Projekt: KNX-Sitzfensterheizung

[micwit]

Hallo Forumsmitglieder!

Ich will Anfang nächsten Jahres ein Projekt "KNX-Sitzfensterheizung" in Angriff nehmen. Habe mir ein Konzept überlegt und würde es gerne mit euch im Forum diskutieren.

Motivation:
Das Sitzfenster wollen wir auch an sehr kalten Wintertage nutzen. Das Fenster ist naturgemäß die thermische Schwachstelle einer Hauswand und tatsächlich ist es dort etwas kühler. Eine lokale Heizung soll dies ausgleichen. Ggf. soll auch die Seitenwand beheizt werden um die Beharrlichkeit weiter zu steigern.

Zunächst wie ist die Situation folgendermaßen:

• Hauptverteilung (HV) mit KNX im UG Technikraum
• Sitzfenster (SF) im OG circa 15-20m Kabellänge entfernt
• 2 Kabel sind von HV zu SF bereits verlegt:
  • 5x1,5 NYM-J
  • 2x2x0,8 Y(St)Y (leider kein KNX!)
  • gemeinsam vom SF im Rohr zum zentralen Schacht. Dort im "Bündel" mit anderen Leitungen zur HV (wobei Signal und Strom getrennt verlaufen)
• direkt unter dem Sitzfenster sind 2 Elektronik-Dosen verbaut. In einem endet das Y(St)Y im anderen das NYM-J. Die Dosen sind per Rohr verbunden. Zusätzlich geht je 1 Rohr von den Dosen zur SF-Heizung.
• Die elektrische Leistung ist über eine eigenen FI/LS (30mA B16A) abgesichert

Die Sitzfensterheizung soll folgendermaßen aufgebaut sein:

• Heizleitungen (bspw. Danfoss DEVIflex) eingebettet in circa 35mm Estrich
• Parkett (15mm Stärke) geklebt -> im Prinzip Aufbau analog einer elektrischen Fußbodenheizung
• Elektrische Last/Heizleistung circa 150 W (bei Limitierung circa 100W/m2 aufgrund Herstellerangaben des Holzbelags)
• in Estrich zwischen Heizleitungen wird ein Temperaturfühler (PT1000) mit eingebaut

KNX-Umsetzungsmöglichkeiten/-ideen:

1. Ansatz Estrichtemperaturregelung 1:

• Temperaturregelung über bspw. MDT SCN-TR2UP.01 (in Elektronikdose bei SF). PT1000-Sensor von SF zur Elektronikdose verkabelt.
• Nutzung der Y(St)Y als KNX-Kabel
• in HV: Dimmaktor MDT AKD-0201.02 (2x250W oder 1x500W) Speisung der Heizleitung über Phasenan-/abschnitt

2. Ansatz Estrichtemperaturregelung 2

• wie 1 nur der PT1000 wird über Y(St)Y in die HV geleitet und dort ausgewertet
• Unklar: stört die parallel Stromleitung im Phasenan-/abschnitt die Signalübertragung des PT1000?

3. Ansatz Leistungsregelung

• statt Temperaturregelung eine (elektr.) Leistungsregelung
• Statt eines Temperaturreglers wird der MDT AZI zur Leistungsmessung genutzt.
  (Anmerkung: MDT AZI ist bereits in HV vorhanden und noch 2 Kanäle unbelegt).
• Ein (noch zu definierender) Regler steuert dann den Dimmaktor MDT AKD an.
• Temperaturfühler (optional): könnte als zusätzliche Sicherheitsabschaltung dienen.
• Anmerkung: diese Regelung hat den Vorteil, dass bei Holzböden immer maximale Heizlasten (in W/m2) angegeben sind. Dieser Regleransatz arbeitet direkt mit dieser Zielgröße und stellt die Einhaltung sicher.

Offene Fragen:

1. Inwieweit stört eine Stromleitung NYM-J parallel zur Y(St)Y die Signale (PT1000) im Phasenan/abschnittsbetrieb bzw. eine Y(St)Y-Leitung falls als KNX-Leitung missbraucht.
2. Ist zur Steuerung der Heizleitung bzw. Estrichtemperatur besser Phasenan-/abschnitt zu wählen?
3. Kann der MDT AZI die Leistung von Phasenan/abschnitt korrekt messen? Ist das zulässig für den MDT AZI?
4. Ist die Annahme richtig die Heizleitung als rein Ohmsche Last zu sehen?
5. Erfahrungen zu PT1000 in Estrich eingelassen? Wartungsfreundlichekeit? Verlegung im Rohr aufgrund der Zugänglichkeit notwendig/empfehlenswert?
6. Welchen Ansatz würdet ihr verfolgen?
7. Welche KNX-Betriebsmittel würdet ihr einsetzen?

Ich selbst finde Ansatz 3 am interessantesten. Habe aber kein Gefühl ob dies umsetzbar ist. Letztendlich ist aber nichts festgelegt, lasse mich auch für Ansatz 1 und 2 begeistern. Letztendlich muss die Sache funktionieren. An der Zahl der offenen Fragen seht ihr, dass noch nichts festgelegt ist.

