MAX-Thermostate (HT) und Fußbodenheizung

[John]

NEU:WIKI-Link http://www.fhemwiki.de/wiki/MAX!_Thermostat_f%C3%BCr_die_Fussbodenheizung

Da wir gerade beim Thema Fussboden-Heizung sind,
Link
wollte ich hier auch meinen Plan zur Diskussion stellen:

Meine Fußboden-Heizung bedient ausschliesslich das Bad.
Es existiert keine Regelung nur ein RTL-Ventil begrenzt den Rückfluss.
(Sicherheit für Fliesen und Estrich).

Ich habe nun im Vorlauf zusätzlich ein normales Heizkörperventil einbauen lassen, das ich mit dem
MAX-Thermostat bestücken werde.
Klar ist dabei, dass die Temperaturmessung am Thermostat nicht mehr genutzt werden kann.

Im Bad befindet sich bereits ein HMS100 TF, der mir Temperatur und Feuchte liefert.
Via fakeWT sendet FHEM die Isttemperatur zum Thermostat.

Ich rechne damit, dass der Regelalgorithmus des HTs
nicht gut geeignet ist für Fussbodenheizungen.

In diesem Fall sehe ich folgende Option:

Realisierung des Reglers in FHEM mit dem PID-Device.
Man kann das Thermostat als reines Stellglied betrieben indem man
Desired Temperatur auf ON setzt und dann mit MaxValveSetting direkt die Öffnung steuert.

Das wäre mein Plan.

Ich freue mich auf Kommentare.

John

[John]

Der Regler des Max-Thermostats funktioniert überraschend gut im Zusammenhang mit der Fussbodenheizung.

(siehe Anhang / see attachement)

Es gibt keinen Grund den Regler anderweitig zu implementieren.
Das subjektive Temperaturempfinden ist auch positiv.

Ohne Regelung wars entweder oft zu kalt oder zu warm.
Es gibt noch einen kleinen Heizkörper im Raum der ein Thermostat hat.

Doch der Grossteil der Heizleistung erfolgt über den Fussboden.

John

[langerhannes]

Hallo John,

ist der Regler im Vorlauf oder im Rücklauf installiert?
Ich habe bei mir nur am Rücklauf einen Regler (RTL-Ventil), dieser begrenzt nach meinen Info´s die Vorlauftemp. auf max. 40°!
Dann klappen die Fliesen auch nicht hoch!

Gruß

Langerhannes

[John]

Hallo Langerhannes

RTL im Rücklauf

Max im Vorlauf


John

[John]

fakeWT hat zu Problemen bei anderen Thermostaten geführt, die immer wieder die magischen 17 Grad eingestellt haben.

Da dies bei meinen Mitbewohner deutlichen Unmut hervorrief, habe ich mich vorerst von fakeWT getrennt
(in der Hoffnung, dass es in Zukunft eine stabile Funktionalität gibt)
und versuche mein Glück mit dem Modul PID.

Hierbei wird das Thermostat ausschliesslich als Stellglied verwendet.
Die interne Regelung muss praktisch deaktiviert werden, da diese nun von FHEM realisiert wird.

Dies gelingt mit folgenden Maßnahmen:

- Desired Temperature auf ON stellen.
- Betriebart auf Manu stellen
- Thermostat nicht mehr via Scanner bearbeiten


Damit erreicht man zunächst, dass das Ventil komplett öffnet. (100%)

Die physische Ventilstellung lässt sich über den Parameter "maxValveSetting" direkt einstellen.
Dabei wird nach wie vor eine "valveposition" von 100% angezeigt.
Diese bezieht sich offensichtlich auf den Bereich von valveOffset..maxValveSetting.

Damit sollte es für den Einsatz in Zusammenhang mit PID vorbereitet sein.

Das PID Modul muss nun die Stellausgabe auf das Reading maxValveSetting des Thermostats ausführen.

