ich bei sagen wir mal 90% duty cycle wenigstens mal ansatzweise einen Einfluss auf den Durchfluss haben möchte, bräuchte ich mindestens 60min PWM Zykluszeit. Alles andere führt doch sonst dazu, dass der PI-Regler im ersten Intervall erstmal gar nichts bezweckt und erst beim Nachfassen überhaupt eine Wirkung zeigt. Ebenso führt dies doch auch leichter zu Überschwingern, oder nicht?

Mir fehlt allerdings die Erfahrung mit Fußbodenheizungen, ob das bei so langen PWM-Zyklen dann eventuell doch nervt, wenn man eventuell zeitweise z.B. mal nur auf 50% duty cycle kommt. Merkt man das selbst bei einem so trägen System nicht trotzdem schon an den Füßen, wenn 30min die Durchströmung/Heizleistung fehlt?

[rosebud]

Letztendlich steuert man die T° der Heizkartusche im Ventilantrieb. Je kürzer die Zykluszeit, umso geringer deren Schwankungen. Man darf davon ausgehen, daß ein gewisser T°unterschied nötig ist, um den Stößel des Antriebs über den mechanischen Hub hinweg zu verschieben.
Es wäre falsch, anzunehmen, mit wenigen kurzen PWM-Zyklen die Kartusche soweit aufzuheizen, daß sie sich dehnt. Unterhalb 60 °C (schätze ich mal) darf nichts passieren, weil andernfalls das Heizmedium selbst den Antrieb in Offen-Stellung blockiert.