Fussbodenheizung mit PWM steuern

[Morgennebel]

die Frage ist eher: Könnte PWM dieses "frühere Einschalten" überhaupt?

Du kannst das über einen Umweg realisieren, indem Du die Aussentemperatur als Trigger in einem DOIF nimmst, um Deinen Wandthermostaten über eine FILTER-Anweisung eine höhere desired-temp vorzugeben.

In etwa (wildes gescribbel, nicht getested):

Code Auswählen Erweitern


define DI_HeizungJumpstart DOIF (([04:00-06:00] and [SensorAussentemperatur] < -10) or
                                                        ([05:00-06:00] and [SensorAussentemperatur] < -5) or
                                                        ([05:30-06:00] and [SensorAussentemperatur] < 0))
    (set TYPE=CUL_HM:FILTER=model=HM-TC-IT-WM-W-EU:FILTER=chanNo=02 controlManu  22.0)
DOELSEIF ([06:01])
    (set TYPE=CUL_HM:FILTER=model=HM-TC-IT-WM-W-EU:FILTER=chanNo=02 controlMode auto)


Dann musst Du nur noch PWM mitteilen, die Steuerung über das desired-temp-Reading des Wandthermostaten im jeweiligen Raum (PWMR) zu machen. Damit ermittelt dann PWM einen Heizbedarf, schaltet über den OverallSwitch die Pumpe ein und das Ventil öffnet sich.

Ciao, -MN

[der_oBi]

Hi d.schoen,

ich nutze die gleichen Komponenten wie Du und hatte ebenfalls den Wunsch einer variablen Vorlaufzeit meiner FBH und habe es wie folgt umgesetzt.

Im Wandthermostaten habe ich ein userreading "desired-temp-used" (Parallelen zu PWM sind absoluter Zufall  ) angelegt, das ein kleines Skript aufruft. Dieses userreading nutze ich dann im jeweiligen PWMR als Solltemperatur.

In dem userreading wird anhand der Wochenpläne geschaut, wann der nächste Schaltzeitpunkt ist (sprich, wann es warm sein soll). Je nachdem wie groß die momentane Temperaturdifferenz Ist-Temperatur (measured-temp) zu der zukünftigen Solltemperatur (desired-temp) ist, wird die zukünftige desired-temp früher oder später in das userreading geschrieben.

Beispiel:
um 6 Uhr sollen 22 Grad herrschen.
Tag 1: Um 4 Uhr ist es nur 20 Grad warm. Dann wird schon um 4 Uhr die Heizung gestartet (indem das userreading bereits um 4 Uhr auf 22 Grad springt).
Tag 2: Um 4 Uhr ist es 21,5 Grad warm. Die Heizung bleibt aus. Dafür geht sie z.B. um 5:30 an, weil mir dann eine halbe Stunde reicht.
Tag 3: Um 5:59 ist die Isttemperatur nach wie vor über 22 Grad. Dann springt die Vorgabe auch um 6:00 erst auf 22 Grad (was natürlich dennoch keinen Start der Heizung bewirkt)

Die Vorlaufzeit kann ich mit Hilfe einer hinterlegten Kennlinie (benötigt allerdings Math::Interpolate) variabel bestimmen.
Im Wochenprogramm trage ich also tatsächlich die Zeit ein, zu der die hinterlegte Solltemperatur bereits herrschen soll, nicht wann die Heizung startet.

Ich hoffe ich habe mich halbwegs verständlich ausgedrückt

edit:
Ich sollte erwähnen, das das System das nicht selbst "lernt"/adaptiert. Die benötigte Vorlaufzeit muss pro Raum selbst herausgefunden werden (je nach Estrichstärke, Bodenbelag etc.). Die Außentemperatur sollte imho bei einer witterungsgeführten Heizanlage eigentlich keinen Einfluss haben.

[Morgennebel]

[..] Die Außentemperatur sollte imho bei einer witterungsgeführten Heizanlage eigentlich keinen Einfluss haben.