Ich habe es wie folgt definiert

Code Auswählen Erweitern

define PID_BAD PID DG.BAD.TF HT.HW:maxValveSetting:5:90  20 0.25
attr PID_BAD room PID
attr PID_BAD roundValveValue 1


Der Sensor DG.BAD.TF ist ein HMS100TF Temperatur/Feuchte Sensor, der ca. alle 3 Minuten einen Wert liefern kann.
HT.HW heisst mein MAX-Thermostat.
mit ":5:90" begrenzt man nach oben und unten den logischen Stellausgang des PID selbst.
Der P-Faktor beträgt 20
Der I-Faktor beträgt 0.25

Das Attribut roundValveValue ist unbedingt nötigt, sonst werden vom PID Nachkommstallen produziert, die MAX nicht verträgt.

Erste Erfahrungen mit dem PID-Modul zeigen, es lässt sich einsetzen, aber es gibt noch das eine oder andere Problem.


Das größte Problem ist zunächst das viel zu häufige Beschreiben des MAX-Thermostats.
Damit sind die Credits rasch verbraucht und das ganze System ist gefährdet.

(siehe Anhang / see attachement)

Man sieht dies in der Zeit von 0..6 Uhr.

Nach einem Neustart verliert das PID-Modul das Wissen über den angelernten I-Anteil des Reglers
und beginnt wieder von vorne (nämlich mit 0)

Ungünstig ist auch die Tatsache, dass das Intervall für die Berechnung des Stellausgangs direkt vom Intervall
der vom Sensor gelieferten Werte abhängt.

Hier wäre ein Timer-gesteuerter Ablauf wohl besser geeignet.
Denn so hängt etwa das Wachsen des I-Anteils von den Eigenschaften des Sensors ab.


Ich werde wohl daran etwas "schrauben" müssen.

John

[Damian]

Hallo John,

wie du schon festgestellt hast, ist eine PID-Steuerung für Fußbodenheizung, allein wegen der Trägheit des Systems, wenig sinnvoll. Deswegen funktionieren die konventionellen elektrischen Stellantriebe für Fußbodenheizung immer nur on oder off und nicht über PID. Auch alle Thermostate wie MAX, HM usw. sind für Heizkörper ausgelegt und nicht für Fußbodenheizung. Ich habe bei mir bei der Umstellung auf FHEM-Steuerung die elektrischen Stellantriebe belassen und steuere sie über einfache HM-Schaltaktoren. Die Steuerung übernimmt für jedes Zimmer ein THRESHOLD-Modul.

Wegen der von dir oben genannten Probleme des PID-Moduls, welches bei dir offenbar nur zwei Zustände schalten soll nämlich:

set HT.HW maxValveSetting 5 (für zu) und set HT.HW maxValveSetting 90 (für auf) kannst du mal alternativ folgendes probieren:

Code Auswählen Erweitern

define TH_Bad THRESHOLD DG.BAD.TF HT.HW|set @ maxValveSetting 5|set @ maxValveSetting 90|2

Beim THRESHOLD-Modul wird nur dann geschaltet, wenn es was zu schalten gibt.

Vorgabe der Zimmertemperatur erfolgt dann mit:

Code Auswählen Erweitern

set TH_Bad desired <Zimmer Solltemperatur>

Und dann noch dein Wunsch nach zeitlicher Steuerung:

Code Auswählen Erweitern

define HC_Bad Heating_Control TH_Bad 06:00|21 22:00|18 set @ desired %

Die kannst du natürlich beliebig auch nach Wochentagen nach eigenen Wünschen anpassen.

Gruß

Damian

 

[John]

Hallo Damian,
besten Dank für deine Kommentare.

wie du schon festgestellt hast, ist eine PID-Steuerung für Fußbodenheizung, allein wegen der Trägheit des Systems, wenig sinnvoll. Deswegen funktionieren die konventionellen elektrischen Stellantriebe für Fußbodenheizung immer nur on oder off und nicht über PID

Hier kann ich dir nur sehr begrenzt zustimmen, da ein Zweipunktregler bezüglich der Regelgüte sein Grenzen hat.
Im Zusammenhang mit dem PID spielt die thermostatinterne Regelung keine Rolle mehr.

