FHEM Forum

Hi,
ich weiß, dass es zu dem Thema schon ein paar Threads gibt, aber ich würde das ganze gerne nochmal aufrollen, da ich nicht glaube, dass hier schon alles ausgereizt ist. Ich hätte gerne eine Heizungssteuerung, die die optimale Vorlauftemperatur vollautomatisch ermittelt. Vielleicht kann man daraus auch etwas allgemeingültiges machen.
Soweit so gut. Jetzt die Details:

• Mit "optimal" meine ich die kleinste Vorlauftemperatur, bei dem in allen Räumen gerade noch die Temperatur gehalten wird. Bei Sollwertänderungen (oder anderen Gründen für große Abweichungen) soll das System aber trotzdem nicht ewig brauchen, um wieder hochzuheizen.
• An den Heizkörpern befinden sich "autonome" Regler (HM-CC-RT-DN). Die sollen auch weiterhin die Raumtemperatur regeln. Die Solltemperatur soll weiterhin an diesen Reglern eingestellt werden können.
• Ich kann die Solltemperatur des Vorlaufs praktisch direkt setzen. Der Regler der Heizanlage erledigt das Ein- und Ausschalten des Brenners. Allerdings geht das nur im Bereich von 45 bis 75 Grad. Unter 45 Grad geht nur noch "aus". Dann ist aber auch die Umwälzpumpe aus.
• Das ganze soll nicht unnötig schwingen, sonst dürfte es etwas zu viel Stress für den Brenner sein.
• Mein Haus ist etwas "heterogen". Ich habe (zumindest momentan) ungenutzte und genutzte Räume. Außerdem gibt es Heizkörper, die etwas unterdimensioniert sind, während andere nur sehr wenig "Input" brauchen. Ich weiß vom hydraulischen Abgleich, aber das müsste man meiner Meinung nach auch automatisieren können.
• Ich bin des Öfteren mal eine Woche weg, aber dann wieder wochenlang mehr oder weniger immer zu Hause. D.h. auch wenn eine Nachtabsenkung nicht unbedingt sinnvoll ist, dann aber schon eine "Wochenabsenkung".
• Als Input können dienen: Soll- und Ist-Temperatur der Heizkörperregler, Ventilstellung der Heizkörperregler, Außentemperatur, Vor- und Rücklauftemperatur (jeweils am Rohr außerhalb des Kessels gemessen).

So, ich denke das war jetzt mal eine Bestandsaufnahme.
Gruß,
   Thorsten

...es geht weiter.
(Ich wollte den ersten Artikel nicht so groß werden lassen, sonst liest's ja keiner.)
Bisher habe ich zwei Versionen ausprobiert:

• Vorlauftemperatur proportional zur maximalen Ventilstellung
• Maximale Ventilstellung per PID20 geregelt

Vorlauftemperatur proportional zur maximalen Ventilstellung
Im Prinzip wird hier mit einem "at +*00:05:00" ermittelt, welches die maximale Ventilstellung ist. (D.h. der Ventilöffnungsgrad des Reglers mit dem momentan höchsten Heizbedarf.) Diese wird dann folgendermaßen abgebildet

• 0% => "Kessel aus"
• Von 1% bis 10% => 45 Grad Vorlauf
• Von 10% bis 100% => 45 bis 75 Grad Vorlauf (proportional)

Das funktioniert schon relativ gut. Allerdings neigt es zum Schwingen, wenn Soll- und Isttemperatur des "Führungsraums" (der mit der maximalen Ventilstellung) relativ nahe beieinander sind. Dann machen manche der RTs (Heizkörperregler) nämlich immer noch relativ weit auf bzw. zu, was auch in der Vorlauftemperatur zu großen Ausschlägen führen kann.
Außerdem ist man noch weit vom Optimum entfernt, da sich bei reduziertem Heizbedarf die Regler irgendwo um die Mitte pendeln. Theoretisch wäre es besser, wenn die Ventile möglichst weit offen sind und dafür die Vorlauftemperatur niedriger. Eine niedrige Vorlauftemperatur lässt sich aber nur durch wenig geöffnete Ventile erreichen. 