Bei meiner alten Heizung (außentemperaturgesteuert) ist die Temperatur des FB-Vorlaufs von dieser Außentemperatur abhängig. Bei 5°C plus betrug diese nur 28 Grad, bei -10°C betrug sie 38°C. Mit geringerer Vorlauftemperatur wird auch weniger Energie in die Räume eingebraucht - d.h. sie braucht länger zum aufheizen. Die Räume kühlen aber immer auf 14-16 Grad ab - unabhängig von der Außentemperatur.

Betrifft wahrscheinlich nur schlecht gedämmte Häuser wie meines...

Ciao, -MN

[der_oBi]

Nun ja, die Vorlauftemperatur ist ja bei niedriger Außentemperatur deshalb höher, weil eben mehr Energie durch die Dämmung verloren geht.
Ideal betrachtet sollte bei einer perfekt eingestellten Heizkurve (ich denke nicht, dass es sowas gibt) der Einfluss der Vorlauftemperatur zu vernachlässigen sein.

Also bei mir kühlen die Räume stärker aus während der Nachtabsenkung wenn es draußen so richtig kalt ist. Dementsprechend ist meine Temperaturdifferenz morgens sehr groß und die Heizung muss sehr früh starten.

[Skusi]

So, die Tests mit den neuen OverallHeatingSwitch Features laufen. Sieht ziemlich gut aus !

Nun spiele ich aber schon seit Wochen mit den Parametern für den PID Regler.
Ich bräuchte mal ne Kurzeinweisung wie mit den einzelnen Werten zu verfahren ist wenn sich welches verhalten des Raumes zeigt. Ich logge nun schon ewig alles mit was interessant ist und studiere fast jeden Abend das Verhalten der einzelnen Räume. Ich habe halt immer noch das bestreben die Soll Temperatur so schnell und genau zu erreichen als mit meiner extrem trägen FB Heizung machbar.
Als Grundstock habe ich nun mal die Parameter eines Vorpost: 1:0.8:0.4,5:0.5,10 genommen und beobachte die Ergebnisse.
Im großen und ganzen schon ganz gut, aber ich möchte noch dran feilen. Ich habe nun auch schon einige Abhandlungen über die Funktionsweise eines PID Reglers gelesen, tue mich aber noch schwer mit der praktischen Anwendung.

Kann mir mal jemand auf die Sprünge helfen was ich mit anheben bzw senken der einzelnen Werte erreiche ?

...Skusi

[jamesgo]

Hallo Skusi,

eine Erklärung ohne Mathematik findest du z.B. hier: https://www.youtube.com/watch?v=x0TN9Nle_dk

Der große Vorteil vom PID Regler ist, dass er immer mehr "Gas gibt" wenn die gleiche Temperaturdifferenz über einen langen Zeitraum anliegt - das macht der I-Anteil. Der P-Regler alleine "verhungert" kurz vor Erreichen der Wunschtemperatur oder die Temperatur wird wegen der Trägheit überschritten.

Mit Mathematik sieht das in der PWMR Implementierung so aus (mit deinen Werten 0.8:0.4,5:0.5,10)

I und D haben eine Historie von Temperaturen. Wie alt die sind hängt davon ab wie oft du rechnest. Also 5 Werte, jede Minute berechnen bedeutet es werden Temperaturen der letzen 5 Minuten verwendet. (alle 3 Minuten Rechnen, 5 Werte = 15 Minuten)

Ziel der Regelung sollte es sein möglichst schnell auf 100% zu kommen, aber am Ende kein Überschwingen zu haben.

