Fußbodenheizung - Regelung über PulseWidthModulation

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Hallo Community,

ich setze IPS für unsere Heizungssteuerung ein. Im Forum wurde schon viel über die Trägheit / Ansprechverhalten der FBH diskutiert. Teilweise gibt´s auch interessante Ansätze. Für mich als „einfacher“ Anwender aber nicht verständlich.

Was habe ich vor:
Von den HMS100TF Sensoren bekomme ich alle ca. 5min einen Temperaturwert. Nun möchte ich durch ein Soll-/Ist-Vergleich die „Einschaltdauer“ des Ventils im Heizkreisverteiler bestimmen. D.h. bei einer Abweichung von -2,0°C = 100% Einschaltdauer, bei ca. -1,0°C nur 50% Einschaltdauer. Als Zykluszeit hätte ich mir 15min vorgestellt, also bei 50% PWM 7,5min eingeschaltet und 7,5min ausgeschaltet.

Hintergrund ist, daß ich den Zeitpunkt für´s Einschalten schon kenne, aber der Raum überheizt, wenn erst nach Erreichen der Solltemperatur wieder ausgeschaltet wird.

Also brauche ich ein einfaches Regelverhalten.

Die Ventile schalte ich über ein All3100 (TCP-IP Schaltgerät), bei dem ich leider keine XX_SwitchDuration Funktion habe.

Wer kann mir hier helfen, eine simple Flip-Flop Funktion zu programmieren.

Gruß aus dem sonnigen Süden der Republik

Max

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PWM bedeutet dass kurze Impulse in diesem Fall einen Motor steuerten. Beispielsweise wird eine feste, sagen wir 12 Volt, Spannung so schnell ein und aus geschaltet, dass sich ein Mittel von 6 Volt einstellt. Wird nun der Einschaltzeit zu Lasten der Ausschaltzeit verändert so stellt sich im Mittel eine Spannung von 8 oder 9 Volt ein. Damit kann man etwas regeln.

Wenn dein Stellmmotor 2 Minuten braucht um von ganz geschlossen auf ganz Offen zu fahren, dann kannst du ihn in diesem Zykus regeln. Du schaltest ihn so lange ein bis er zu 60% offen ist. Dann schaltest du ihn für sekunden ab bis er auf 40% steht. Um zu verhindern dass er wieder auf 0% fährt schaltest du ihn wieder ein und er fährt wieder auf. Das nennt man dann PWM.

Gruß,

Toni

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Hallo,

gut erklaert, Toni. Und eine solche Regelung wird im WIIPS heating Modul enthalten sein, mit dem dann das 1-Wire Heizungsset gesteuert werden kann.

Gruss Torro

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Hallo Max,

eine grundsätzliche Anmerkung: (vielleicht schon berücksichtigt)

Eine derartige Regelung sollte auch bei den weiteren Heizungskomponenten Berücksichtigung finden.

  1. Die Umwälzpumpe sollte Differenzdruckgesteuert sein, ansonsten schließen deine Ventile und die Pumpe zieht immer mehr Strom, um gegen einen höheren Leitungswiderstand gegenanzukommen.

  2. Sofern die Möglichkeit besteht, dass alle Ventile schließen, würde ich noch Integration der Umwälzpumpe in IPS in Betracht ziehen, zumindest als „Stromunterbrecher“.

  3. Sollten deine Räume deutlich überheizt werden, ist die Heizung (wenn witterungsgeführt) falsch eingestellt, da die Außentemperaturregelung zumindest ein deutliches überhitzen verhindern sollte.

Viel Erfolg

da ich auch eine FBH betreibe, würden mich deine Ergebnisse interessieren, wobei ich aufgrund der starken Trägheit einer FBH bisher mit einer absolut simplen AN/Aus Regelung recht gut fahre und die Überheizung ziemlich gering ausfällt. Bisher habe ich mich vor einer Regelung gescheut, da mann umfangreiche Raumcharakteristika erstellen müßte und am besten wohl ein PID Regler wäre, der aber zumindest in der Praxis wohl eher schwer in den Griff zu bekommen ist

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Hallo Max,

welche Art von Stellantrieb verwendest Du?

Ich kann mir nicht vorstellen, dass es sich bei Deinen Ventilen nur um reine „AUF“ / „ZU“ Typen handelt.

