Regelparameter für Fussboden Thermostat bestimmen

[wkrug]

Besser wäre wenn du die Thermostate gegen (selbst konstruierte) mit kleiner Schalthysterese austauscht.

Das ist dann nur eine Frage der Software.
Lass mich mal mit meinem Ansatz ein wenig messen.
Wenn's denn nicht geht kann ich das Programm ja auf einen Zweipunktregler mit kleiner Schalthysterese umproggen.
Das dürfte kein größeres Problem sein.
Die Anzeige hat eine Auflösung von 0,1°C.
Durch den A/D Wandler ( 10 Bit ) und Oversampling komm ich auf 0,2 bis 0,3°C Auflösung.

[Besserwessi]

Welche Temperatur bzw. welche Temperaturen werden denn von dem Regler eigentlich gemessen, bzw. können gemessen werden. Einfach nur mit der Lufttemperatur wird das sehr schwer eine gute (d.h. schnelle) Regelung hin zu bekommen. Welche Temperaturen man ohne Großen Aufwand (Kabel) messen kann, hängt auch davon ab wo der Regler bzw. das Ventil sitzt. Die Temperatur am Ventil wäre schon ein kleiner Fortschritt.

[wkrug]

Die Fussbodenheizung ist im 1. Stock.
Das Seuerventil sitzt im EG.
Die Temperatur kann leider nur im Raum gemessen werden.

[Besserwessi]

Mit nur der (Luft)-Temperatur im Raum wird es mit der Regelung schwer. Die Fußbodenheizung ist halt üblicherweise recht träge (Zeitkonstante eher so im 4 Stunden Bereich) und mit variabler Vorlauftemperatur ändert sich dann auch noch die Wirkung des Ventils und damit effektiv die "Verstärkung". Wenn man dann passende Parameter für den Winter (relativ hohe Vorlauftemperatur) hat, kann man mit vielleicht etwas schneller als die Zeitkonstante des Systems werden - das könnte so gerade noch gehen. Es ist aber abzusehen, dass es bei relativ warmen Wetter wo nur gerade so geheizt werden muss dann deutlich langsamer und damit eher nicht brauchbar wird. Da ist dann die Regelung für das ganze Haus, einfach nur über die Außentemperatur ggf. noch besser.

Auch wenn man die Temperatur nur im Raum messen kann, könnte man noch einmal direkt am Boden und einmal die Luft in z.B. 1,5 m Höhe messen.

[witkatz]

Zu beachten ist auch die Totzeit.
Wenn Totzeit der Regelstrecke > Tn des Regler-I-Anteils, dann wird die geschlossene Regelung instabil und schwingt.

[wkrug]

Mit nur der (Luft)-Temperatur im Raum wird es mit der Regelung schwer. Die Fußbodenheizung ist halt üblicherweise recht träge

Das habe ich vor dem Verfassen dieses Post's als großes Problem erkannt.
Ich dachte eventuell hat ja hier im Forum schon jemand eine Lösung dafür gefunden.
Willi ( WL ) hat ja auch eine funktionierende Lösung realisiert.
Allerdings benutzt er einen normalen 2 Punkt Regler mit sehr kleiner Schalthysterese.
Sollte das mit der reinen I Regelung nicht funktionieren, werd ich das so auch mal testen - Ich hab ja vollen Zugriff auf die Software des Thermostats.

Ein hier oft vorgeschlagener P Regler wird - meiner Meinung nach - wegen der veränderlichen Vorlauftemperatur nicht bzw. nur mit sehr geringen Regelanteilen funktionieren.
Denn dazu müsste die Vorlauftemperatur, sowie der Druck in der Vorlaufleitung, sowie der Anteil der Fremdwärme ( Sonneneinstrahlung ) konstant sein bzw. sich in engen Grenzen bewegen.
Ist ja alles nicht der Fall.

Lasst es mal ein wenig kälter werden, dann kann ich von meinen 2 Loggern Daten liefern und wir können dann die Ergebnisse hier weiter diskutieren. Und dann gucken an welchen Regelschrauben zu drehen ist.

