Einsparungen durch Heizungsautomation?

[smurfix]

Ich habe dicke Wände. Ein Außentemperaturfühler hat den Nachteil, dass er bei Temperatursprüngen viel zu schnell reagiert. Gerade jetzt: Es wird außen warm, die Vorlauftemperatur geht runter, aber durch die noch kalten Wände brauche ich trotzdem mehr Heizleistung.
Eigentlich müsste ich den Temperaturfühler in die Mitte der Wand reinbohren ... da dem nicht so ist, ist die Heizung so eingestellt, dass es "fast immer" warm genug ist, d.h. in der Praxis ist die Vorlauftemperatur zu hoch.

Einen kleinen Spareffekt erwarte ich dadurch, dass eine elektronische Regelung die Raumtemperatur konstant hält, egal was die Vorlauftemperatur tut. Das ist bei normalen Themostaten nicht der Fall, die sind nur P-Regler und können die Raumtemperatur nur deswegen einigermaßen konstant halten, weil die Vorlauftemperatur mit der Außentemperatur variiert. Der normale Thermostat macht (wegen der Speicherfunktion der Wände) mal zu arm und mal zu kalt. Der Mensch tendiert dazu, das Ding bei "zu kalt" sofort hochzustellen, bei "zu warm" aber mitnichten gleich wieder runter. :-P

Den größeren Spareffekt erwarte ich mir hauptsächlich dadurch, dass ich die Ventilstellungen sämtlicher Heizkörper kenne (die dafür natürlich elektronisch geregelt werden müssen ...) und die Vorlauftemperatur soweit absenke, dass das am weitesten offene Ventil auf 80% oder so steht. Der Außenfühler wird dann dazu verdonnert, Tendenzen zu erkennen und eher den gleitenden Durchschnitt der letzten N Stunden in die Vorhersage der wahrscheinlich notwendigen Temperatur einfließen zu lassen, als diese direkt zu steuern.

Stichwort Nachtabsenkung: Ein Problem ist, dass die gefühlte Temperatur nur zum Teil die der Luft ist. Der Rest kommt von der Wärmestrahlung, die von der Einrichtung und den Wänden ausgeht. Wenn die Nachtabsenkung endet, ist das alles kalt. Damit sich der Mensch warm fühlt, muss die Luft über die eigentliche Wohlfühltemperatur hinaus erhitzt werden, bis die Umgebung wieder warm ist. Man kann sich vorstellen, dass das energetisch nicht viel Sinn macht ...

[booster]

Hallo,

klar kann ich kurz erklären:

1. Habe 10 FHTs im Einsatz, davon habe ich 4 als "Leiträume" für die Berechnung definiert.
2. Derzeit wird nur der "Komfort-Temperaturbedarf" zur Berechnung herangezogen. Jede Soll-Raumtemperatur oberhalb von 18.5 Grad wird als Kofort-Temperatur interpretiert.
3. Es wird der Mittelwert der Differenz zwischen Soll-Temperatur im Raum minus der Ist-Temperatur über alle Leiträume, die auf "Kofort" sthen, berechnet.
4. Es wird der Mittelwert und der Maximalwert der Ventilstellungen der Heizkörper aller Leiträume, die sich im "Kofort-Modus" befinden, berechnet.

Liegt der Mittelwert der Ventilstellungen oberhalb von 80 % und die Regeldifferenz aus 3.) oberhalb einer einstellbaren Schwelle (z.B. 0.8 Grad) so wird die Vorlauftemperatur erhöt.

Liegt der Mittelwert der Ventilstellungen der Heizkörper unter 80 % (die Heizkörper nutzen die angebotene Wärme nicht voll), so kann die VL-Temp erniedrigt werden.


Fällt die VL-Temp auf 35 Grad, so wird die Hz auf Sommerbetrieb geschaltet.
Ist kein Thermostat mehr auf "Komfort", so geht die Hz auf Absenk-Betrieb.

Die Berechnung der VL-Temp erfolgt jeweils 15 Minuten nach einem Programmwechsel eines Thermostates, mindestens aber einmal je Stunde und frühstens nach 30 Minuten.
Damit verhindert man ein "Schwingen" des Regelkreises.
Geht die Hz von Absenk auf Normalbetrieb, so startet die VL-Temp 2 Grad unter dem alten Wert. Damit wird ein Hochschiessen der VL-Temp nach einer längeren Absenkphase verhindert.

Die oben beschriebenen Parameter kann ich über die GUI einstellen und nach ein bisschen Optimierung der Software läuft jetzt das System richtig gut.
Soweit mal das grobe Konzept.

