KNX/EIB Elektrische Heizung (Sitzbank) steuern

[Karlo63]

Hallo liebe Gemeinde,

ich möchte Euch bitten, Euch mein im folgenden beschriebenes Problem anzusehen und mir Eure Meinung zu meinen beiden Lösungswegen mitzuteilen. Eventuell habt Ihr ja auch noch eine Idee für einen dritten oder vierten Weg...

Also...
Ich möchte in meinem neuen Badezimmer/Wellnessbereich eine Sitzbank mit einer elektrischen Heizung versehen, damit der Popo nicht auskühlt, wenn man sich zur Entspannung darauf niederlässt. Die Temperatur sollte regelbar sein, weil meine Frau z.B. andere Temperaturen als angenehm empfindet als ich.

Der Aufbau
Die Bank ist gemauert und soll der Optik wegen verfliest werden. In den Fliesenkleber will ich eine Dünnbett Heizmatte (z.B. von Devi) legen. Gesamtlast liegt etwa bei 500 Watt. Ein Kapillarrohrbegrenzer sorgt dafür, dass eine bestimmte Grenztemperatur nicht überschritten wird (wegen der Fliesen und zur Vermeidung von Brandblasen am Allerwertesten). Die Temperatur wird an einem Display als Zahlenwert eingestellt.

Die Anforderungen
Neben der Maximaltemperaturbegrenzung sollte die Temperatur aber auch individuell regelbar sein, am besten Gradgenau (naja +/- 2° oder so), je nachdem wie mollig man es haben möchte. Und nein, einfach den Kapillarrohrbegrenzer runterregeln ist nicht die gewünschte Lösung!

Die Lösungen
Variante 1:
In den Fliesenkleber kommt ein PT1000. Das Signal wird von einem ABB Analogeingang AE/A2.1 (Beschreibung hier) ausgewertet. Im AE/A2.1 kann man Schwellwerte einstellen, deren Über- bzw. Unterschreitung zum Senden eines AUS- bzw. EIN-Telegramms genutzt werden können. Damit kann ein ein einfacher Schaltaktor angesteuert werden, der die Heizmatte ein-/ausschaltet.
Nachteil: Wenn die Grenzen recht eng gesteckt sind, wird viel ein- bzw. ausgeschaltet. Da müsste eventuell ein Halbleiteraktor her, der ein Halbleiterrelais bedient, das die 500 Watt verkraftet (z.B. Siemens 3RF (Dank an PeterPan für den Hinweis)).
Frage: Kann jemand einen günstigen Halbleiteraktor empfehlen?

Variante 2 (Vorschlag von PeterPan):
Statt dem ständigen Ein-/Ausschalten wäre auch eine stetige Regelung mit einem Dimmer denkbar. In dem Temperatursensor von RTS steckt eine stetige PI-Regelung, die einen Universaldimmer ansteuern könnte.
Problem: Die meisten Dimmer schaffen keine 500 Watt, außer der TXA213 von Hager, der schafft sogar 900 Watt, ist dafür aber auch nicht billig. Oder man nimmt einen herkömmlichen Universaldimmer und schließt einen Leistungszusatz an.
Frage: Stellt sich die stetige PI-Regelung wirklich zuverlässig auf den Sollwert ein? Wird der Dimmer bei Erreichen des Sollwerts so angesteuert, dass genau die Spannung anliegt, um den Sollwert zu halten?

So, jetzt bin ich gespannt, was Ihr davon haltet und ob Euch noch weitere Lösungen einfallen.

[MartinG]

Hallo,

bei der Lösung sehe ich ein regelungstechnisches Grundproblem:

Die Solltemperatur betrifft die Oberfläche der Fliesen. Die Fliesen wiederum haben eine gewisse Trägheit, was Temperaturänderungen angeht. Insofern wird ein PI-Regler, der die *Oberflächentemperatur* der Fliesen misst, bei sinnvoller Einstellung genau die gewünschte Temperatur halten können.

Leider soll aber der Temperatursensor nicht auf der Oberfläche der Fliesen, sondern im Fliesenkleber angebracht werden. Fatal ist daran, dass auch die Heizung selbst im Fliesenkleber sitzen soll. Will heißen: Der Temperaturfühler misst genau die Temperatur des Heizelements. Das wird vermutlich innerhab weniger Sekunden recht heiß, und die "Regelung" schaltet ab, lange bevor von der Wärme an der Fliesenoberfläche etwas zu spüren ist.

Mein Fazit: Das wird nicht funktionieren. Mein Vorschlag: Auf die Regelung verzichten, und einfach eine Steuerung selbst bauen. Ähnlich habe ich das bei meiner Fußbodenheizung realisiert: 5 Minuten an, 35 Minuten aus. Der Fußboden ist immer angenehm warm. Einfach ausprobieren, was die idealen Werte sind.

Gruß
Martin

[MatthiasS]

Sehe ich nicht so. Eine schlechteregelung ist immer noch besser als eine Steuerung, die nur zufällig und nur unter konstanten Umgebungstemperaturen den richtigen Wert trifft.