Mir ist auch klar, das nur durch Auswechseln eines Thermostats keine energetisch optimale Lösung erreicht werden kann.
Trotzdem erhoffe ich mir eine Verbesserung = gleichbleibende Raumtemperatur.

[schorsch_76]

Es gibt doch diese Regler welche man direkt an der Heizung anbringt und die Temperatur einstellt. Wie machen den die das? Muss ja auch eine Regelung sein. Evtl. haben die nur eine einfache PI Strecke drin mit großem P und kleinem I.

Ich hab so ein Ding zuhause und die Temperatur passt immer. Hab nur keine Ahnung was für eine Regelung dahinter steht. Es braucht schon seine Zeit, wenn ich das Ding anstelle bis die Temperatur passt. Habe aber noch nie aufgepasst wie lange das braucht.

[wkrug]

Es gibt doch diese Regler welche man direkt an der Heizung anbringt und die Temperatur einstellt.

Wenn Du normale Heizkörper hast meinst Du vermutlich Thermostatköpfe.
Bei den mechanischen ist da in einer Kammer ein Gas, das sich bei Temperaturerhöhung ausdehnt und somit das Ventil zumacht wenn es warm genug ist. Mit dem Drehknopf veränderst Du den Abstand der Kammer zum Ventil und damit die Wunschtemperatur.
Bei der elektronischen Variante dürfte da ein kleiner Stellmotor drin sein.
Da ein Heizkörper sehr schnell reagiert funktioniert das hier auch problemlos.

Bei einer Fussbodenheizung sieht das dann anders aus, weil die halt bis zu 3 Stunden braucht um von "kalt" auf die gewünschte Temperatur aufzuheizen.
Schaltet dann das Ventil ab wird immer noch Wärme aus dem aufgeheizten Boden nachgeliefert und das Sytem neigt zum schwingen.

[Besserwessi]

Ein 2 Punkt Regler kann die lange Zeitkonstante und ggf. Totzeit auch nicht besser vertragen als ein voller PID-Regler. Von daher würde ich da nicht zu viel Hoffnung haben.
Ohne zusätzliche Information wird es halt sehr schwer. Das Problem ist halt, das man ein langsames System hat, das wegen der variablen Vorlauftemperatur auch noch variabel ist. Wegen der Variabilität kann das System nur bei hoher Vorlauftemperatur einigermaßen schnell reagieren. Die einzige Hoffnung wäre da noch, wenn das System als ganze, also auch die Störungen etwa durch die Sonne oder Lüften so langsam sind, dass man gar nicht schnell regeln muss.

Mit Information über die Vorlauftemperatur (ggf. auch bei der Heizungsanlage mehr oder weniger konstant hoch einstellen - man müsste dann aber alle Räume einzeln regeln) könnte man ggf. mit einem genau eingestellten PID Regler (ggf. auch als PD-Regler) eine gute Regelung erhalten. Das könnte eventuell auch ein 2 Punktregler sein (auch wenn ich nicht glaube das man das gut hinbekommt, denn das entspricht weitgehend einem PI Regler) - auch beim 2 Punkt Regler sind die optimalen Parameter von der Vorlauftemperatur abhängig. Ein selbstlernender Regler wäre im Prinzip möglich, wenn sich die Vorlauftemperatur nur sehr langsam (also eher über Wochen als Tage) ändert - das schätzt der Regler halt aus dem Regelverhalten die Vorlauftemperatur.

Besser wäre wohl noch die Messung der Bodentemperatur: Das System ist dann 2 geteilt und nur der innere Kreis wäre von der variablen Vorlauftemperatur und der ggf. nichtlinearen Kennline des Ventils betroffen. Auch dann wird es aber noch keine ganz einfache Regelung.