Elektrolurch

Ich hab mir jetzt den ganzen Thread durchgelesen und möchte etwas mehr über deine Heizungsnachführung erfahren. Ich bin von deiner Regelung überzeugt, es macht durchaus Sinn, die Heizung nach dem Bedarf zu regeln, somit werden aktiv Verluste kompensiert bzw. vermieden.

Eine solche Nachführung kenne ich aus meinen eigenen Entwicklungen im Elektronikbereich, dort macht es Sinn die Verlustleistung so gering wie möglich zu halten, damit die Effizienz des Systems so groß wie möglich ist. Die Außentemperaturregelung hat auch seine Berechtigung, jedoch ist diese sehr schwer einstellbar, es wird nicht der tatsächliche Wärmebedarf als Regelgröße verwendet, sondern ein Wert in die Zukunft berechnet. Dieser Wert passt aber nur zu einem bestimmten Szenario der Witterung. Wenn die Witterung mit in die Berechnung einfließen soll, müssen alle deren Faktoren mit in die Berechnung einbezogen werden. Da gibt es die Sonne, den Wind, die Windrichtung, den Niederschlag, die Feuchte und zuletzt die Temperatur. All diese Werte müssen dort mit einbezogen werden, dass die Heizkurve genau und zuverlässig berechnet werden kann.

Das tolle an der Nachführung der Vorlauftemperatur über die Thermostatöffnungsstellung ist, das all diese Beeinflussungsfaktoren direkt mit eingekoppelt sind. Hier ist nicht mehr wichtig wie die Dämmung, Zugluft oder Fensterfläche des Hauses beschaffen ist, den als Istwert wird die Stellung des Thermostates herangezogen, welche all diese Störgrößen schon beinhaltete.

Gerade beim Schreiben habe ich versucht ein Bespiel aus einem anderen Bereich zu finden, und dabei ist mir ein Automatikgetriebe eingefallen. Bitte führt jetzt keine Diskussionen über die Effizienz des Systems. Besser wäre eine Variomatik mit variablem Übersetzungsverhältnis.
Angenommen unser Gaspedal ist das Stellventil, der Motor ist unsere Heizung, das Fahrzeug ist unser Haus und das Automatikgetriebe ist unsere Heizungsnachführung.

Störgrößen des Fahrzeuges sind: Steigung, Gewicht, Gegenwind, Aerodynamik, Fahrbahnbeschaffenheit

Was macht also eine solche Nachführung genau wenn ich einen Tempomat auf 100km/h (entspricht der gewünschten Raumtemperatur) einstelle?
Die Drehzahl ist in diesem Fall die Vorlauftemperatur.

Sie steuert die Motorleistung (Drehzahl) anhand der virtuellen bzw. selbst eingestellten Gaspedalstellung. Es wird immer nur so viel Leistung abgerufen welche für die Konstant Haltung der Geschwindigkeit notwendig ist.

Es interessiert zu keinem Zeitpunkt die Störgröße.

Ich hoffe ich konnte es gut rüber bringen und habe hier keinen Schwachsinn erklärt.

[smurfix]

Jau, genauso habe ich mir das vorgestellt. In der Praxis muss man das natürlich so steuern, dass das System sich nicht aufschaukelt.
Beispiel: wenn ich weiß, dass die Vorlauftemperatur erhöht wird, dann muss ich ein Ventil, das aktuell optimal gestellt ist, ein wenig schließen – und zwar gleich, nicht erst nachdem die Raumtemperatur schon gestiegen ist und der lokale Regler das bemerkt.

Dafür entwickle ich gerade eine Steuerplatine nebst entsprechender Software. (Einen Prototypen der Platine gibt's schon.) Das Ganze wird via github veröffentlicht, sobald ich eine Version habe, die weit genug ist, dass Andere mithelfen können. Viel Zeit bis zur nächsten Heizperiode ist nicht mehr ...

[UliM]

Hi,
Warum eine Steuerpatine wenn man den ganzen Algorithmus incl Aussteuerung in Fhem unterbringen kann?
Gruß Uli

[smurfix]

Ich will (teilweise: kann) kein eigenes Kabel zu jedem einzelnen Heizungsventil verlegen. Einen Bus dagegen brauche ich sowieso (Präsenzmelder, Thermometer, Fensterkontakte, etc.pp).

Ich will auch nicht zyklisch Bus-Schaltbefehle absetzen, um alle paar Sekunden den Strom zum Stellglied ein- und auszuschalten. (Und auch dafür braucht es eine kleine Platine, spätestens wenn es 240V-Stellglieder sind.)

Folglich braucht es "vor Ort" etwas, das einen busgesteuerten PWM-Ausgang liefert, d.h. mindestens ein 1wire-Slave (kleiner atmega) und ein FET / ein solid-state-Relais. Die Idee liegt nahe, diesem vor-Ort-Teil gleich ein Raumthermometer nebst PID-Regelalgorithmus zu verpassen.

