KNX/EIB Heizungssteuerung

[edding400]

Hallo,
wer kann mir mit meiner Fussbodenheizung weiterhelfen?
Ich habe eine Fussbodenheizung von Viega mit dem Heizungsregler ECL301. Mit diesem Regler wird die Vorlauftemperatur geregelt - je kälter draussen, je höher die Vorlauftemperatur (Heizbetrieb). Wird es draussen wärmer, stellt der Regler auf Kühlbetrieb um, die Vorlauftemperatur wird dann mit Rücksicht auf die Luftfeuchtigkeit geregelt. Der regler verhindert auch die Kondenswasserbildung. Feuchtigkeit und Raumtemperatur werden mit dem Fernbedienungsmodul gemessen. Mit Hilfe der Basiseinheit (Heizen/Kühlen) wird Kontakt zu den Stellmotoren hergestellt. Die Basiseinheit ist für 230V und hat zusätzlich ein Pumpenmodul.
Wer kennt sich bezüglich Fussbodenheizungen und deren Regelung aus und kann mir helfen wie dies mit EIB zu realisieren wäre. Mir würde schon reichen wenn Ihr mir sagt, welche der angesprochenen Komponenten ich noch brauche und welche ich zur optimalen Anbindung an den EIB noch zusätzlich benötige. Auch bin ich über Tipps zur richtigen und vor allem sinnvollen Programmierung der Heizungsregelung sehr dankbar / was muss beachtet werden und welche Hardware ist dafür geeignet. Besten Dank schon im Voraus.
Viele Grüße
Harald
Ergänzung: Wichtig wäre mir vor allem die Anbindung der Haupteinheit ECL301 und deren Zusammenspiel mit der Fernbedienung

[tbi]

1 mal 1 der Heizungsregelung

Hi,

Wo kommt denn die Wärme her, die der ECL301 regeln soll. Wärmepumpe Gastherme, ...., Fernwärme?

Eigentlich unterscheidet man immer zwei Dinge.

1. Die Regelung des Raumes mittels RTR (Raumtemperaturregler), der ist bei KNX am KNX Bus und teilt dem KNK Heizungsaktor mit, ob der nun die Stellmotoren in dem HK-Verteiler auf oder zu machen soll. (Dies ist im Prinzip für jeden Raum immer gleich so)
2. Die Regelung der der bereitgestellten Wärme (Heizungsregelung). Also genauer die Vorlauftemperatur die dann einzelnen Räume dann verwenden könne durch Auf/Zu der Ventile.

Zu 2.) Hier gibt es primitive und inteligente Lösungen. Ich unterscheide immer 3 Typen:

• Rein Außentemperaturgeführt: Hier gibt es einen Außenfühler zu dem Proportional eine Vorlauftemperatur immer errechnet wird. Ich nenne das die Holzhammermethode, weil egal ob im Haus einer Wärme braucht, die Wärme wird bereitgestellt. Extremfall: Die Wärme will keiner im Haus und die Pumpe läuft, aber alle Ventile sind zu.
• Außentemperatur geführt mit einem Referenzraum im Haus. Hier wird angenommen, dieser Referenzraum ist immer der wärmste Raum im Haus. Wenn es hier wärm ist wird die Vorlauftemperatur reduziert, also weniger Wärme bereitgestellt. Ist dieser Raum kälter als er sein soll, wird die Vorlauftemperatur höher gestellt. Diese Form ist nicht so schlecht. Hat man aber eine Zusätzliche Wärmequelle in dem Raum z.B. Kamin oder "Kuchen backen", legt man die Heizung auf kreuz. Sie denkt im ganzen Haus ist es warm und stellt keine Wärme mehr zur Verfügung.
• Außentemperaturgeführt mit Rückmeldung aus ALLEN Räumen: Und das geht dann eben mit KNX. Weil alle RTRs am KNX-Bus sind, kann von jedem Räum der Wärmebedarf erfaßt werden. Dies wird dann eingesammelt und als Wärmebedarf des gesamten Hauses der Heizungsregelung mitgeteilt. Diese kann dann den wirklichen Bedarf im Haus als Vorlauftemperatur bereitstellen. Erst damit arbeiten die Raumregelung und die Heizungsregelung wirklich Hand in Hand.