[wkrug]

Es sind ja nun mal schon 1 1/2 Monate ins Land gegangen.
Leider war es zum echten Testen noch nicht kalt genug.
Trotzdem mal ein Zwischenbericht.
Die Auf/Zu Zeiten damit sich das Ventil in der gewünschten Lage hält haben sich mit 46,8 zu 53,2% ergeben.
Als Regelparameter laufen zur Zeit 3,5%, zusätzliches Öffnen bzw. Schließen, pro 1°C Temperaturabweichung.
Die Regelventile brauchen 180 Sekunden zum Öffnen bzw Schließen ( lt. Datenblatt ).
Es gingen im Prinzip noch höhere Prozentwerte, allerdings ist die Vorlauftemperatur bei den derzeitigen Aussentemperaturen noch nicht sonderlich hoch.
Ich denke mal, das die Regelung bei kälteren Aussentemperaturen stärker reagieren wird, drum lass ich es vorerst mal so.

Log's schieb ich in den nächsten Tagen mal nach.
!!Edit
So hab nun mal ein Log.
Die Aussentemperatur war dabei so um die 5°C. Die Solltemperatur bei 23,5°C.
Der erste Wert gibt die gemessene Raumtemperatur, der zweite die berechnete Öffnung des Ventils und der dritte Wert die Öffnungs und Schließintervalle an. Eine Zeile sind 5min.
Ich hab Controllerintern mit INT gerechnet, das also Nachkommastellen dabei untergehen.

=~=~=~=~=~=~=~=~=~=~=~= PuTTY log 2014.09.06 10:40:26 =~=~=~=~=~=~=~=~=~=~=~=
22,6;12;3
23,2;13;1
23,5;13;0
23,6;13;0
23,6;13;0
23,7;13;0
23,7;13;0
24,2;11;-2
24,2;9;-2
24,4;6;-3
24,2;4;-2
23,6;4;0
23,6;4;0
23,6;4;0
23,8;3;-1
24,1;1;-2
24,1;0;-2
23,8;0;-1
24,1;0;-2
23,7;0;0
23,6;0;0
23,6;0;0
23,7;0;0
23,6;0;0
23,6;0;0
23,6;0;0
23,6;0;0
23,6;0;0
23,7;0;0
23,6;0;0
23,6;0;0
23,6;0;0
23,6;0;0
23,6;0;0
23,6;0;0
23,6;0;0
23,6;0;0
23,6;0;0
23,6;0;0
23,6;0;0
23,6;0;0
23,6;0;0
23,6;0;0
23,6;0;0
23,6;0;0
23,5;0;0
23,6;0;0
23,6;0;0
23,6;0;0
23,6;0;0
23,6;0;0
23,6;0;0
23,6;0;0
23,6;0;0
23,6;0;0
23,5;0;0
23,6;0;0
23,5;0;0
23,5;0;0
23,6;0;0
23,4;0;0
23,4;0;0
23,5;0;0
23,6;0;0
23,5;0;0
23,6;0;0
23,5;0;0
23,6;0;0
23,6;0;0
23,6;0;0
23,4;0;0
23,3;0;0
23,4;0;0
23,3;0;0
23,6;0;0
23,4;0;0
23,6;0;0
23,3;0;0
23,4;0;0
23,6;0;0
23,2;1;1
23,5;1;0
23,6;1;0
23,6;1;0
23,6;1;0
23,6;1;0
23,6;1;0
23,6;1;0
23,6;1;0
23,6;1;0
23,6;1;0
23,6;1;0
23,6;1;0
23,6;1;0
23,6;1;0
23,6;1;0
23,7;1;0
23,7;1;0
23,6;1;0
23,9;1;-1
23,6;1;0
23,7;1;0
23,6;1;0
23,6;1;0
23,6;1;0
23,6;1;0
23,6;1;0
23,6;1;0
23,6;1;0
23,6;1;0
23,6;1;0
23,6;1;0
23,6;1;0
23,6;1;0
23,6;1;0
23,6;1;0
23,6;1;0
23,6;1;0
23,6;1;0
23,6;1;0
23,6;1;0
23,6;1;0
23,5;1;0
23,6;1;0
23,6;1;0