Wegen der von dir oben genannten Probleme des PID-Moduls, welches bei dir offenbar nur zwei Zustände schalten soll

Das hast du falsch verstanden; ich nutze den gesamten Bereich von 5..90 %. Das PID Modul bietet die Möglichkeit den Stellausgang nach oben und unten zu begrenzen. Aber alle Werte dazwischen sind natürlich möglich.

Viele Handwerker haben einfach ein Problem damit, die PID-Faktoren zu bestimmen. Ein Zweipunktregler ist wesentlich einfacher in der Handhabung. Durch die hohe Trägheit des Systems werden die Nachteile der 2.Punktregelung deutlich abgefedert.

Aber im industriellen Umfeld, gerade auch in der Gebäude-Automation ist die analoge PID-Regelung der Standard.

Die bisherigen Ergebnisse sind durchaus ermutigend.

Allerdings braucht das PID-Modul einige Erweiterungen.


John

[Damian]

Hallo John,

OK, dann habe ich dich offenbar falsch verstanden.

Ich kann nur nach 14 Jahren unserer Fußbodenheizung-Erfahrung (immerhin 800 m Leitungsschleifen) sagen, dass die Ventile nicht offen genug sein können, wenn die Heizanforderungen z. B. in den Morgenstunden da sind. Da hilft nur ein Heiz-Vorlauf von 2 Stunden, die zweite Heizphase ist dann nochmal Nachmittags bis in den Abend. In der Zwischenzeit und vor allem Nachts ruhen die Pumpen (auch wenn es Hocheffizienzpumpen sind) und müssen nicht gegen halboffene Ventile ankämpfen.

Gruß

Damian
 

[John]

Ich habe zum PID-Modul einige Vorschläge zu Verbesserung gemacht in folgendem Beitrag:
Link


John

[John]

Mein Projekt ist abgeschlossen:

Ergebnis
Das MAX-Thermostat lässt sich ohne grosse Einschränkungen als reines Stellglied betreiben.
Mit Hilfe eines angepassten PID-Reglers in FHEM und eines externen Temperatur-Sensors ist eine Temperatur-Regelung machbar.

• Der PID wird direkt von Heating-Control angesteuert
• dargestellt werden hier im Chart Istwert/Sollwert/Stellausgang, sowie P-Anteil und I-Anteil
• die Aktualisierungsrate an das MAX-Thermostat ist skalierbar
• praktisch alle Anforderungen im zuvor genannten Diskussions-Thread zu PID sind integriert

[Stivmaster]

Hi

ich bin sehr interessiert an deiner Regelung, da ich ähnliches Problem im Bad habe, allerdings wenn ich dein Diagramm so ansehe, sind sehr viele Regelimpulse des Ventil zu sehen.
Ich denke, das wird sich doch stark auf die Batterie Lebensdauer auswirken.


Mfg

Stiv

[justme1968]

hallo john,

ein paar ganz dumme fragen von jemandem der gerade überlegt etwas ähnliches zu machen bzw. es in einem raum zu probieren. ist zustand: fb heizung im ganzen haus, in bad ein gira thermostat der sollwerte für morgens und abends hat und diese noch mal zwischen wochenende und woche unterscheidet. in allen anderen räumen sind nur raumtemperatur regler mit festem sollwert.

in deiner grafik sehe ich du den sollwert nur zwischen 21 und 22 grad variierst. ist das den aufwand wirklich wert? ist das ein fühlbarer unterschied? einfach alles auf 21.5 grad lassen klingt nach sehr viel weniger aufwand.

mein bad regle ich von den 21/22 grad nachts auf 24 grad morgens. hast du schon mal probiert ob das pid modul auch bei einem solchen regelbereich funktioniert?

ausserdem sehe ich das du den sollwert schon um 4:00 uhr nachts anhebst und er um 8 noch nicht wirklich erreicht ist. bei meinem gira thermostat stelle ich den zeitraum ein in dem die themperatur erreicht sein soll und das ding lernt von selber wie träge die heizung ist und fängt ganz von selber rechtzeitig vorher an zu aufzuheizen. das ist gefühlt sehr viel wirkungsvoller als das was ich aus deinem plot erkennen kann.

gruss
  andre

[John]

ich bin sehr interessiert an deiner Regelung, da ich ähnliches Problem im Bad habe, allerdings wenn ich dein Diagramm so ansehe, sind sehr viele Regelimpulse des Ventil zu sehen.
Ich denke, das wird sich doch stark auf die Batterie Lebensdauer auswirken.