Es kann hier und da andere Regelung geben, die das eine oder andere besser oder schlechter machen. Wichtig ist aber bei allen weiteren Diskussionen, dass man dies hier erstmal verinnerlicht hat.

.............

Dann wüste ich gerne was Du für RTRs einsetzen willst oder schon hast ?

Und was die ECL 301 machen soll? Ich vermute mal: nur nach Außentemperatur abhängig die Vorlauftemperatur zu mischen/bereitzustellen. Woher kommt die Wärme ?

Gruß Tbi

[GLT]

Ergänzung: Wichtig wäre mir vor allem die Anbindung der Haupteinheit ECL301 und deren Zusammenspiel mit der Fernbedienung

KNX-Lösung braucht die ECL u.FB nicht u. die ECL braucht kein KNX - Du solltest dich schon entscheiden

[edding400]

Zunächst vielen dank für die Antworten. Wärme kommt von Wärmepumpe und die ECL brauche ich nicht sollte ich die Regelung komplett mit KNX realisieren können. Ich würde die außentemperaturgeführte Methode mit Rückmeldung aus allen Räumen bevorzugen. Ich habe noch keine RTRs - meine Frage daher: Welche Hardware ist nötig um die FBH komplett KNX zu steuern? Gruss Harald

[GKap]

Hallo edding400!

Eine Fussbodenheizung und ein Einzelraumregelung vertragen sich gar nicht so gut! Die Fussbodenheizung ist sehr träge und man muss schon aufpassen, dass das Ding nicht zu schwingen beginnt!

Ich habe ebenfalls eine Fussbodenheizung, derzeit noch mit der von tbi beschriebenen "Holzhammermethode" betrieben, also keine echte Regelung. Das funktioniert gut, aber an Komfort und Sparsamkeit ist noch einiges herauszuholen. Deshalb habe ich in (nahezu) allen Räumen Temperatur- und Feuchtigkeitsfühler geplant, und an allen Heizkreisen elektrische Ventile. Sobald die Temperaturfühler und ein Homeserver vorhanden sind, möchte ich zunächst einmal eine zeitlang alle Temperaturen aufzeichnen und über die elektrischen Ventile die Steuerung verfeinern. Dabei soll dann auch Sonneneinstrahlung (ich habe sehr grosse Fensterflächen) und Anwesenheit berücksichtigt werden. Ob es eine reine Steuerung oder eine Regelung wird, habe ich noch nicht entschieden, da werde ich ein bisschen experimentieren!

[tbi]

Hallo,

zuerst mal zu :

Eine Fussbodenheizung und ein Einzelraumregelung vertragen sich gar nicht so gut! Die Fussbodenheizung ist sehr träge und man muss schon aufpassen, dass das Ding nicht zu schwingen beginnt!

von GKap.

Eine Regelung ist meist "Gut" wenn sie schnell die SOLL Größe erreicht. Ich sag das vorweg, weil "gut" also optimiert immer relativ zu Gütekriterium steht. Also z.B. "Zeit optimal", "Energie optimal", ..... da gibt es ganz viel was man sich ausdenken kann.

Ein Leichtes Überschingen gilt als gut beim ersten erreichen der SOLLgröße, dann sollte sich IST langsam an SOLL annähern. Ist der Regler falsch eingestellt kann er entweder immer um der SOLL Wert schingen ((Abkz: P)Proportionalwert zu groß) oder den SOLLwert nie erreichen, dann liegt immer ein Stück daneben. (Proportionalwert zu klein). Bei einem (Abkz: I) Integralteanteil im Regler wird der bleibende Fehler aufsummiert und dann auch erkannt und wieder korrigiert, damit er dann die SOLLgröße dann doch erreicht.

Also GKap, entweder kannst Du in deinem RTR an dem P- und dem I-Wert was verstellen, dann tue dies nach der Beschreibung oben. Oder Wenn du dort die Möglichkeit nicht hast, verlege die RTR-Regelung in den Homeserver dort hast Du einen PI-Regler, wo Du den P und I-Anteil genau einstellen kannst. Wie immer unsere Rettungsanker der HS.