Ich würde NIE wieder Fliesenböden realisieren, ohne an geeigneter Stelle (das ist wichtig UND schwierig) einen Fühler vorzusehen, um die Oberflächentemperatur regeln zu können.

[MartinG]

Ich würde NIE wieder Fliesenböden realisieren, ohne an geeigneter Stelle (das ist wichtig UND schwierig) einen Fühler vorzusehen, um die Oberflächentemperatur regeln zu können.

Ok, dann bin ich mal gespannt, wo in diesem konkreten Fall der Fühler hinkommen soll...

Prinzipiell gebe ich Dir aber recht, meine FBH-Lösung wäre einfacher und genauer, wenn ich Temperaturfühler an geeigneter Stelle unter/zwischen den Fliesen hätte.

Gruß
Martin

[Karlo63]

OK, die Fühlerplatzierung ist ein Thema für sich...
Laut DEVI z.B. sollen die Fühler mittig zwischen den Schleifen platziert werden. Das damit nicht unbedingt die genaue Oberflächentemperatur gemessen wird mag sein. Das sollte aber per Korrekturfaktor ausgeglichen werden können. Der muss natürlich experimentell ermittelt werden.

Aber wie sollte ich die Heizmatte ansteuern? Per Ein-/Ausschalten durch Schwellenwert Über-/Unterschreitung oder über die PI-Regelung mit Dimmaktor?

[MatthiasS]

Ich würde das nicht mit einem Dimmer machen. 500 W Schalten ist jetzt auch nicht gerade anspruchsvoll, das ist ein Drittel des Föns meiner Frau.

[Karlo63]

500 Watt ist an sich nicht anspruchsvoll, aber da der Fühler jede Sekunde einen anderen Temperaturwert liefern kann, könnte die Schaltfrequenz bei einer Sekunde liegen (worst case). Das wären dann eine Menge Schaltvorgänge im Laufe der Zeit für ein Relais. Deshalb meine Frage nach einem günstigen Halbleiteraktor (für den 500 Watt dann wieder viel wären, deshalb das Siemens Halbleiterschütz dahinter geschaltet).

[MatthiasS]

Nein, da kommt in den Analogeingang eine Hysterese von ein paar Grad, dann passt das schon.

Insgesamt hast du ja eine ziemliche Masse, die auch insgesamt ein gewisses Beharrungsvermögen zeigt.

[MartinG]

Insgesamt hast du ja eine ziemliche Masse, die auch insgesamt ein gewisses Beharrungsvermögen zeigt.

...und das nutzt auch ein PI-Regler aus. Bei meinen kann man die Schaltperiode einstellen, z.B. auf 5 Minuten, dann schaltet er alle 5 Minuten ein und - je nach Bedarf - PWM-moduliert wieder aus.

Gruß
Martin

[Karlo63]

...und das nutzt auch ein PI-Regler aus. ..... dann schaltet er ... ein und .....wieder aus.

Dein PI-Regler schaltet also?
Der, den ich verwenden wollte (siehe hier), hat einen stetigen PI-Ausgang. Damit könnte man einen Dimmaktor ansteuern. Das müsste eigentlich einen "glatteren" Temperaturverlauf, also ein besseres Anpassen an die Solltemperatur ermöglichen als ein Pendeln zwischen zwei Grenzwerten, oder?

[MartinG]

Dein PI-Regler schaltet also?

Nein, tut er nicht. Aber er könnte. Ich habe Berker RTR verbaut, die beherrschen sowohl schaltende als auch stetige PI-Regelung. Man sollte die schaltende PI-Regelung nicht verwechseln mit einer ("dummen") Zweipunktregelung, die einfach nur bei "zu warm" ab- und bei "zu kalt" anschaltet.

Der, den ich verwenden wollte, hat einen stetigen PI-Ausgang. Damit könnte man einen Dimmaktor ansteuern. Das müsste eigentlich einen "glatteren" Temperaturverlauf, also ein besseres Anpassen an die Solltemperatur ermöglichen als ein Pendeln zwischen zwei Grenzwerten, oder?

Das ist in der Theorie richtig. Trotzdem dürfte die Tragheit der Fliesen einerseits und das doch recht grobe Temperaturempfinden der Menschheit andererseits einen gewissen Spielraum für die Periodendauer der PWM zulassen, ohne dass ein Unterschied zur Phasenan-/abschnittsteuerung des Dimmaktors zu spüren ist. Der genannte Regler kann ebenfalls beides, stetig und PWM.

Es spricht natürlich aus meiner Sicht technisch nichts dagegen, einen Dimmer zu verwenden. Mir ware das, in Verbindung mit einem RTR, einfach zu teuer. Und ich würde bei mir ohnehin davon ausgehen, dass ich eine sündhaft teure Elektroheizung nicht 8760 Stunden im Jahr in Betrieb habe, insofern relativiert sich das Problem mit den Schaltaktoren. Und bei zu viel Angst würde ich versuchen, z.B. ein "billiges" Relais an einen Heizungsaktor zu klemmen.

Gruß
Martin