Maximale Ventilstellung per PID20 geregelt
Mein nächster Versuch ist jetzt die Ventilstellung über die Vorlauftemperatur zu regeln. (Dazu gehört das Bild im ersten Post.) Da es im ersten Moment vielleicht etwas seltsam klingt, die Ventilstellung regeln zu wollen, hier meine Überlegungen dazu.
Theoretisch perfekt wäre es, wenn im Raum mit dem maximalen Heizbedarf das Heizkörperventil komplett geöffnet ist und die Temperatur über den Vorlauf geregelt wird. Wenn man siche aber den ersten Ansatz genauer anschaut, dann kann man das als einen P-Regler interpretieren, der als Stellgröße die Vorlauftemperatur hat und als Regelgröße die Ventilstellung. Sollwert ist 0 %(!). (Je größer die Abweichung von 0, desto höher wird die Vorlauftemperatur.) Mit anderen Worten: Das System versucht, eine möglichst niedrige Ventilstellung zu erreichen. Sinnvoller wäre aber, eine möglichst große.
Das hat mich auf die Idee gebracht, PID20 zu verwenden. Gemessene Größe ist die (maximale) Ventilstellung, Sollwert 90% (100 geht nicht, da man dann oben nichts mehr zu regeln hat), "actuator" ist die Vorlauftemperatur.  I-Faktor ist 0.05, P-Faktor ist 0.25. (Mit den Werten ist das Bild im Anhang.)
Schön sieht das ganze nicht aus, ich bin jetzt gerade am Experimentieren mit den Werten. Ich glaube, dass vor Allem der I-Faktor zu hoch ist und die 90% zu "assymetrisch". D.h. ich versuche jetzt I-Faktor 0.01 und Sollwert 75%. Mal sehen...

Weitere Überlegungen
Wie schon gesagt wäre es perfekt, wenn im Führungsraum das Ventil auf 100% wäre und die Temperatur nur über den Vorlauf geregelt würde. Die anderen Räume werden dann über die Heizkörperthermostate geregelt. Dabei gibt es (meiner Meinung nach und bei mir) zwei praktische Probleme: Wie findet man den Führungsraum und wie setzt man das Ventil auf 100%.

Zum Führungsraum:
Am Anfang ist es erstmal einfach: Man nimmt einfach den Raum mit der größten Ventilstellung. Wenn das nicht eindeutig ist, dann irgendeinen. Das Problem ergibt sich, wenn sich die Zustände ändern und ein anderer Raum mehr Heizbedarf hat. Dann geht dessen Regler auf 100%. Da im ersten die 100% "festgenagelt" sind, muss man sich ein weiteres Kriterium suchen. Das könnte z.B. die Soll-/Ist-Abweichung sein. (Also: Wenn mehrere Räume 100% haben, dann nimm den mit der größten Abweichung zum Sollwert (natürlich nur Abweichungen nach unten...)
Jetzt kommt's: Das Blöde an den HM-RTs ist, dass das nur geht, wenn die mit einem externen Temperaturfühler gepeert sind. Ansonsten regeln sie unter Umständen etwas höher als die tatsächliche Solltemperatur. Mir zumindest ist nicht ganz klar, wie hier die Zusammenhänge sind. Es scheint aber so gewollt zu sein, um die Nähe des Temperaturfühlers zum Heizkörper auszugleichen. Normalerweise ist das kein Problem, da man die Solltemperatur einfach anpassen kann. Mit dem "variablen Führungsraum" wird es aber etwas blöd, da sich dann je nachdem, ob der Raum Führungsraum ist oder nicht die Temperatur ändert.