Wenn man jedoch nur einen 2-Punkt Regler hat, der nur den Ventilen Auf/ZU sagen kann, ist eine Regelung ja auch schwer. Deshalb bedint man sich eines Tricks: die Pulsweitenmodulation (kurz PWM, Mal bei Wikipedia schaun). Damit kann man dann Stellgrößen von 0-100% realisieren. Dann kann der Regler auch den SOLL-Wert im Raum "mit Gefühl" an steuern ;-) Sonst schießt er über das Ziel hinaus und es kommt zum Schwingen um den SOL-Wert.

Wärme kommt von Wärmepumpe und die ECL brauche ich nicht sollte ich die Regelung komplett mit KNX realisieren können.

Gut, dann kläre mit dem Hersteller der Wärmepumpe, ob er eine Schnittstelle nach Aussen anbietet. Am besten KNX. Bitte nenne den genauen Typ auch hier, es gibt hier auch schon viel Know-How zu verschieden WPen.
Die Regelung, wie die WP dann von IST-Vorlauftemperatur nach SOLL-Vorlauftemperatur den Wert erreicht, bleibt unberührt. Das kann der WP Hersteller am besten, er kennt sie ja auch am besten.

KNX Raumtemperatur Regler gibt es ganz verschiedene von vielen Herstellern, das ist nachher auch eine Frage des Designs und des Preises. diese werden nur an das grüne KNX-Bus Kabel angeschlossen.

Dann braucht man noch den Heizungsaktor. Der setzt die Befehle auf dem BUS in physikalisches Schalten der 230V Ventile um.

Dann brauchst Du noch Ein Spannungsversorgung, etc .... für den BUS.

Hast Du schon KNX im Haus oder ist das dein Anfang ?

Soweit erstmal

Gruß Tbi

[Chris M.]

Wenn man jedoch nur einen 2-Punkt Regler hat, der nur den Ventilen Auf/ZU sagen kann, ist eine Regelung ja auch schwer. Deshalb bedint man sich eines Tricks: die Pulsweitenmodulation (kurz PWM, Mal bei Wikipedia schaun). Damit kann man dann Stellgrößen von 0-100% realisieren. Dann kann der Regler auch den SOLL-Wert im Raum "mit Gefühl" an steuern ;-) Sonst schießt er über das Ziel hinaus und es kommt zum Schwingen um den SOL-Wert.

Bitte nicht 2-Punkt Regler mit PWM verwechseln!

PWM nimmst Du bei einem kontinuierlichen Signal (wie aus einem PI-Regler) um trotz eines einfachen An/Aus-Schalters einen (zeitlichen) Mittelwert einstellen zu können (d.h. für einen thermischen Stelltrieb für ca. 30 €; der KNX/EIB Stelltrieb für ca. 230 € kann direkt eine kontinuierliche Stellung einstellen). Dabei muss die PWM-Frequenz natürlich deutlich höher als die Zeitkonstante des Reglers liegen - nicht dass der dadurch irritiert wird (alternative: Eingangssignal zeitlich mitteln / Tiefpass-Filter). Am besten ist die PWM-Freqenz so hoch, dass die Physik (z.B. thermische Trägheit des Fußbodens) schon von sich aus mittelt, bevor das Signal beim Sensor ankommt...

Ein Zweipunkt-Regler funktioniert ganz anders - und sehr simpel: Du nimmst den Zielwert und ein Toleranzband (-> Hysterese). Wenn die Temperatur größer als Zielwert + Toleranz ist, machst Du das Ventil zu, wenn die Temperatur kleiner als der Zielwert - Toleranz ist, geht das Ventil ganz auf.
=> Die Temperaturschwankung muss beim Sensor sichtbar sein

Im Stationären, eingeschwungenen Zustand dürfte die Bestromung des Ventil bei (niederfrequentem) PWM und bei 2-Punkt nicht zu unterscheiden sein. Während des Einschwingens ist das Verhalten jedoch deutlich unterschiedlich.