Hallo Stiv,
man kann bei dem Regler einiges einstellen, um diesen Aspekt zu beeinflussen:
a. die Mindeständerung des Stellgliedes
b. die Mindestzeit, die vergehen muss, bis ein neuer Wert ausgegeben wird

Du kannst z.B. bestimmen, dass nur alle 30 Min. eine Stellausgabe erfolgen darf, sollte diese überhaupt nötig sein.
Es sind praktisch alle in diesem Thread diskutierten Eigenschaften realisiert.
http://forum.fhem.de/index.php/topic,15060.0.html

Der Maintainer des PID kümmert sich um die allgemeingültige Implementierung.

John

[John]

Hallo Andre

in deiner grafik sehe ich du den sollwert nur zwischen 21 und 22 grad variierst. ist das den aufwand wirklich wert? ist das ein fühlbarer unterschied? einfach alles auf 21.5 grad lassen klingt nach sehr viel weniger aufwand.

Das ist die Frage von vielen Parameter:
Vorlauftemperatur, Umlaufmenge, Reglereinstellungen.
Ich habe die Absenkung nur deswegen eingebaut, damit der PID eine Aufgabe hat und ich sehe wie er Regelabweichungen meistert.

ausserdem sehe ich das du den sollwert schon um 4:00 uhr nachts anhebst und er um 8 noch nicht wirklich erreicht ist. bei meinem gira thermostat stelle ich den zeitraum ein in dem die themperatur erreicht sein soll und das ding lernt von selber wie träge die heizung ist und fängt ganz von selber rechtzeitig vorher an zu aufzuheizen. das ist gefühlt sehr viel wirkungsvoller als das was ich aus deinem plot erkennen kann.

Das wär wohl dann der nächste Evolutionsschritt. Aber zuerst braucht FHEM einen funktionierenden PID-Regler .

John

[John]

Ich habe nun die Konstellation meiner Lösung nochmals geändert.

Ein Max-Thermostat mutiert zum Wandthermostat.

• ich verzichte komplett auf den HMS100TF Sensor und verwende nur noch Max-Komponenten
• Im Bad befindet sich ein Max-Thermostat BAD, das einen kleinen Heizkörper bedient (Handtuchtrockner)
• von diesem erhalte ich die Raumtemperatur regelmässig, da er vom MAX-Temperatur-Scanner bedient wird
• mit Ist-Temperatur und Sollwert von Thermostat BAD wird nun der PID20-Regler versorgt (via FHEM), der über über die Fussbodenheizug die eigentliche Heizleistung realisiert
• dem PID-Regler dient ein zweites Max-Thermostat PID als Stellglied, das sich im Heizverteiler an einem anderen Ort befindet

Damit dient das Max-Thermostat Bad sowohl als Istwertgeber , wie auch als Sollwertgeber für die Fussbodenheizung und übernimmt damit
praktisch die Funktion eines MAX-Wandthermostats.
Die Fussbodenheizung ändert also den Sollwert, sobald man diesen am Thermostat BAD verändert.

Folgende Komponenten kommen zum Einsatz:

• 2x MAX-Thermostat
• 1x PID20 Modul http://www.fhemwiki.de/wiki/PID20_-_Der_PID-Regler
• MAX-Temperatur-Scanner für Thermostat BAD http://www.fhemwiki.de/wiki/MAX!_Temperatur-Scanner

Die Funktion ist wie zuvor mit dem HMS100TF gegeben und absolut zufriedenstellend.

John