Zum 100% Ventil:
Die RTs regeln selbständig, und das ist auch gut so. Blöd ist nur, dass man die Ventilstellung nicht wirklich "schön" beeinflussen kann. Man kann desired-temp auf "on" setzen. Das fährt dann das Ventil auf 100%. ...aber dadurch hat der Regler auch keine Solltemperatur mehr. Diese müsste man sich irgendwo merken, wenn der Raum zum Führungsraum wird. Dadurch erscheint die Solltemperatur nicht mehr auf dem Display und auch nicht mehr beim RT in FHEM. Danach (Führungsraumwechsel) müsste man die desired-temp wieder zurückschreiben. (Außer jemand hat inzwischen am Rad gedreht...)
Ok, alles machbar, wenn auch etwas unschön.

Wie regeln?
Im "PID20 Thread" wurde schon angesprochen, dass Führungsraumwechsel unter Umständen problematisch sind. Außerdem (zumindest bei mir) brauchen unterschiedliche Räume z.T. unterschiedliche Regelparameter. (Die HM-RTs scheinen das mit der Zeit alleine herauszufinden.) Ich denke, dass man daher am besten pro Heizkörper (oder pro Raum) einen PID20 nimmt. Der wird dann mit stop und start jeweils nur dann aktiviert, wenn der Raum Führungsraum ist. Um das ganz perfekt hinzubekommen muss man wahrscheinlich irgendwas mit restart machen. Ansonsten muss man hoffen, dass Führungsraumwechsel nicht so oft passieren. (Bei mir wäre das momentan glaube ich zweimal am Tag.)

Als letztes fällt mir noch ein, dass man bei den PID-Reglern immer eine Weile herumexperimentieren muss, bis man die richtigen Parameter gefunden hat. Es wäre schön, wenn man das auch noch automatisieren könnte. Wenn ich mir den PID20-Thread betrachte schein es für einen Experten kein Problem zu sein, anhand der Plots zu sagen, ob die Parameter ok sind. Das müsste doch auch in Software aufschreiben können...

Gruß,
   Thorsten 
 

Hallo,

ich bin zwar noch nicht soweit, dass ich die Vorlauftemperatur setzen könnte (soll noch kommen),
aber ich berechne die Summe aller Ventilstellungen. Im Augenblick nutze ich die Information,
um die Umwältzpumpe bei einem Wert von < 10% auszuschalten.
Bei der manuellen Optimierung der Vorlauftemperatur habe ich bei mir gesehen, dass der
Wind Einfluss hat: die sorgfältige Einstellung bei Windstille hat dann nicht mehr ausgereicht.
Ist die Vorlauftemperatur zu gering sieht man, dass die kumulierten Ventilstellungen
hohe Werte annehmen. Dies wollte ich zur Erhöhung der Vorlauftemperatur nutzen.
Im Anhang ein Beispiel für die summierten Ventilstellungen (skaliert auf 0-100%)

Gruss,
Joachim

Hi,
die klassische Einstellung nach Außentemperatur halte ich sowieso bestenfalls für eine schwache Heuristik. Man muss immer einiges an Puffer draufhauen. Es gibt einfach zu viele sonstige Einflussfaktoren. ...und manchmal will man es einfach wärmer haben oder ist ein paar Tage nicht da.
Ich verwende nicht die Summe der Ventilstellungen, sondern das Maximum. Die Überlegung ist die: Angenommen, ich habe 5 Ventile. Alle 5 stehen einige Zeit auf 50%. Dann ist die Summe 250%, aber die Vorlauftemperatur ist offensichtlich hoch genug. Jetzt mal angenommen, 3 stehen auf 10% und 2 (längere Zeit) auf 100%. Die Summe ist dann 230% (also weniger), aber die Vorlauftemperatur ist zu niedrig (sonst würden die zwei irgend wann von den 100% wegkommen).
Wenn man sich am Maximum orientiert, dann sieht es ganz anders aus. Im ersten Fall würde man den Vorlauf runterregeln, im zweiten Fall rauf.
Man braucht sich dann auch keine Gedanken über Gewichtungen machen.
Gruß,
    Thorsten

Ich bitte meinen Beitrag als Zustimmung zu dem Vorschlag zu verstehen. Hätte ich voranstellen sollen.

