Arduino Heizungssteuerung

Hallo zusammen,

ich hätte folgende Frage:

Ich versuche eine elektrische Fußbodenheizung zu steuern / regeln
Hierzu verwende ich Relais mit denen ich die Heizung ein und aus schalte
Als Auswertung habe ich einen Temperatursensor ds18b20.

Ist das mit dem Arduino möglich eine solche Regelung durchzuführen. Ich habe da eher Bedenken bei der Heizkurve etc. Gibt es hierzu Referenzprojekte?

Danke vorab.

LG

Da das System sehr träge ist, genügt eine einfache Zweipunktregelung.
Wen oberer Sollwert erreicht ist -> ausschalten. Wenn unterer Sollwert unterschritten wird, einschalten.
Zwischen beiden Sollwerten sollte eine Differenz von 2...3 °C (Hysterese) sein.
Die genauen Werte musst Du für Dein System experimentell ermitteln.

Gruß Tommy

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Hallo Maxi

Heizungen sind träge und schwer zu regeln. Du kannst versuchen, eine simple 2-Punkt Regelung umzusetzen, das dürfte am stabilsten funktionieren.
Heizungssteuerungen im Haus funktionieren meist mit einem Aussensensor der über eine simple Umrechnung die Verlauftemperatur anahnd der Aussentemperatur einstellt.
Wenn du die Temperatur wirklich regeln willst, wird es schwierig, weil Heizungen Systeme 2er oder 3er Ordnung sind und die sind sehr schwer beherrschbar und neugen stark zum Schwingen.

Vielleicht hättest du Chancen mit einem selbstlernenden PID-Regler, aber das dürfte ziemlich komplex werden.

Hallo.

Ich denke auch eine einfache Thermostat Funktion (ein/aus mit Hysterese) sollte reichen
Ein ähnliches Thema gab's vor einiger Zeit schon mal #21

Heinz

Bei einer elektrischen FBH?
Im Gegensatz zu einer Wasser betriebenen, ist die doch richtig flink.
(Vorausgesetzt, das nicht nur 1m² in einem 10m² Bad beheizt wird)

Muss die Regelung morgen laufen? Das wäre schlecht. Ich würde mit drei Temperaturfühler arbeiten. Aussentemperatur, Bodentemperatur (als Ersatz für Vorlauftemperatur), Raumtemperatur. Aber das ist kein Projekt das morgen läuft. Ich hoffe dass du diese Steuerung noch nicht jetzt brauchst.
Dann je nach Aussentemperatur eine bestimmte Bodentemperatur halten und schauen wie sich die Raumtemperatur entwickelt. Je nach dem, ob sich die Raumtemperatur nach unten, langsam nach oben, oder schnell nach oben bewegt, kann man davon dann lernen und entsprechend nachregeln. Wieder Warten was passiert, aus dem Ergebnis wieder lernen, nachregeln. Mit Nachregeln meine ich, die Bodentemperatur heben oder senken.
Man kann natürlich von einer bestehenden Bodenheitzung Grundwerte entnehmen. Also Aussentemperatur messen, Bodentempertur messen, Raumtemperatur Protokolieren. Dass man ein paar Grundpfeiler hat, auf die man aufbauen kann. Sowas würde ich gerne mal angehen :slightly_smiling_face:

So würde ich die Kurve automatisch entstehen lassen. Wie das funktioniert, das ist nur in meiner Vorstellung. Ob es funktioniert, ich denke es muss gehen. Das beste wäre wohl als Lernobjekt eine Hundehütte im Garten :smiley:

etwas mehr Input wäre schön.
was wird beheizt?
Welche Leistung?
Wo ist der ds18B20 verbaut?

Annahme 1: Es soll in einem Bad der Fußboden im Bereich vor dem Waschbecken erwärmt werden.
Abhängig von der Leistung ist das ein sehr träges System. Braucht wahrscheinlich gar keine Regelung. Eine langsame PWM (im Minutenbereich) und ermitteln, welche Leistung du brauchst, um die gewünschte Wärme zu erreichen. Ggf kannst du eine Startphase mit voller Leistung implementieren. Temperatursensor ist nicht nötig.

Annahme 2: Fußbodenheizung zur Raumheizung. Hier wirst du zwei Sensoren brauchen: einen, um die Temperatur des Fußbodens zu regeln, der sollte im Estrich eingegossen sein. Und einen zur Messung der Raumtemperatur.