Freue mich auf die Diskussion/Unterhaltung!

Freundliche Grüße
Michael

[gbglace]

Die elektrische Leistung ist über eine eigenen FI/LS (30mA B16A) abgesichert

Was bei der Leitungslänge und ggf. Bündelung schon grenzwertig ist.

Ich denke Unterschiede wegen Signalstörungen auf dem YSTY vs der grünen Leitung gibt es nicht, da auch so ein YSTY hat diese Schirmfolie, es fehlt halt die Zertifizierung nach EIB. Diese eine Stichleitung für ein KNX-Signal eines dezentralen Reglers/Temperatureingangs würde ich akzeptieren.

Die Farge die sich mir stellt, ist das ganze nur um den Hintern warm zu haben und das Holz zu schonen?
Oder darf da auch die Raumtemperatur in der Fensterzone eine Rolle spielen als Abschaltbedingung?

Von MDT gibt es ja auch UP Regler mit Eingänge für externe Sensoren.

Bei rein ohmscher last sollte statt des AZI auch ein AMI/AMS Kanal genügen. Aber wenn AZI frei ist, dann auch diesen.

Einen solchen Messaktor hinter einem Dimmkanal ist eine interessante Frage. Irgendwo gab es aber schonmal eine Diskussion mit kaskadierten Aktoren.

[Beleuchtfix]

Was bei der Leitungslänge und ggf. Bündelung schon grenzwertig ist.

Wo soll da das Problem sein?
YSTY Kabel hat nicht die Fremspannungsfestigkeit der KNX Kabel.
Gruß
Florian

[Peterich]

• Statt eines Temperaturreglers wird der MDT AZI zur Leistungsmessung genutzt.
  (Anmerkung: MDT AZI ist bereits in HV vorhanden und noch 2 Kanäle unbelegt).
• Ein (noch zu definierender) Regler steuert dann den Dimmaktor MDT AKD an.

Die MDT AKD´s haben doch ne Leistungsmessung drin nur wenn du einen alten verwenden würdest benötigst du die externe Leistungsmessung.

Ich hab soetwas im eine Fitnesstudio bereits germacht nur gesteuert über die FBH und weil man nicht mehr an die Position dran kommt habt ich 3x Fühler gesetzt um sicher zu gehen, fals mal einer Defekt ist.

[thn80]

Bist Du sicher, dass die 150W Heizleistung die Sitzfläche durch 15mm Estrich (Heizung in 35mm Estrich eingebettet) + Parkett (15mm) warm bekommen und die Heizleistung nicht einfach nur verpufft (an der thermischen Schwachstelle der Hauswand)? Frag mich nicht wieviel Heizleistung nötig wäre, aber 150W kommt mir da als reltiv wenig vor...mag sein, dass ich mir irre.

[willisurf]

Die MDT AKD haben keine Leistungsmessung. Das sind die AMI/AZI.

micwit könnte nicht eine einfache Zweipunktregelung mit Messung der Temperatur über PT1000 in den 35mm Estrich bereits völlig genügen? Bei uns funktioniert das im Bad als elektrische Fußbodenheizung völlig problemlos und gut steuerbar (über die variable Abschalttemperatur).

[Peterich]

Die MDT AKD haben keine Leistungsmessung. Das sind die AMI/AZI.

https://www.mdt.de/produkte/produktd...aktor-akd.html
Dann parametrier ich wohl immer Schein Funktionen... Aber okay

[knxPaul]

Warum schreibt MDT in sein THB vom AKD-0x01.02 dann Kap. 4.4.15.1 Wirkleistungsmessung

[willisurf]

Ok, sorry habe ich mit den Schaltaktoren verwechselt.

[micwit]

Vielen Dank für eure Antworten - da sind für mich bereits neue Kenntnisse dabei bzw. haben mich veranlasst genauer in die Datenblätter zu schauen :-)

Versuche auf eure Kommentare alle einzugehen und das Konzept weiter zu verfeinern. Tendiere mehr und mehr zur leistungsgeregelten/-gesteuerten Heizung.