Normalerweise können Ventile für Heizungszwecke kontinuierlich verstellt werden.

Gruß
HJH

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… zur Info „unsere“ Fußboden Heizung ist fertig.
Leider ist das Thema zu komplex für ein einfaches „IPS-Fuzzy-Logik-FBH“ Modul …

MST

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@ HJH

Zitat: Normalerweise können Ventile für Heizungszwecke kontinuierlich verstellt werden.

Das mag für normale Heizkörper wohl richtig sein, bei einer FBH sorgt aber gerade der hydraulische Abgleich dafür, dass die Ventile entweder offen oder zu hast, soll heißen die Anlage wird aufgrund der berechneten Energieverbräuche der Einzelräume so eingestellt, dass in jeden Heizkreis eine definierte Durchflussmenge vorliegt, die auf den Raum abgestimmt ist. Hinzu kommt der „Selbstregeleffekt“ einer FBH, der eigentlich dazu führen soll, dass bei einer Witteurngsgeführten Heizung eigentlich alle Ventile immer offen sind und die Außentemperatur eine Überhitzung ausschließt.
So viel zur Theorie, ob gerade der hydraulische Abgleich immer vernünftig dirchgeführt wird ist die Frage.

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Hallo Community, erst mal vielen Dank für die rege Teilnahme und die Antworten.

Wir haben hier im Haus 48 Fußbodenkreise - teilweise bis zu 3 / Raum. Alle werden mit AUF/ZU Ventilen „gesteuert“

Ursprünglich waren auf der Süd- und Westseite Raumthermostaten eingebaut, die die Räume bei zunehmender Sonneneinstrahlung (wir leben im sonnigen Allgäu) und Aufheizung abschalten.

Die hatte die Konsequenz, daß die Umwälzpumpen das Wasser durch die noch offenen Heizkreise drückte, daß die teilweise schon gepfiffen haben.

Deshalb haben wir alle Räume mit HMS100 ausgestattet, die die Raumtemp erfassen.

Die konventionellen Heizungspumpen habe ich schon raus (2x 240W !!) und gegen 1 geregelte Pumpe ersetzt. Die läuft im Normalfall bei ca. 50% Leistung (ca. 70W). Das ganze funktioniert über Differenzdruck und echt super.

Um das Ansprechverhalten der Heizung zu verbessern, wurde die Vorlauftemperatur angehoben (4°K). Deshalb funzt es auch nicht mehr mit „nur hydraulischem Ausgleich“. Außerdem haben wir Büroräume in denen 2° kühler ist als in den Wohnräumen. Außerdem sind dort auch andere „Aufenthaltszeiten“, was über die normale zeitabhängige witterungsgeführte Vorlaufsteuerung nicht möglich ist.

Soviel zur Erklärung. Jetzt aber noch mals zu meiner Frage:

Ich stelle mir eine simple Regelung vor. Meßzyklus alle 10min (könnte ich ja triggern) (da das Ventil schon 3min für Auf- und 3min für Zu-Fahren braucht). Jetzt würde ich die Soll- und die Ist-Temperatur mit einander vergleichen. Ist die Abweichung z.B. 2°K dann möchte ich das Ventil 10min (100%) öffnen. Ist die Abweichung nur 0,5°K dann soll das Ventil nur 3min (von 10min = 30%) öffnen. So stelle ich mir vor, daß das Regelverhalten angepaßt werden kann.

Leider kann ich diese Denkweise nicht in einem vernünftigen Skript umsetzen. Ich müßte eine Variable zeitgesteuert verändern, aber wie. Wie gesagt, als Aktoren setze ich auch EIN-/AUS-Geräte ein.

Hoffe die Fragestellung ist verständlich.

Gruß Max

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Hallo Max,

nur ganz kurz dazu, WIIPS wird ein Heizungsmodul erhalten, welches ich derzeitig programmiere. Die von Dir aufgezeigte Regelung werde ich da mit vorsehen, es wird auch eine Regelung der Vorlauftemperatur und weiteres integriert. Alles wird aber am Anfang noch nicht bereit stehen.

So, bin wieder im PHP Rausch, und weg…

Gruss Torro

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Hallo max,

wir haben in unserem Haus auch komplett FBH, allerdings nur 10 Kreise. Wofür braucht man 48 Kreise? Habt ihr ein Hotel?