P-Anteil: liegt zwischen 0 und 1, wird berechnet mit: deltaT * 0.8

deltaT = 0.1   ... 0.1   * 0.8 = 0.01 (also nix)
deltaT = -0.25 ... 0.25 * 0.8 = 0.2   (=20% an)
deltaT = -0.5   ... 0.5   * 0.8 = 0.4   (=40% an)
deltaT = -1.0   ... 1.0   * 0.8 = 0.8   (=80% an)
deltaT = -1.25 ... 1.25 * 0.8  = 1     (=100% an)
deltaT = -1.5   ... 1.5   * 0.8  = 1     (=100% an)

I-Anteil: liegt zwischen -1 und +1, er kennt die letzten 5 Temperaturen

deltaT = -0.1 (zu kalt, jeweils in den letzten 5 Minuten) dann beträgt der I-Anteil 0.1*5*0.4 = 0.2
deltaT = -0.25 ... 0.25*5*0.4 = 0.5 --> plus dem P-Anteil (0.2) ergibt das schon 0.7
deltaT = -0.5 ... 0.5*5*0.4 = 1

Wenn die Temperatur langsam ansteigt wird der P-Anteil irgendwann klein bzw. 0 und der I-Anteil wird noch weiter heizen weil er ja in die Vergangenheit blickt.

Erreichst du deine Wunschtemperatur nicht oder es kommt zu einem zu starken Überschwingen, dann entweder mehr/weniger I-Werte oder größerem/kleinerem I-Faktor. Das kann man anhand der Temperaturen in "h_PID_I_previousTemps" durchrechnen.

D-Anteil: liegt zwischen 0 und +1, er kennt die letzen 10 Temperaturen

der D-Anteil rechnet wie der P-Anteil, verwendet aber die älteste Temperatur in der Liste. Der D-Anteil dämpft das Schwingen und spielt bei der trägen Fussbodenheizung meiner Meinung nach keine so große Rolle.

In einer Faustformel habe ich mal folgendes gelesen:

- P-Anteil so wählen dass man fast am Ziel ist (die Wunschtemperatur wird aber nicht erreich werden)
- I-Anteil so wählen, dass es zum Überschreiten des Regelziels kommt
- D-Anteil so wählen dass das Schwingen (Überschreiten/Unterschreiten) minimiert wird.

Das war jetzt eine Mischung aus Theorie und Implementierung im PMWR Modul und ich hoffe es hilft dir weiter.

Grüße
Andy

[Morgennebel]

Hallo Andy,


vielen Dank für die ausführliche Darstellung - ich hätte da noch ein paar Nachfragen...

Du hast geschrieben:

Mit Mathematik sieht das in der PWMR Implementierung so aus (mit deinen Werten 0.8:0.4,5:0.5,10)

Das sind die <PFactor>:<IFactor>[,<ILookBackCnt>]:<DFactor>,[<DLookBackCnt> Optionen innerhalb der PWMR-Definition?

Wenn ich nun Homematic-Wandthermostaten verwende (für die desired-temp und measured-temp), die sich nur alle 2.5-3 Minuten mit neuen Meßwerten melden, macht ein 60 Sekunden Intervall im PWM-Modul nicht viel Sinn...?

Bei mir stellt sich PWM mit Standardwerten wie im Anhang dar. Das Ventil heizt über Stunden. Was würdest Du dazu sagen können?

Danke für die Hilfe,

Ciao, -MN

[jamesgo]

Hallo Morgennebel,

Ja, 0.8:0.4,5:0.5,10 sind die Werte für die PID Definition im PWMR (die ich übrigens auch verwende).

Das Interval kannst du natürlich auch auf 2 Minuten (oder mehr) erhöhen. Es ist sowohl für die Berechnung des Heizbedarfs als auch für das Ansteuern der Stellantriebe verantwortlich. Da die Temperaturänderung asynchron zu den Intervallen aktualisiert wird führt ein zu großes Interval zum späten verarbeiten der geänderten Temperatur.

Ich rechne meine 12 Räume alle 60 Sekunden und wenn ich mit "apptime" anschaue was mein fhem belastet, dann ist 1-wire weit vor PWM. Die Berechnung ist auch so implementiert, dass sie auf nichts warten muss und kostest somit nur ein bisschen CPU Zeit.