Zitat von: Thorsten Pferdekaemper am 06 März 2014, 00:42:44
Hi,
die klassische Einstellung nach Außentemperatur halte ich sowieso bestenfalls für eine schwache Heuristik.

Mein Ziel ist es dies ganz zu eliminieren.

Zitat von: Thorsten Pferdekaemper am 06 März 2014, 00:42:44
Man muss immer einiges an Puffer draufhauen. Es gibt einfach zu viele sonstige Einflussfaktoren. ...und manchmal will man es einfach wärmer haben oder ist ein paar Tage nicht da.
Gruß,
    Thorsten

Auch beeinflusst die Verwendung von Räumen die Vorlauftemperatur. Mein Beispiel: ein Kellerraum hat einen zu kleinen Heizkörper.  Da er selten verwendet wird, kann er aus der Berechnung der Vorlauftemperatur herausgenommen werden, da sie sonst für alle anderen Räume viele zu hoch ist. Allerdings dauert dann das Aufheizen auch 1 Tag.
Die Bedingung dürften je nach Bausubstanz und Heizungsart sehr unterschiedlich sein, so dass die Steuerung "etwas komlizierter" ausfallen wird.

Meine 2 kleinen Anmerkungen
Joachim

Hallo,

mit dem Thema habe ich mich auch schon beschäftigt und einiges umgesetzt. Hier mal kurz meine Überlegungen dazu:
1. Im ersten Schritt den Raum mit dem höchsten Heizbedarf ermitteln. Hierzu bilde ich das Integral über die Ventilstellung während des Komfortbetriebes. Es gibt nämlich einige Räume, die nur kurzfristig am Tage beheizt werden (Bad) und für den Absenkbetrieb dieser Räume ist die Vorlauftemperatur unerheblich.
2. Bei einer gemittelten Ventilstellung > 75 % wird der Raum nicht mehr in angemessener Zeit warm, hat die Erfahrung gezeigt. Ich habe nun erstmal im ersten Schritt die "Steilheit" an der Heizungsanlage entsprechend angepasst. Die war vom Installateur auf 12 eingestellt, wobei ich im Dezember teilweise viel zu hohe Vorlauftemperaturen hatte. Jetzt bin ich bei 10 und 75 % gemittelte Ventilstellung für den Raum, mit dem höchsten Bedarf.
3. Da ich einen Pufferbehälter von 800 l (zusätzliche Solarheizung) habe, macht eine direkte Manipulation der Vorlauftemperatur meiner Meinung nach wenig Sinn, da das System viel zu träge darauf reagiert. Aber das müsste ich noch verifizieren, denn erst seit ein paar Tagen ist mein Modul für die Weishaupt - Hz-Anlage soweit, dass es auch nun Werte setzen kann.

Zitat:
Eine niedrige Vorlauftemperatur lässt sich aber nur durch wenig geöffnete Ventile erreichen. 

Das verstehe ich leider nicht. Es gilt doch das Wärmeangebot möglichst zu 100 % zu nutzen und nicht dem Rücklauf zu spendieren.

Jedenfalls halte ich den Ansatz, die Ventilstellungen der Heizkörper mal richtig auszuwerten, für den geigneten Wert. Meiner Meinung nach ist es auch günstiger, nicht stossweise einen Raum aufzuheizen, sondern möglichst gleichmässig auf eine Temperatur zu halten, d.h. für den Nachtbetrieb auch nicht zu weit mit der  Temperatur herunter zu gehen, da dann für die nächste Aufheizphase über das Ventil einen zu großen Wärmebedarf angemeldet wird.