Funktion der Sitzfensterheizung:

• im Prinzip soll die Funktion ähnlich einer Sitzheizung im Auto sein: Sitzheizung lässt sich in (bspw.) 5 Stufen einstellen (100%, 80%, 60%, 40%, 20%, Aus). Die (Raum-)Temperaturregelung ist unabhängig. Die Heizung dient also rein der (lokalen) Behaglichkeit und soll nicht mit der Raumheizung kombiniert werden.
• 100% sind definiert mit der maximal zulässigen Heizleistung, die der Holzboden zulässt (in meinen Fall circa 150 W). Im Betrieb wird man dann sehen, ob dies zu Temperaturen führt, die für den Nutzer zu hoch bzw. zu unangenehm ist. Falls dem so ist, dann definiert man die 100% auf einen niedrigeren Wert.
• Abschaltbedingungen: über Temperaturfühler -> Höhe des Wertes ist noch festzulegen (ob aufgrund von Nutzerkomfort, oder zusätzlicher Begrenzung um eine "Austrocknung" des Holzes zu vermeiden - dazu mache ich mir aber erstmal keine Gedanken, sollte nachträglich leicht bestimmbar sein - Starten könnte man mit 25 °C - hier sollte man auf der sicheren Seite sein. (Falls überhaupt nötig, siehe weiter unten)

Elektrische Absicherung:

• lt. Datenblatt des AKDs muss ich mit max. 10 A absichern, d.h. ich tausche in jedem Fall den FI/LS
• Strombelastbarkeit Kabel: die Last ist max. 500 W (Überlastschutz durch Aktor), also knapp 3 A. Die Bündelung der Stromkabel sollte die Belastbarkeit nicht so weit mindern. Die minimale Gleichzeitigkeit der andere Leitungen im Bündel hilft hier noch zusätzlich.
• das Ansprechen des Fehlerstroms (30mA) sollte m.E. unabhängig von der Leitungslänge und Bündelung sein

Dimmaktor AKD - Leistungsmessung

• der neue AKD (MDT AKD-0201.02) kann Wirkleistung messen; sendet die Werte aber nur bei einer gewissen Änderung (ab 5%) bzw. zyklisch (ab 5 Minuten). Macht das ein Problem bei einer externen Regelung?
• Ggf. benötigt man gar keine Regelung sondern baut eine einfache Steuerung auf, d.h. Vorgabe des Heizlast (in %). Plus Abschaltbedingungen bei maximal zulässiger Heizlast. Bleibt die Frage, ob ich zusätzlich eine Abschaltbedingung aufgrund der Temperatur zusätzlich möchte/brauche. Falls nicht, könnte man sich PT1000 und Messwandler sparen

Aktuell favorisierte Ansatz:

• Steuerung der Heizung über MDT AKD: Vorgabe der relativen Heizleistung durch Nutzer; im Phasenanschnitt
• Abschaltbedingung der Heizung bei Überschreiten von 150 W (Messung im AKD selbst)
• Temperatursensoren (2 oder 3 Stück) werde mit in den Estrich eingegossen, falls später notwendig.
• In dem Raum gibt es einen optischen Präsenzmelder, falls es möglich ist, das Sitzfenster eindeutig zu erfassen, dann wird die Heizung automatisch nach Verlassen wieder abgeschaltet (Nachlaufzeit).
• Alles in allem brauche ich dafür nur die NYM-Leitung, einen AKD und einen neuen FI/LS 30mA, B10A
• Ist irgendwie fast zu einfach... übersehe ich was? Was denkt ihr?

Guten Start in den Tag,
Michael

P.S.: Diese Antwort bezieht sich auf die ersten drei Antworten. In der Zeit sind weiter Antworten gekommen, antworte gleich...

[micwit]

thn80: du hast Recht, die 150W sollten netto aus der Holzfläche kommen. Zusätzliche Heizlast wird benötigt für die Ränder und nach unten.

An die Ränder denke ich wird aufgrund der schmalen Fläche (50mm Höhe = 35mm Estrich + 15mm Holz) im Vergleich zu 60cm Sitzbreite gering, so dass ich hier wenig Wärmeverlust sehe. Zusätzlich möchte ich zum Fensterrahmen hin etwas XPS (30mm) im Estrich einbauen, um dort die Verluste nach Außen weiter zu minimieren. Nach unten: ist ein gut wärmedämmender Stein (lambda=0,08) verbaut und beim Überstand denke ich auch über XPS nach.

Alles in allem, hat der Dimmaktor Reserven bis 250W bzw. 500W (über Nutzung von 2 Kanälen). Heizleitung werde ich auch etwas länger legen.

willisurf: Danke für deinen Erfahrungsbericht zur Heizung. Wäre auch ein Ansatz, denke auch, dass die Trägheit des Estrichs eine 2-Punkte-Regelung (oder Hysterese) in diesem Fall funktionieren könnte. Schaltaktoren habe ich noch frei und ich müsste lediglich Sensoren und einen Regler dazuaufbauen. Einzig ist es schwierig die Herstellervorgabe von 100 W/m2 indirekt über die Temperatur zu regeln. Könnte man aber auch über die Abschaltung über den AZI absichern. Bleibt eine Option!

[willisurf]

Am besten lässt Du erstmal den Estrich mit der Heizung und (mind. zwei, wegen Ausfallsicherheit) PT1000 einbauen und schaust dann. Die PT1000 schön in die Mitte zwischen den Heizdrähten.

[henfri]

Die Sensoren würde ich austauschbar machen.
Leerrohr am Ende mit einem kupferrohr, welches zusammengequetscht ist abschliessen.
Dazu gibt es hier auch Informationen im Forum.