Dein Chart sieht für mich nach klassicher P-Regelung aus, da die Zieltemperatur nicht erreicht wird. Wenn es dir zu lange dauert bis die Wunschtemperatur erreicht wird musst du an der gelieferte Wärmemenge schrauben, d.h. Vorlauftemperatur oder Volumenstrom erhöhen (oder noch früher anfangen zu heizen), denn auch die schönste PID Regelung kann nur 100% öffnen. Ein I-Anteil solle die Pulse vor Erreichen der Wunschtemperatur verlängern.

Für mich die viel spannendere Fragen sind:
a) bist du mit der Raumtemperatur zufrieden? Ein warmer Boden und 0.5 Grad "zuwenig" Raumtemperatur ist angehemer als Zieltemperatur erreicht und Boden kalt.
b) was macht deine Heizung? Permanent an/aus (=viel €) oder Konstant auf niedriger Modulationsstufe?

Ich möchte nicht im Kalten sitzen aber die Energiekosten stehen für mich im Vordergrund.

Viele Grüße
Andy

Im Anhang ein Chart von mir. Die Heizung war ab 5:30 an.

[krueuw]

Der erste Entwurf für das Wiki kann unter:
http://www.fhemwiki.de/wiki/Steuerung_einer_Fussbodenheizung_mit_dem_PWM-Modul
beurteilt werden. Anregungen bitte zeitnah posten. Die aus der Referenz nicht übersetzten Teile bekomme ich nicht recht auf die Reihe, helft bitte mit zutreffende kurze einleuchtende deutsche Sätze zu schreiben. Uwe

[Morgennebel]

Dein Chart sieht für mich nach klassicher P-Regelung aus, da die Zieltemperatur nicht erreicht wird. Wenn es dir zu lange dauert bis die Wunschtemperatur erreicht wird musst du an der gelieferte Wärmemenge schrauben, d.h. Vorlauftemperatur oder Volumenstrom erhöhen (oder noch früher anfangen zu heizen), denn auch die schönste PID Regelung kann nur 100% öffnen. Ein I-Anteil solle die Pulse vor Erreichen der Wunschtemperatur verlängern.

Für mich die viel spannendere Fragen sind:
a) bist du mit der Raumtemperatur zufrieden? Ein warmer Boden und 0.5 Grad "zuwenig" Raumtemperatur ist angehemer als Zieltemperatur erreicht und Boden kalt.
b) was macht deine Heizung? Permanent an/aus (=viel €) oder Konstant auf niedriger Modulationsstufe?

Nun, ich fahre die Fussbodenheizung jetzt mit 40°C konstant und nur durch fhem gesteuert (ja, ist nicht optimal, aber die Tetramatik fällt auseinander). Es dauert mir definitiv zu lang, den Raum aufzuheizen - aber den Volumenstrom kann ich offenbar nicht ändern (zumindestens sind die Stellschrauben am FB-Verteiler nicht zu drehen) und noch höher möchte ich mit der Verlauftemperatur eigentlich nicht gehen...

Den warmen Boden erreiche ich, in dem die Wandthermostaten mit einem usereading die desired-temp + 1.0 (oder +0.5 je nach Raum) an PWM melden. Damit arbeiten Radiatoren (falls vorhanden) und FB Hand-in-Hand, wenn es arg kalt ist und danach drehen die Radiatoren aus und der Fußboden bleibt warm. Die Wochenprofile sind entsprechend angepaßt.

Der Brenner hat keine Modulationsstufe. Der geht seit 1987 alle paar Minuten an und wieder aus. An und aus. 2018 muß ich sie austauschen (erstmal brauchen wir ein neues Auto).

Danke, -MN

[Morgennebel]

Ja, 0.8:0.4,5:0.5,10 sind die Werte für die PID Definition im PWMR (die ich übrigens auch verwende).

Wenn ich diese Werte konfigurieren will, erhalte ich Fehlermeldungen:

Alte Definition:

Code Auswählen Erweitern

PWM.FussbodenHeizung 1,0 OG.Wandthermostat:measured-temp S_Fussboden

Neue Definition:

Code Auswählen Erweitern

PWM.FussbodenHeizung 1,0 OG.Wandthermostat:measured-temp S_Fussboden 1:0.8:0.4,5:0.5,10

Laut Commandref ist [<window|dummy>[,<window>[:<w_regexp>]] optional, aber die Fehlermeldung lautet

PW_Room: Unknown window device 1 specified

Der Homematic-Wandthermostat ist mit dem Fenstersensor verknüpft und dieser meldet dann die desired-temp an das PWM-Modul...