Wir verwenden auch diese typischen auf/zu Ventile. Diese arbeiten thermisch indem Wachs leicht erhitzt wird und dadurch das Ventil geöffnet wird. Dauert so ca. 2-3 Minuten. Ich denke das sie die, die du meinst?

Zur Zeit werden diese noch nicht über IPS gesteuert. Jeder Raum hat noch seinen eigenen digitalen Raumregler der Fa. Stuhl. Diese Regeln die FBH über PWM mit einer Pulsweite von 15 Min., genau wie du es oben schon geschrieben hast. Bedeutet, wird nur 50% Heizleistung benötigt ist das Ventil 7,5 Min. auf und 7,5 Min. geschlossen.
Das ganze funktioniert erstaunlich gut und die Temperatur bleibt sehr stabil im Raum.

Somit denke ich, das dein Lösungsansatz gar nicht schlecht ist. Wenn ich meine FBH an IPS anschliesse, würde ich genau dort ansetzten.

Gruß,
Doc

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lt. EneV ist ja eine Einzelraumregelung bei FBH vorgeschrieben.

Mittlerweile gibt es auber auch stimmen aus den Fachbereich die diese überflüssig finden wenn:

  1. Ein Korrekter hydralischer abgleich gemacht wurde (wer hat den schon)
  2. DIe FBH über einen eigenen Mischerkreis mit AT-Regelung geregelt wird.

Was meint ihr dazu??

Ein Hydraulischer Abgleich ivm. ERR bringt mea nach nix, da dieser ja nur für einen Betriebspunkt durchgeführt werden kann, und dieser sich ja bei ERR ständig ändert.

Braucht man eine ERR Wirklich - oder ist es nur Nice to have??

Nachdenkliche grüße,

Thorsten.

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Hy Doc,

nein kein Hotel, aber Geschäftshaus - ich wohne im Büro oder arbeite zu Hause - egal wie man das sieht - es kommt das gleiche raus !

Danke für die Info, daß der Ansatz schon mal paßt. Das heißt die Regler haben eine Totzeit von 15min ? Anschließend wird gemessen und die Einschaltdauer der Ventile x/15tel berechnet. Wenn ich aber das Script mit „IPS_Sleep“ stoppe, stoppen alle anderen Skripte doch auch - oder ?

Mein Problem ist, daß ich nicht weiß, wie ich diesen Ansatz in ein Skript bekomme. Kann mir hierzu jemand einwenig helfen.

Gruß Max

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Hallo Thorsten,

man(n) (ich) brauche diese, da wir nicht nur unterschiedliche Nutzungszeiten, sondern auch noch unterschiedliche Temperaturen haben. Bei Sonneneinstrahlung auf der Süd-/Westseite (viel Glas) gehen die Temperaturen mal locker auf 26/27°C - auch im Winter. Wenn jetzt hier noch eine träge FBH dazu kommt, wird unerträglich.

Das ist auch das Regelungsproblem, wenn wir die FBH im Raum erst nach Erreichen der Solltemperatur ausschalten, ist noch so viel Energie im Fußboden, daß dieser noch satt nachschiebt. Das möchte ich vermeiden.

Sonst würde ich mir den Stress nicht machen.

Es geht hier nicht mehr um Öleinsparung, da haben wir durch unsere Zeiten- und Ein/Aus-Steuerung schon richtig viel erreicht, sondern um den Komfortgewinn.

Gruß

Max

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Würde ich evtl. noch etwas genauer machen, heisst:

jede Minute die Ist Temperatur messen, daraus dann die Stellgröße ermitteln z.B. 50%, dann vergleichen wieviel von diesem 15Min. Zeitfenster das Ventil schon geöffnet war und dann nur noch den Rest der Zeit also max. 7,5 Min. öffnen.
Waren die 7,5Min schon um, Ventil zu. Benötigst du nach einer weiteren Minute evtl. 80%, kannst du die Restzeit wieder nutzen.

Ich denke, so kannst du noch genauer deine Wunschtemperatur halten.
Übrigens ist bei meinen digitalen Einzelraumreglern diese Zeit (15Min) einstellbar und stand default bei 10Min. Mit 15 Min. habe ich die besten Ergebnisse erzielt.

Doc

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Hallo Doc,

kannst Du mir dafür einen Programm-Ansatz bringen? Ich weiß nicht, wie ich an dem Problem anfangen soll. Gibt´s eine interne Zeit, die mitläuft oder muß diese als Variable definiert werden ?