Da optimalerweise bei PWM die Temperaturschwingung am Sensor nicht sichtbar ist, bei 2-Punkt aber immer, ist theoretisch ein PI mit PWM einer Zweipunktregelung vorzuziehen. Andererseits kann ein 2-Punkt-Regler typischer weise schneller die Zieltemperatur erreichen (zumindest solange beim PI keine fiesen Trick angewendet werden). Außerdem kann man beim 2-Punkt eigentlich nichts falsch einstellen, beim PI (oder gar beim PID...) kann man ohne passendem Wissen bezüglich der Reglerparameter schnell ins Klo greifen und sich ein richtig schlecht arbeitendes System hinstellen.

Hat man in einem hinreichend abgeschlossenen System (Raum mit geschlossenen Tür sollte wohl reichen) nur einen Regelkreis (=Heizkreis), dann gibt es bei vernünftiger PI-Regler-Bedatung kein Schwingen. Sobald in dem System jedoch zwei Regler arbeiten (z.B. da zwei Heizungen vorhanden und getrennt angeschlossen sind), dann können beide Regler leicht mal gegeneinander Arbeiten - und damit das System zum schwingen bringen. Um diese Situation noch zu retten, braucht man dann ein paar Regelungstechnische Grundlagen...
Besonders schlimm sind hier Systeme mit ähnlicher Zeitkonstante (zwei normale Heizkörper), aber auch welche mit unterschiedlicher Zeitkonstante (z.B. Heizkörper + Fußbodenheizung) können Ärger machen, wenn man nicht höllisch aufpasst...

[tbi]

PWM ist ein Trick ...

Hallo Chris,

Du hast mit den Dingen recht, die du sagst. Danke falls da ein anderer Eindruck entstand .

Die PWM ist nur ein Trick, aus Zuständen wie AN/AUS durch Hinzunahme der Zeit doch ein kontinuierliche Größe zu erhalten, die eine höhere Auflösung hat. Wenn es vorher nur 2 Zustände wären, so hat man danach vielleicht 25 verschiedene Abstufungen. Das System (und damit auch die Regelung) muß halt ausreichend Träge sein, dass es den Trick nicht durchschaut. Oder anders gesagt die PWM schnell genug sein. Abhängig vom System kann man dann auch die Zeit für die PWM im RTR parametrieren, die die Basis für einen Wert bzw. Zustand darstellt.

Bitte genauer bei Wikipedia nachlesen.

Damit nun ein Regler wie PI oder PID arbeiten kann braucht er eine höhere Auflösung als nur AN/AUS. dafür halt die PWM.

Wichtig ist immer die Idee erstmal zu verstehen, die eine Technik zur Verfügung stellt.

Gruß Tbi

[ThorstenGehrig]

Hi,
da ich erst nicht vorhatte meine Fussbodenheizung sofort mit KNX auszustatten - und durch den Wiregate-Thread mich jetzt dazu entschieden habe doch eine Termperaturmessung in allen Räumen (plus extras wie Estrichtemperatur) durchzuführen habe ich mir mal einen Gira Heizungsaktor 6-fach 101800 bei ebay bestellt...

Jetzt meine Frage: kann man an einen normalen Heizungsaktor normale stellantriebe anschließen - z.B. Stellantrieb, 230V, Stellmotor,Fussbodenheizung bei eBay.de: Heizung (endet 07.10.09 10:47:39 MESZ)

Und ist die PWM mit jedem Stellantrieb möglich? Oder braucht man spezielle KNX-Stellantriebe?

Eigentlich hatte ich vor in jedem Raum eine zweipunkt-Steuerung per Homeserver (Misterhouse oder linknx) zu Programmieren.
Die obigen beiträge haben mich da aber etwas verunsichert....

Gruß
Thorsten Gehrig

[MatthiasS]

Ja, man kann. Die PWM macht der Aktor. Einfache thermische Antriebe wie der gezeigte genügen.

[NetFritz]

Hallo

Hat deine WP einen Speicher, wenn nicht geht keine Einzel-Raumtemp.-Regelung.
Ich persönlich und auch viele WP-Spezialisten halten von einer Einzelraumreglung bei WP nichts.
Eine WP muss mit möglichst niedriger Vorlauftemp. laufen so hat sie den höchsten Wirkungsgrad.
Gruß NetFritz
Der mit WP 30 Jahre heizt.