Also: was genau willst du regeln?

Was genau soll den eine Heizkurve bei einer elektrischen FBH bewirken? Die Heizkurve legt in der Regelung des Wärmeerzeugers fest, welche Vorlauftemperatur benötigt wird um die Räume auf die gewünschte Solltemperatur zu bringen. Dadurch moduliert die Leistung pro m².
Wie willst du das bei einer elektrischen FBH machen? Diese muss immer mit 230V betrieben werden.
Mach es nicht zu Kompliziert, ein einfachen Zweipunktregler (AN/AUS) reicht doch aus. Da sie sehr flink im Regelverhalten ist.

Liege ich da falsch in meiner Meinung daß die maximale Fußbodentemperatur 37°C betragen darf?
Grüße Uwe

Ja, das were gut. Bodensensor im Boden eingelassen.

Darüber läufst Du schneller :wink:

Wobei man sich mit normalen Mitteln schon sehr viel Mühe geben muss, um einen realen Fußboden (nicht eine punktuelle Stelle) über 37°C zu bekommen.

Gruß Tommy

Ich habe gerade Bodentemperatur 27 Grad, Raumtemp. 23,5 Grad. Das ist so ein Kontaktloses Messgerät. Vielleicht sollte man bei der Bodentemp. noch ein Grad drauflegen, weil das Ding eher ein Grad zu wenig anzeigt.

Franz

Ja du liegst falsch, nach DIN darf die max. Oberflächentemperatur einer FBH 29°C im Aufenthaltsbereich, 33°C im Bad und 35°C in der Randzone liegen.

Guten Morgen,

Herzlichen Dank für die schnellen Antworten.
Ich habe Sensoren im Boden sowie Raumtemp. Sensoren. Ich werde das einfach mal mit einer "einfachen" Zweipunktregelung versuchen und berichten wie es sich verhält.

LG

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Ich denke man sollte noch einen Faktor berücksichtigen, nämlich die Zeit wie lange soll die Heizung in Sekunden oder Minuten im Fussboden eingeschalten werden. Es ist doch so das der Fussboden ja auch den Raum mit heizen soll aber eben nicht überhitzen soll. Im Grunde reichen doch zwei Regelkreise einer der den Temperatursensor im Fussboden abfragt und einer der die Raumtemperatur abfragt und mit einem Sollwert der Raumtemperatur vergleicht. Diese Regelung trifft aber nur zu wenn die Fussbodenheizung die einzige Heizung im betr. Raum ist. Existiert noch eine Zweitheizung im Raum, muss die Regelung in der Lage sein, beide Systeme zu Regel bzw. zu überwachen und aber auch getrennt voneinander. Ich gehe aber davon aus, daß hier nur eine elektrische Fussbodenheizung überwacht werden soll. Das kann man schon mit einem einfachen ESP 8266 oder mit dem fast baugleichen ESP32 und ein paar Temperatursensoren und Relais hinbekommen. Die Frage ist wie oder wo sollen die Werte der Heizung angezeigt und geregelt werden( welches Endgerät ). Oder sollen die Werte im Raum auf einen Display angezeigt und eingestellt werden? Ich habe da mehrere Ideen dazu.

Das ist genau richtig. Aber nicht ganz leicht umzusetzen. Die Raumtemperatur müsste dann den Sollwert für die Fussbodentemperatur beeinflussen. Aber diese Beeinflussung müsste die Trägheit des Raumes mit in Betracht ziehen und in der Lage sein, Störungen (offenes Fenster, offene Türe) raus zu filtern.

Das ist der Grund, wieso Zentralheizungen in Häusern oft die Raumtemperatur gar nicht messen sondern nur die Vorlauftemperatur der Heizung in Abhängigkeit von der Aussentemperatur in einer oft linearen Abhängigkeit steuern. Bei einem Ölbrenner existieren dann 2 Kreise. Der 1. ist der Kesselkreis, welcher meist über eine sinple 2-Punkt Regelung gesteuert wird. Dann kommt der Mischer der dem Rücklauf des Heizungswassers eine gewisse Menge heisses Wasser aus dem Kesselkreis beimischt um die Vorlauf-Temperatur auf den durch den Aussensensor bestimmten Sollwert zu bringen.
Moderne Heizsysteme sind heute etwas schlauer, was die Einstellung der Sollwerte für Vorlauf und Kesseltemperatur betrifft, arbeiten aber Grundsätzlich weiter nach diesem Prinzip. Der Grud dafür ist relativ simpel: fast alle anderen Lösungen neigen zum Schwingen und sind nur durch individuelles Parametrisieren jeder einzelnen Installation zu stabilisieren (ja, es gibt Regler die ihre Regelparameter selber ermitteln können. Ich weiss nicht, ob dies in Heizungssteuerungen zum Einsatz kommt).

