Regulace Loxone

   Dobry den pane Valter, nasel jsem si vaše stránky a procital jsem si vaší Listárnu. Řeším svoje teplovodní podlahové topení a elektrokotel v domě.
Mám podlahovku jak v přízemí, tak v patře. Plocha je cca 185m2.
   V domě je rekuperační jednotka Nilan Compact s instalovaným elektrokotlem od Kopřivy 9 kW odstupňovaný po 4,5 kW a 9 kW. Vzhledem k tepelným ztrátám cca 2,75 mi kotel i na 4,5 kW silně cykloval a vypínal se kotlovým termostatem.
   Dum je z 300mm Porothermu, zatepleny 250mm šedého polystyrenu. V podlaze je 200mm polystyrenu, na stropě je nafoukáno 600mm vaty, okna jsou trojskla Ug 0.5 nebo 0.6 uz nevim :-).
   V domě je inteligence od Loxone, takže jsme rozdělili jednotlivé patrony dle fází a kotel může pracovat na 1,5 kW (1. fáze), 3 kW (2 fáze) a 4,5 kW (3. fáze), vice asi nebude potřeba dle už zkušenosti s vytopením.
   Hysterezi mam nastavenou oproti požadované teplotě 22 na 0.2 stupně a tedy kotel začne topit od 21,79 do 22,2, protože zatím nejde nastavit hysterezi jen směrem dolu, ale musí jít i nahoru, ale to asi nevadí.