[ThorstenGehrig]

Hallo

Hat deine WP einen Speicher, wenn nicht geht keine Einzel-Raumtemp.-Regelung.
Ich persönlich und auch viele WP-Spezialisten halten von einer Einzelraumreglung bei WP nichts.
Eine WP muss mit möglichst niedriger Vorlauftemp. laufen so hat sie den höchsten Wirkungsgrad.

natürlich hat die Heizung auch einen Speicher (gibt es sowas auch ohne - wenn man Fussbodenhz. hat? ).
Meine jetzige Gasheizung mit Fussbodenheizung hat auch einen Speicher. Über Raumthermostate steuere ich die Raumtemperaturen - das möchte ich über KNX auch wieder tun.
Sofen ich das überblicke steuert sich meine jetzige Heizung über Außentemeratur UND zwei Temperatursensoren die messen wieviel Temperaturunterschied zwischen Vor- und Rücklauf an der Heizung vorliegt. Dadurch kann die Steuerung feststellen ob/wieviel wärme abgenommen wird (inkl. verlusst durch zirkulation).
Für mich klingt das (durch die thermisch sehr träge Fußbodenheizung) durchaus okay.
Durch die Abbildung dieses Konzepts erhoffe ich mir a) eine Messung/Visualisierung der Temperaturen pro Raum
b) eine Steuerung für längere Abwesenheiten (z.B. Urlaub)
Also eigentlich nichts weltbewegendes....

Passt das so? Und wie soll ich die Steuerung Programmieren?
Variante 1:
Termostat auf wenn ist < soll
Termostat zu wenn ist > soll

oder
Variante 2:
Termostat auf wenn ist < soll-0,5 grad
Termostat zu wenn ist > soll+0,5 grad

Bei Variante 1 könnte ich mir vorstellen dass die Stellmotoren sehr häufig auf/zu/auf/zu.... machen
Bei Variante 2 müsste das entwas ruhiger sein - die Frage ist nur ob man die schwankung merkt und wie schnell der Raumtemperaturfühler die Temperatur erfasst...

Ich bin neugierig auf die Kommentare/Antworten!

Gruß
Thorsten

PS: Die Raumtemperaturmessung soll auch im Sommer für die Kühlung über die Fussbodenheizung (Wasser Wasser WP) genutzt werden. Aber das ist wohl eine ander "Sommer-Regelkreis"

[CrashMaster]

Also Variante 1 denke ich ist ungeeignet da hier bestimmt einige schaltvorgänge passieren und das ja nicht wirklich gut für Relais wäre. Und daher diese relativ schnell defekt gehen.

Variante 2 könnte funktionieren. Aber ich denek du hast hier bereits den knackpunkt angesprochen die temperatur wäre über den Estrich bis zum Temperaturfühler eventuell zu träge das heist dein Messergebnis würde ziemlich "schaukeln" zwischen zu warm und zu kalt

Einen Temperatursensor im Estrich hast du nicht wirklich oder? weil der würde es ja deutlich schneller mitbekommen denke ich.



Vielleicht wäre auch eine Variante 1b möglich sprich Variante 1 allerdings noch einen Zeitlichen Begrenzer so das ein Schaltvorgang nur alle x Minuten passiert. So das er nicht im SekundenTakt oder kurzen MinutenTakt Schaltet.


Nur so eine Idee .. Keine Ahnung ob das Sinn macht .. ich habe es noch nicht im Einsatz .. man müßte herausbekommen wie träge deine Heizung reagiert denke ich zumindest

Gruß
Thomas

[ThorstenGehrig]

Hi,

Variante 2 könnte funktionieren. Aber ich denek du hast hier bereits den knackpunkt angesprochen die temperatur wäre über den Estrich bis zum Temperaturfühler eventuell zu träge das heist dein Messergebnis würde ziemlich "schaukeln" zwischen zu warm und zu kalt
Einen Temperatursensor im Estrich hast du nicht wirklich oder? weil der würde es ja deutlich schneller mitbekommen denke ich.