Gruß

Elektrolurch

Zitat von: jjf am 06 März 2014, 11:31:29
Ich bitte meinen Beitrag als Zustimmung zu dem Vorschlag zu verstehen. Hätte ich voranstellen sollen.

Kein Problem, schon verstanden.

ZitatMein Ziel ist es dies ganz zu eliminieren.

Ich habe die (direkte) Abhängigkeit eliminiert. Mein Regler interessiert sich nicht dafür.

ZitatAuch beeinflusst die Verwendung von Räumen die Vorlauftemperatur. Mein Beispiel: ein Kellerraum hat einen zu kleinen Heizkörper.  Da er selten verwendet wird, kann er aus der Berechnung der Vorlauftemperatur herausgenommen werden, da sie sonst für alle anderen Räume viele zu hoch ist.

Nicht bei meiner Regelung. Wenn der Raum nicht verwendet wird, dann ist die Heizung entweder ganz aus oder auf eine niedrige Solltemperatur eingestellt. In beiden Fällen wird das Ventil nur wenig "aufmachen". Da ich immer nur das Ventil mit der gerade maximalen Ventilstellung betrachte, fällt der Keller damit normalerweise automatisch raus.

ZitatAllerdings dauert dann das Aufheizen auch 1 Tag.

...also wenn Du jetzt Deinen Kellerraum nutzen willst, und daher die Soll-Temperatur hochdrehst, dann dürfte auch das Ventil aufmachen. Gehen wir mal davon aus, dass Du von 15 auf 20 Grad hochheizen willst. Dann geht das Ventil wahrscheinlich auf 100%. Meine Regelung "will" das auf 75% drücken und fährt den Vorlauf automatisch hoch. Dadurch wird der Raum relativ schnell hochgeheizt. (Es braucht nur eine Weile, bis der I-Wert des Reglers sich anpasst, aber das bekomme ich vielleicht auch noch in den Griff durch "restart xy" bei Führungsraumwechsel.)

ZitatDie Bedingung dürften je nach Bausubstanz und Heizungsart sehr unterschiedlich sein, so dass die Steuerung "etwas komlizierter" ausfallen wird.

Genau das will ich vermeiden. Ich glaube, dass man das so gestalten kann, dass das System das selbst lernt. Zumindest bei mir ist es relativ einfach: Ein PID20, der die "maximale" Ventilstellung auf 75% hält.

Gruß,
   Thorsten

Zitat von: Elektrolurch am 06 März 2014, 12:47:151. Im ersten Schritt den Raum mit dem höchsten Heizbedarf ermitteln.

Das macht meine Regelung dynamisch über die Ventilstellungen. Der Raum mit der höchsten Ventilstellung ist (momentan) der Raum mit dem höchsten Heizbedarf.

ZitatEs gibt nämlich einige Räume, die nur kurzfristig am Tage beheizt werden (Bad) und für den Absenkbetrieb dieser Räume ist die Vorlauftemperatur unerheblich.

Wieso? Angenommen, es hat draußen 21 Grad, aber Du willst im Bad 23 Grad haben. Alle anderen Räume sind mit 21 Grad warm genug. Dann ist das Bad "plötzlich" Führungsraum. Ansonsten würde man die Heizung abschalten und kann auch das Bad nicht mehr heizen.

Zitat2. Bei einer gemittelten Ventilstellung > 75 % wird der Raum nicht mehr in angemessener Zeit warm, hat die Erfahrung gezeigt.

Ja, deswegen regelt mein PID20 mit einem Sollwert von 75% Ventilstellung. Dann ist noch ein bisschen Puffer nach oben.

ZitatIch habe nun erstmal im ersten Schritt die "Steilheit" an der Heizungsanlage entsprechend angepasst. Die war vom Installateur auf 12 eingestellt,...