FHEM (und/oder was auch immer) ist bei mir für die Komfortfunktionen zuständig. Die Basis (Licht und Heizung) hat, wenn auch mit reduziertem Funktionsumfang, auch autark zu funktionieren.

[Prof. Dr. Peter Henning]

Genau 120 Tage nach dem letzten Post in diesem Thread beginnt die Heizperiode von Neuem - und die Frage kommt erneut auf, wie man intelligent sparen kann. Man kann die diversen angefangenen Ideen weiterführen und vielleicht doch mal das eine oder andere zum Tragen bringen.

Eine der Ideen aus dem letzten Winter war die gezielte Anpassung der beiden Parameter "Steilheit" und "Parallelverschiebung" der Heizkurve, um die reine Außentemperatursteuerung etwas zu verbessern. Hat irgendjemand dazu neue Ideen ?

LG

pah

[Thorsten Pferdekaemper]

Eine der Ideen aus dem letzten Winter war die gezielte Anpassung der beiden Parameter "Steilheit" und "Parallelverschiebung" der Heizkurve, um die reine Außentemperatursteuerung etwas zu verbessern. Hat irgendjemand dazu neue Ideen ?

Hi,
Ja, tatsächlich. Die Spam-Mails aus China fangen schon mit dem Weihnachtsgeschäft an...
Ich dachte, dass die Geschichte mit einer von der Außentemperatur abhängigen Heizkurve zumindest in diesem Forum hier so langsam als nicht mehr zeitgemäß betrachtet wird. Meiner Meinung nach fängt eine sinnvolle Regelung der Vorlauftemperatur bei den Ventilstellungen an. Die Außentemperatur kann man einfließen lassen, damit das System schneller reagiert. Ich denke aber nicht, dass das in einem einigermaßen gedämmten Haus wirklich viel bringt.
Gruß,
   Thorsten

[smurfix]

Ja, tatsächlich. Die Spam-Mails aus China fangen schon mit dem Weihnachtsgeschäft an...

So sehe ich das auch.

Mein diesbezügliches Projekt ist aktuell leider eingefroren, weil ich mich um die Firma kümmern muss.  Das Ziel ist aber nach wie vor dasselbe: pro Raum eine autarke Regelung, die die Ventilstellung zur Heizung kommuniziert, die daraufhin intelligent den Vorlauf einstellt und das wiederum den Ventilen sagt – damit die, die nicht schon am Anschlag sind, proaktiv agieren können.

Das Ganze funktioniert natürlich nur dann, wenn absolut überall elektronisch geregelt wird und nicht mit einem reinen Proportionalregler (der alte mechanische Heizungsthermostat) – erstens wegen der zu kommunizierenden Ventilstellung, aber auch weil die Dinger ohne korrekte Heizkurve+Hydraulikabgleich die Temperatur nicht halten können.

Sparpotenzial gibt es Einiges, insbesondere in einem Altbau wie meinem – mit schlecht gedämmten Heizungsrohren.    Je weniger Vorlauf, desto besser.

Eine heizungssteuernde Platine habe ich schon, 1wire und 24V liegt bei mir auch an jeder Heizung, es fehlt "nur" eine Woche Programmierung ... *Seufz*.

Das Ganze kann man natürlich auch anders lösen, thermische 230V-Stellglieder via KNX anzuschließen ist kein Hexenwerk, war aber bei mir wegen des Verkabelungsaufwands nicht angesagt.

Wie geht es bei mir weiter? Ich brauche eine/n Buchhalter/in, die/den muss ich einarbeiten, danach habe ich wieder mehr Zeit für das Projekt ...

[Thorsten Pferdekaemper]

Hi,

pro Raum eine autarke Regelung, die die Ventilstellung zur Heizung kommuniziert, die daraufhin intelligent den Vorlauf einstellt und das wiederum den Ventilen sagt – damit die, die nicht schon am Anschlag sind, proaktiv agieren können.
Das Ganze funktioniert natürlich nur dann, wenn absolut überall elektronisch geregelt wird und nicht mit einem reinen Proportionalregler (der alte mechanische Heizungsthermostat) – erstens wegen der zu kommunizierenden Ventilstellung, aber auch weil die Dinger ohne korrekte Heizkurve+Hydraulikabgleich die Temperatur nicht halten können.