Also einen Temperaturfühler im Estrich ist kein Problem - aber der dürfte für die Heizung unrelevant sein. Ich will ja die Raumtemperatur messen, nicht die Estrichtemperatur - und der Estrich dürfte recht schnell warm sein - die Luft braucht sicherlich deutlich länger.
Die Estrichtemperatur ist eher für den Kühlbetrieb im Sommer interessant - da will ich ja wissen die kalt der Estrich ist um Kondenswasser zu verhindern.
Temperaturfühler hab ich als "1-wire" Lösung vor (siehe Wiregate) - und da kosten die teile Praktisch nichts (2 Adern im 1-wire Bus und 1,09 Euro pro Sensor).

Die Frage ist: wie machts denn ein "normaler " Raumtemeraturregler wie sowas hier.
Meine bisherigen Busch-Jaeger-Raumtemperaturregler machen von "gefühl" (wenn ich den Regler einstelle) eher sowas wie +- 2/3 Grad zwischen an und ausschalten... und da merke ich keine Temperaturschwankungen im Raum.

Gruß
Thorsten

[GKap]

Hallo CrashMaster!
Hallo ThorstenGehrig!

Ich denke, Ihr müsst nicht unbedingt die Regelungstechnik neu erfinden, lest mal ein Regeltechnik-Lehrbuch... Wenn man dann die Begriffe P-, I- und D-Regler, die möglichen Kombinationen und den Unterschied zwischen Steuerung und Regelung verstanden hat, dann sieht das alles schon ganz anders aus!

Man muss eben bei einer Fussbodenheizung grosse Zeitkonstanten einstellen, dann kann es funktionieren. Ob eine Einzelraumregelung aber wirklich sinnvoll ist, ist fraglich! Immerhin wirkt sich eine Änderung der Wassertemperaturen erst nach Stunden aus. Leider kann ich die Sinnhaftigkeit mangels eigener Erfahrung noch nicht wirklich beurteilen, aber in Kürze werde ich in der Lage sein, mit meiner eigenen Fussbodenheizung und Temperatursensoren in jedem Raum zu experimentieren!

Vielleicht ist eine Steuerung, also open loop, günstiger, auch das kann pro Raum - oder besser pro Heizkreis - extra gemacht werden, mit einer Heizkurve pro Heizkreis. Die Bedienung wäre die selbe wie bei einer Einzelraumregelung: ein Temperatursteller pro Raum. Vorteil: der Temperaturverlust durch offene Fenster wird nicht berücksichtigt, der "Regler" merkt nicht, dass die Temperatur runter geht und regelt nicht rauf! Ganz elegant wäre es, Einflussgrössen wie Sonneneinstrahlung oder Wind mit in die Berechnung einzubeziehen! Und mit einer Aufzeichnung der Temperatur könnte man kontrollieren, ob das Ergebnis passt! (Ich bin schon zur Homeserver-Schulung angemeldet, danach werde ich das Ding anschaffen und solche Steuerungen ausprobieren!)

Zur Schalthäufigkeit:
Thermoelektrische Stellantriebe werden üblicherweise mit PWM angesteuert, aber mit Taktzeiten von vielen Minuten! Denn der Antrieb braucht schon ca. 2 Minuten für einen Weg und der PWM-Takt muss viel grösser als diese Zeit sein! D.h. ein solcher Antieb schaltet den ganzen Winter vielleicht alle 15 min ein und aus! Das finde ich auch nicht so toll vom Konzept, aber es scheint sich bewährt zu haben. Die Relais dazu schalten elektronisch, die haben sicher kein Problem damit, aber das Ventil und die Mechanik mit dem Wärme-Dehnelement könnten altern.
(Möhlenhoff hat als einziger mir bekannter Hersteller auch thermoelektrische Stellantriebe im Programm, die echt stetig regeln können, die müsste man dann mit Analogaktoren ansteuern)

NetFritz hat recht, dass die Wassertemperatur möglichst niedrig sein sollte. Es macht keinen Sinn alle Heizkreise gleichzeitig zu drosseln, so dass die Wärmepumpe eine höhere Wassertemperatur liefern muss. Das einzige was sinnvoll sein könnte ist, einige Heizkreise (z.b. auf der Südseite, bei starkem Sonneneinfall) ein wenig zu drosseln. Und das verträgt auch eine Wärmepumpe ohne Pufferspeicher!

wärmende Grüße
GKap