Gruß Max

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Ich würde einfach ein Script jede Minute ausführen, was sich die Temperatur holt, den Stellwert berechnet und evtl. auch die Schaltminuten in eine Variable schreibt, genau so wie den Stellwert usw., man weiss ja nie, in welchen Script der noch benötigt werden könnte.

Es gibt bestimmt noch bessere Ansätze, vielleicht können dir die Berufsscripter hier im Forum noch andere Ansätze dazu geben.
Ich besitze leider auch nur einige Grundkenntnisse in PHP.

Gruß,
Doc

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Hallo!
Ich regele schon seit Jahren Fussbodenheizung und auch Heizkörper mit PWM Regelung:
Hier sehr gut beschrieben:(Ist zwar EIB-Bus aber das Prinzip ist das selbe)
http://www.gira.de/cont_datenpool.phtml?ArtNrQV=1018&Y=3&LL=10

Schönen Tag noch:)
Egon

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Was ist der Unterschied (bessere Lösung) für eine Heizungssteuerung? PWM oder PID-Regler?

Ich spreche nur von Softwarelösungen. Stellantrieb an der Heizung kann nur AN/AUS. Temperatursensor liefert aktuelle Temperatur.

PID-Regler:
Temperatur messen alle x Minuten, Stellwert ermitteln (PID-Wertberechnung). Stellantrieb AN oder AUS stellen bis zum nächsten Messzeitpunkt, dann wiederholen.

PWM:
Temperatur messen alle x Minuten, Stellwert ermitteln (z.B. über Temperaturdifferenz zu Stellwert Tabelle) und mit dem berechneten Stellwert den PWM setzen (z.B. 50%). Der Unterschied, die PWM-Steuerung läuft asyncron vom Messen. Z.B. alle 10 Minuten messen, aber innerhalb der 10 Minuten ist durch PWM alle 2 Minuten das Ventil 5x AUF und ZU gegangen, da auf 50% gestellt beim letzten Messpunkt.

Beim PID-Regler könnte man noch eine Hysterese mit einbauen, so dass er nicht bei geringen Änderungen in Schwingungen kommt. Beim PWM wäre das in der Temperaturdifferenz zu Stellwert Tabelle „eingebaut“.

Was ist die gängigste Methode? Vor- und Nachteile?

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Hallo Einsteiger!

Also: Der „PID-Regler“ gibt eine Stellgrösse Y aus. ( 0-100% )

Auf Grund dieser durch die PID Parameter (P-Anteil, I-Anteil,D-Anteil)berechneten Stellgrösse wird das Ventil Auf_Zu gefahren.

Am besten noch eine Abfrage machen wann das Ventil immer zu oder auf sein darf:
Ist die Stellgrösse z.B. kleiner als 10% bleibt das Ventil immer zu.
Ist die Stellgrösse z.B. grösser als 80% bleibt das Ventil immer auf.
Damit wird unnötiges öffnen-schliessen verhindert.

Ich habe bei meinen Ventilen auch eine Zykluszeit von 15 Min. ,hat sich sehr gut bewährt-auch bei 2 Räumen mit Heizkörpern.

Viel Spass noch mit IPS.:slight_smile:
Egon

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Hallo Einsteiger,

zur Klarstellung:

  • PID ist ein Regler.
  • PWM hat mit Regelung überhaupt nichts zu tun. Mit PWM (Pulsbreiten Modulation) bezeichnet man ein Verfahren zur Aufbereitung der Stellgröße. Das Verhältnis von Pulsbreite zur Pulsperiode repräsentiert hier einen analogen Wert im Bereich von 0…1, wobei der Wert 0 ein geschlossenes und 1 ein geöffnetes Ventil bedeutet. Durch geeignete Taktung kann man so beliebige Zwischenwerte erzeugen.

PWM ist häufig Bestandteil eines PID-Reglers. Der Regler ermittelt die Stellgröße und nutzt das PWM-Verfahren um diese auszugeben.

PID und PWM sind folglich überhaupt nicht miteinander vergleichbar.

Nachtrag:
Deine Fragestellung ist etwa vergleichbar mit folgender:
Wie komme ich besser von A nach B: mit einem Auto oder mit einem Reifen? :wink:

Gruß
HJH