Bis auf die Rückmeldung des Vorlaufs zu den Ventilen läuft das bei mir (und ich glaube auch bei ein paar anderen Forenmitgliedern) schon so. Ich mache das einfach mit Homematic-Ventilen und berechne aus dem Ventilstellungsgrad des "offensten" Ventils per PI-Regler (also das PID-Modul mit D=0) die Vorlauftemperatur.
Die Rückmeldung der Vorlauftemperatur an die Ventile geht bei Homematic-Ventilen nicht (soweit ich weiß). Ich bin mir auch nicht so sicher, ob das sinnvoll wäre, da ich damit ja wieder den Eingang meines Reglers direkt beeinflussen würde. Ich kann mir vorstellen, dass das nach hinten losgehen kann.
Das ganze geht jetzt in die dritte Heizperiode und funktioniert ganz gut. Nur in der Übergangszeit habe ich dann und wann mal ein Überschwingen, d.h. es wird möglicherweise ein bisschen zu kalt oder auch ein bisschen zu warm. Das liegt aber eher daran, dass ich bei meiner Heizung den Vorlauf nicht direkt steuern kann. Statt dessen gaukle ich meiner Heizung eine bestimmte Außentemperatur vor. Blöderweise glättet die eigentliche Regelung die Außentemperatur über mindestens zwei Stunden. Dadurch dauert es immer wieder eine Weile, das Teil aus dem "Sommerbetrieb" zu holen.
Gruß,
   Thorsten

[Prof. Dr. Peter Henning]

@Thorsten Pferdekaemper:

Das ist ein Missverständnis: es geht ja nicht darum, die statische Regelung durch die Außentemperatur zu benutzen. Sondern die Parameter dieser Regelung zu verwenden, um die Vorlauftemperatur zu beeinflussen - weil die meistens eben nicht direkt beeinflussbar ist.

Das geht natürlich auch, indem man eine Außentemperatur "vorgaukelt" - die Frage stellt sich, was sinnvoller ist. In meinem Fall beispielsweise geht das nicht, weil der externe Sensor des Systems gleichzeitig der DCF77-Empfänger ist und kombinierte Broadcast-Daten mit Temperatur und Datum auf den Bus sendet.

LG

pah

[Thorsten Pferdekaemper]

Das ist ein Missverständnis: es geht ja nicht darum, die statische Regelung durch die Außentemperatur zu benutzen. Sondern die Parameter dieser Regelung zu verwenden, um die Vorlauftemperatur zu beeinflussen - weil die meistens eben nicht direkt beeinflussbar ist.

Ach so. Also dann geht es eigentlich darum, wie man sozusagen eine bestimmte Heizanlage so "verarschen" kann, dass man im Endeffekt doch die Vorlauftemperatur regelt, auch wenn das eigentlich gar nicht vorgesehen ist.

[smurfix]

Ahso, das meinst du.

Bei meiner Heizung geht das mit der Vorlauftemperatur noch ganz traditionell – ich stecke einen Temperaturfühler in den Kessel (gekapselter DS1820) und klemme ein Halbleiterrelais parallel zur Temperaturregelung.

[Prof. Dr. Peter Henning]

Genau darum geht es - denn bei den modernen Steuerungen steckt zuviel Intelligenz drin, als dass sie die direkte Einstellung der Vorlauftemperatur zuließen.

Für das aktuell in Arbeit befindliche Buch suche ich deshalb noch etwas Input. Die meisten Heizkurven sind nämlich leicht gekrümmt ("Rechtskurve") - aber wie stark ? Wer seine Heizkurve(n) in der Bedienungsanleitung nachschlagen kann: Ich brauche 3 - 4 Paare von Außentemperatur/Vorlauftemperatur pro Heizkurve, um einen minimalistischen Fit durchzuziehen.

Und betreffend das Weihnachtsgeschäft: Das sind nicht die Chinesen, sondern eigentlich wollte ich das Buch zu Weihnachten draußen haben. Wird aber schwierig, denn ich bin gewaltig in Verzug. Und habe gerade das Heizungskapitel in Arbeit...

LG

pah

[smurfix]

bei den modernen Steuerungen steckt zuviel Intelligenz drin, als dass sie die direkte Einstellung der Vorlauftemperatur zuließen

Bei den Herstellern kommt niemand auf die Idee, dass man da zum Beispiel einen externen Wärmetauscher anschließen könnte (der Anwendungsfall "Schwimmbad" fällt mir dazu spontan ein) statt Heizkörpern?
Oder sonst eine Situation, die sich mit einem Außentemperaturfühler schwer abbilden lässt?

Zieht evtl. die Regelung mancher hypermodernen Heizung bereits die Ventilstellungen in Betracht – summarisch, d.h. über die Druckdifferenz an der Pumpe?
(Falls die intern verbaut ist oder mit der Heizung redet, versteht sich.)

[Prof. Dr. Peter Henning]

Über die Ideen der Hersteller kann ich nichts sagen, aber über den Ausbildungsstand der Heizungsbauer - die wären damit komplett überfordert.

LG

pah