Das ist bei mir jetzt zweitrangig, da den Regler die Außentemperatur nicht interessiert.

Zitat3. Da ich einen Pufferbehälter von 800 l (zusätzliche Solarheizung) habe, macht eine direkte Manipulation der Vorlauftemperatur meiner Meinung nach wenig Sinn, da das System viel zu träge darauf reagiert.

Das kann ich natürlich nicht beurteilen. Möglicherweise müsste man da noch etwas ändern.

ZitatZitat:
Eine niedrige Vorlauftemperatur lässt sich aber nur durch wenig geöffnete Ventile erreichen. 

Das verstehe ich leider nicht. Es gilt doch das Wärmeangebot möglichst zu 100 % zu nutzen und nicht dem Rücklauf zu spendieren.

Damit meinte ich meinen ersten Versuch einer effizienten Regelung. Ich hatte am Anfang die Soll-Vorlauftemperatur proportional abhängig vom Ventilstellungsgrad. Damit war der Vorlauf nur "kühl", wenn die Ventile zugingen. Damit habe ich mir genau das Problem eingehandelt, von dem Du sprichst: Gerade im "effizienten" Betrieb mit niedrigen Vorlauftemperaturen waren die Ventile fast zu.
Allerdings spendiere ich nichts dem Rücklauf, da ich keinen Mischer habe. Wenn alle Ventile zu sind, dann fließt auch kein Wasser.

ZitatJedenfalls halte ich den Ansatz, die Ventilstellungen der Heizkörper mal richtig auszuwerten, für den geigneten Wert. Meiner Meinung nach ist es auch günstiger, nicht stossweise einen Raum aufzuheizen, sondern möglichst gleichmässig auf eine Temperatur zu halten, d.h. für den Nachtbetrieb auch nicht zu weit mit der  Temperatur herunter zu gehen, da dann für die nächste Aufheizphase über das Ventil einen zu großen Wärmebedarf angemeldet wird.

Genau, Temperatur absenken bringt nur etwas, wenn erstens der Brenner auch darauf reagieren kann und zweitens ein neues Gleichgewicht erreicht wird. Einfach nur abschalten und dann wieder hochheizen vernichtet eher Energie.
Von wegen "zu großer Heizbedarf": Dank PID20 macht es nichts, wenn das Ventil mal für eine halbe Stunde auf 100% geht. Dadurch wird (bei meinen Parametern) der Vorlauf nur um ein paar Grad erwärmt. Erst wenn es länger voll offen bleibt zieht der I-Wert nach.

Ich glaube, mein System macht im Prinzip das automatisch, was Du manuell machst. Vielleicht muss ich noch ein paar Parameter etwas besser einstellen, aber ich denke, dass das Ergebnis sehr ähnlich ist.

Gruß,
   Thorsten

Ich habe die optimale, automatische Vorlauftemperatur so erreicht:

Seit Jahren ist die Honeywell EvoHome Einzelraumregelung installiert.
Das dazugehörige Brenner-Relais liefert ein PWM Signal, welches die nötige Heizlast aller Räume berücksichtigt.

Mit einer zusätzlichen Steuerung wird dieses Signal der Vorlauftemperatur aufgeschaltet, welche durch die Außentemperatur
vorgegeben ist.
Es stellt sich somit eine Vorlauftemperatur ein, die gerade noch ausreicht, um die Raumtemperatur des "kältesten"
Raumes zu halten.
Wird dann z.B. in einem Raum die Soll-Temperatur erhöht, so kann auch eine Vorlauftemperatur resultieren, die
höher ist als durch die Außentemperatur vorgegeben. Somit erfolgt eine schnellere Aufheizung.
Stellt EvoHome keinen Wärmebedarf in allen Räumen mehr fest, wird der Brenner ausgeschaltet.
Zur Zeit gibt es bei Ebay diese Platine: eBay-Artikelnummer: 222401925556