Hallo,
Grundsätzlich wird das in Regelkreisen häufig genutzt. Es kann sich um einen PID Regelkreis für die Raumtemperatur handeln und unterlagert ist ein zweiter Regelkreis oder eine Begrenzerstufe mit der Bodentemperatur als Istwert.

Heinz

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Wieso muss die RT die BT beeinflussen? Das ist doch unvollständig.
Es gibt doch nur zwei Größen:
Bedingung 1:
Boden > 29°C - Abschalten
Boden < 26°C - Einschalten

Bedingung 2:
Luft > 24°C - Abschalten
Luft < 21°C - Einschalten

Dafür gibt es mehrere Verfahren:
Zwang 1 muss:
Wenn Boden > 29° abschalten.

Zwang 2 soll:
Wenn Luft > 24°C abschalten

Variante 1:
Wenn Boden < 26°C einschalten
#kann zum schwingen neigen, basierend auf Luftsensor

Variante 2:
Wenn Luft < 21°C einschalten
#neigt zum schwingen, basierend auf Bodensensor

Variante 3:
Wenn Boden < 26°C UND Wenn Luft < 21°C einschalten
#Es schwingt nicht

Alles andere, was jetzt dazwischen ist, muss mit einer Zeitbasis abgebildet werden.

Das machen GasHeizungen auch. :wink:

Naja, so schwer ist Fuzzy nicht.
Ermittlung des Wärmebedarfs und dem entsprechende Heizkurve.

Das hier ist ein Einzelraum, der zudem auch noch unterschiedliche Heizprofile und keine weitere Bezugsgröße (Aussentemperatur) hat.
Da braucht es sowas nicht :wink: - Zudem müsste die Heizleistung irgendwie geregelt werden können... Ausser ein/aus.

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Ok, guter Einwand. Funktioniert wahrscheinlich gut, solange die Trägheit des Raumes deutlich grösser ist als jene des Bodens.
Meine Idee war eher, eine Bodentemperatur zu finden die, wenn sie einigermassen Konstant gehalten wird, die Raumtemperatur auf dem gewünschten Wert hält. Da habe ich wohl zu kompliziert geplant.

Ok. Mag es auch geben. Usere Gasheizung regelt den Brenner offenbar über einen recht weiten Bereich (Ölbrenner sind schwerer Regelbar und beherrschen oft nur eine oder 2 Leistungsstufen). D.h. der Brenner ist eigentlich dauernd in Betrieb.

Elegant wäre natürlich ein self tuning PID und eine Phasenanschnittsteuerung die die Leistung der Heizung stufenlos regelt :slight_smile: #overengineering :nerd_face:

Naja, das ginge schon, wenn Du zwei Dinge betrachtest. Als erstes braucht es eine an beide Bedingungen (Trägheit und Fläche des Boden, sowie Trägheit und Volumen der Luft) angepasste Heizfläche.
Die widerum muss dann modulierbar sein, damit es eben nicht zum schwingen kommt und Du auch unterschiedliche Profile fahren kannst.

Damit sind wir wieder bei fuzzy.

[OT]
Oh, es gibt schon seit Jahren modulierende Ölbrenner.
http://www.bosy-online.de/Modulierende%20Oel-Brennwertkessel.htm

Und ich hab hier noch ne (Buderus G124) NT-Gasheizung, die ich Dank meiner Kinder, die mir einen Arduino in die Hand gedrückt haben, seit Jahren an nen Pufferspeicher getackert habe und deren HS3220 nur noch Hülle ist.

Ich hoffe, das ich es noch schaffe das bis Weihnachten umzuschreiben und vor allem auch in Gehäuse zu stecken... dann stell ich das mal vor...
[/OT]

Na mit irgendwas muss der Arduino beschäftigt sein :slight_smile:
Ich schau die Tage mal, ob ich bei mir nicht noch sowas als Gerüst habe...