Muß ich einen Fenstersensor verwenden?

Danke, -MN

[der_oBi]

Nein, Du musst keinen Fensterkontakt verwenden.
Wenn Du keinen verwenden möchtest, musst du aber ein "dummy" in Deinem define verwenden:

Code Auswählen Erweitern

PWM.FussbodenHeizung 1,0 OG.Wandthermostat:measured-temp S_Fussboden dummy 1:0.8:0.4,5:0.5,10

[jove01]

Hallo

auch ich bin begeistert von dem, was dieses Modul laut anderer User zu steurn vermag. Kompliment. Natürlich kann ein solches Modul nicht bauliche Mängel beseitigen, vielleicht aber mildern. Daher möchte ich dieses Modul nach vielen anderen Versuchen mal als Grundlage unserer Heizungssteuerung eisetzen.

Vielleicht zuerst ein paar Rahmenbedingungen:

• Einfamilienhaus Bj 1987
• Heizung vor ca. 10 Jahren auf Gas-Brennwert modernisiert
• Therme mit 2 Heizkreisen für a) Radiatoren b) Fussbodenheizing mit Mischer c) Warmwasser und nachträglich nochmals eine Niedrigeffizienspumpe für FB
• die FB besteht aus 4 Heizkreisen (einer wurde nachträglich bei Renovierung angelegt) mit jeweils einem Stellmotor
• Steuerung über ein Raumthermostat (aktuell komplett ohne Nachtabsenkung)

Das größte Problem ist, dass die FB sehr sehr träge zu sein scheint. Im Plott unten wird das deutlich. Heute hatten wir ganz wenig Sonne und es wurde etwas gebacken. Man sieht im Plott unten den Temperaturanstieg und dann den Abfall (Aktuell stehen die Thermometer zum abgleichen direkt nebeneinander. Wohnzimmer muss wegen der starken Abweichung ausgetauscht werden.)

Das zweite Problem ist die Struktur des Wohnzimmers. Es hat die Form eines großen Rechteckwinkels (L) mit Küche, Essen (große Erkerfenster und Terassentür) und Wohnen (ohne Fenster und Türen). In den verschiedenen Bereichen herrschen somit sehr verschiedene Bedingungen. Aktuell ist das Thermostat neben der Wohnzimmertüren in der Lichtschalterleise.

Das dritte Problem bin wohl ich selber. Ich bin weder Physiker noch Regelungstechniker und verstehe von dieser Diskussion fast nur Bahnhof.

Meine Fragen:

• Es wurde hier schon mehrmals angesprochen: Ist es sinnvoll unter den gegeben offenen Bedingungen 3 PWMR anzulegen um die jeweiligen Besonderheiten besser steuern zu können oder würden diese dann gegeneinander arbeiten, so dass es besser wäre mit einem PMWR alle Heizkreise gleich zu steuern (siehe 2 Plot)
• Was wäre eine erste Empfehlung für die Def des PWM ?
• Was wäre eine erste Empfehlung für die Def des  oder der PWMR ?
• Wie kann ich eine bestehende Definition verändern. In der Commandref steht bei "set" temporary.
• Wann macht die PI-Regelung fachlich und zeitlich Sinn?
• Welcher Aktor für die Stellantriebe ist zu empfehlen?

Zum ausprobieren habe ich einmal 3 PWMR mit Defaultwerten und Dummyaktoren angelegt. Die Thermometer stehen aber im Moment zum Abgleichen nebeneinander. Die Solltemperatur ist bei allen Tag und Nacht 21.5. Mein Thermostat steuert auf 21,0.
Irgendwie beunruhigt mich dieses unterschiedliche totale Runterfahren der Thermostate auf lange Zeit. (Plot 2)

Ich hoffe Ihr könnt mir etwas weiterhelfen.

Vielen Dank
Jürgen

[jamesgo]

Hallo Jürgen,

willkommen in diesem Thread. Du hast einen sehr ähnlichen setup wiei ich. Zu deinen Fragen:

Code Auswählen Erweitern


1.    Es wurde hier schon mehrmals angesprochen: Ist es sinnvoll unter den gegeben offenen Bedingungen 3 PWMR anzulegen um die jeweiligen Besonderheiten besser steuern zu können oder würden diese dann gegeneinander arbeiten, so dass es besser wäre mit einem PMWR alle Heizkreise gleich zu steuern (siehe 2 Plot)
2.    Was wäre eine erste Empfehlung für die Def des PWM ?
3.    Was wäre eine erste Empfehlung für die Def des  oder der PWMR ?
4.    Wie kann ich eine bestehende Definition verändern. In der Commandref steht bei "set" temporary.
5.    Wann macht die PI-Regelung fachlich und zeitlich Sinn?
6.    Welcher Aktor für die Stellantriebe ist zu empfehlen?


zu 1) Ich würde 3 PWMR anlegen, da du unterschiedliche Parameter verwenden kannst und evtl. später unterschiedliche Zeitprogramme verwenden könntest. (Morgens ist es mir z.B nicht so wichtig, dass der Fussboden im Wohnzimmer warm ist). Die Unterschiedliche Regelung ist evtl. für die Heizung besser, da sie weiter runter modulieren kann wenn nicht alles gleichzeitig "an" ist.

zu 2) PWM: 60 900 180 1 1,1

zu 3) PWMR: .... dummy 1:0.8:0.4,5:0.5,10
d.h. kein Fensterkontakt und Pid Regelung ([<usePID 0|1>:<PFactor>:<IFactor>[,<ILookBackCnt>]:<DFactor>,[<DLookBackCnt>])

zu 4) eine Bestehende Definition kannst du im Web GUI ändern wenn du auf "DEF" klickst

zu 5) PID Regelung funktioniert besser als P. Die erste Implementierung war P und ich bin fast gezwungen worden (sorry für die Formulierung) PID zu implementieren ... aber es funktioniert besser!

zu 6) Ich verwende ein Relaisbord, dass über usb angeschlossen ist. Die Stellantriebe sind direkt angeklemmt. Aber ich würde sagen das hängt auch von deinem Skill im Bezug auf Elektroinstallation und von den Entfernungen zwischen Fhem Server und Stellantrieben ab. Homematic hat sich bewährt. Wenn es keine Störungen beim Funk gibt würden es auch Intertechno Steckdosen tun. 1-wire wäre auch möglich.

Das lange Runterfahren der Stellantriebe sollte dich nicht stören, denn deine "richtige Steuerung" heizt ja weiter und die PWM Regelung stellt fest dass es auch in der Stellung "aus" immer wärmer wird. Also warum wieder einschalten?

Viel Spaß beim ausprobieren.

Andy

[jove01]

Hallo Andy

es ist einfach klasse, wie du auf andere eingehst. Viele Daumen hoch 

Beim PWM meinte ich, das DEF nicht gesehen zu haben, war wohl blind. Habe alles nach deinen Vorschlägen angepasst.

Und du meinst, dass die 3 PWMR in einem physischen Raum nicht gegeneinander steuern ? ich werde es ausprobieren.

Solange ich keine physische Aktoren angeschlossen habe, also PWM nur statistisch nebenher laufen lasse, wie sollten die Solltemperaturen eingestellt sein, wenn die physische Steuerung aktuell auf 21,0Grad läuft ?

Und die letzte Frage: Macht es Sinn, in irgendeiner Weise dafür zu sorgen, dass der Fussboden nicht komplett auskühlt, wenn wie z.B. heute wir einen absolut tollen Sonntag hatten und der Wohnraum sich total aufheizte.

Danke und ein schönes Wochenende
Jürgen