   Nyní je to nastaveno pouze na 3 kW a 4,5 kW, protože je na patronách plovoucí “0” a je potřeba přivést zemni “0”, aby mohl jet kotel i na 1,5 kW.
   Nyní alespoň kotel necykluje a topí delší dobu, ale dost neúměrně dlouhou např. 6-8 hod. i více než dosáhne požadované teploty 22,2.
   Rozdělovače jsou osazeny termostatickými hlavicemi I/0 buď otevřená, nebo zavřená (není plynulá regulace otevření okruhu). V každé místnosti je prostorové čidlo na snímání teploty, které předává inteligenci Loxone.
Na rozdělovačích jsou nastaveny průtoky kolem 1 až 1,5 l/min, v horní koupelně i méně.
Doběh čerpadla je nastaven v tuto chvíli na 120s, aby to vyhnalo teplou vodu z kotle.
Kotlový termostat je nastaveny na cca 37 stupňů, kvůli případnému výpadku inteligence apod.
   Pokud se mi otevře jen jeden okruh, tak i 3 kW jsou moc a kotel začíná cyklovat, ale pokud se otevřou všechny hlavice, tak zase 3 kW nestíhají a prioritně topí přízemí a pak se dostanou na patro. Mam to sice odstupňované, že když je teplota 2+,8 tak topí 3 kW a když to spadne na 21,4 tak sepne 3. fáze a topí 4,5 kW. Ale není to zrovna ideální, protože propad např. o 0,2 či 0,3 stupně může trvat i 4-5 hod. i vice.
   Oběhové čerpadlo je Grundfos Aplha2 s AutoAdaptem. AutoAdapt mam vypnutý a honím čerpadlo na konstantní křivku na 1 stupen ze 3. Čerpadlo má ještě 3 stupně proporcionálního tlaku a 3 stupně pevných otáček jako třeba klasické Wilo.
   Teď jsem částečně spokojen, protože alespoň kotel necykluje, ale zase při otevření více nebo všech hlavic mu to neúměrně dlouho trvá, protože se mu začne vracet dost studena voda na zpátečce a nestihá ji rychle prohřívat.
   Tady mě napadlo řešení: Dát na výstup z kotle příložný teploměr, který bude měřit teplotu výstupu z kotle. V Loxone nastavíme např. požadovanou teplotu 34 stupňů do podlahy. Nastaví se tam algoritmus, že pokud se otevře nějaká místnost, sepne se kotel na 1,5 kW a začne topit a když díky teploměru na výstupu zjistí, že to nestihá vytopit na 34 stupňů, tak Loxone dostane impuls z teploměru, že nestihá a připne 2. fázi a začne topit na 3 kW, aby dokázal +- udržet teplotu z kotle cca 34 stupňů a tak dále třeba až na 3. fázi 4,5 kW. Je to spíše o tom, aby ten náběh podlahovky byl cca v době 3 hodin a nenatápělo to 6 i více hodin, když bych potřeboval třeba hostovský pokoj natopit kvůli návštěvě a nemusel zapínat topení té místnosti den předem :-)
   Má toto řešení význam, možná respektive i termostatické hlavice kvůli spotřebě?
   Nyní v domě nebydlíme a spotřeba se pohybuje kolem 50 kW denně někdy 40 kW, je to dle třeba slunečních zisků apod., což se mi zdá hodně :-(.
   Má význam řešit doběh čerpadla nebo je lepší ho mít zapnuté 24h/denně, aby stále voda kolovala v soustavě a tím předávala teplo nebo je to naopak, že je lepší aby voda stála?
   Oběhové čerpadlo, je lepší ho mít na větší otáčky nebo na menší? Když bude voda rychleji proudit v soustavě, tak se nebude rychle stíhat ohřát, ale zase se bude ohřívat průběžně. Pokud zvýším rychlost, tak je při určitém množství otevřených okruhů slyšet hluk z podlahy - dá se to eliminovat třeba zvýšením průtoků na rozdělovači?
   Např. když mám třeba otevřený jeden pokoj nebo jen koupelny, tak mi nastane teplotní spád 30/30, že se vyrovná vstupní teplota vody s teplotou na zpátečce. Jinak při vice otevřených okruzích je teplotní spád 30(32)/25(28).
   Délky jednotlivých okruhů: trubky jsou 16x2 myslím. 1NP - Pokoj - 101m; WC, Koupelna, Technická místnost a Zádveří - 122m; Obývák - 126m; Jídelna - 114m; Kuchyň - 108 m.
   Obývák, jídelna a kuchyň mají každý zvlášť svoji termostatickou hlavici, ale jsou řízeny jedním prostorovým čidlem. 2NP - Pracovna - 116m; Dětsky pokoj 1 - 120m; Dětsky pokoj 2 - 103m; Ložnice - 80m; Šatna v ložnici - 50m; WC a koupelna - 90m.
   V příloze posilám fotky rozdělovačů, kotle a hlavic. Předem vám dekuji za rudu či názor. A omlouvám se za tak rozsáhlý text.

   Dobrý den, vidím plno myšlenek a skoro se v tom ztrácím, ale zkusím poradit a upozornit na problematická místa v pořadí jak jste je psal.
   Řízení kotle můžete odstupňovat po jednotlivých fázích po 1,5kW jak jste napsal. Pokud budete mít dostatek výstupů z řídicího systému, neviděl bych v tom problém, jen to není úplně ideální na rozvrstvení zatížení. Možná jestli se nezamyslet také nad záměnou stykačů za SSR relé. Poté se zbavíte nepříjemného hluku při spínání, spirálám to nevadí a budete mít rovnoměrně zatížené fáze po kratší čas.
Hysterezi na hodnotě 0,5°C v prostoru nikdo nepříjemně nepozná.
   S regulátorem Loxone jsem se už trochu seznámil, ale nikdy jsem ho ještě v reálu nepoužil. Nicméně se mi už delší dobu jeví jako zajímavé řešení, pro jednoduché aplikace. Věřím, že pokud se budeme držet základních logických schémat, tak SW je proveditelný. Když se vrátím o pár let zpátky, jak byly kotle realizovány jen pomocí stykačů, relé a časových relé, tak stejný princip by se mohl použít i zde. Princip: na výstupu z kotle není požadovaná teplota (topná voda), spíná se první spirála a pouští časovač; pokud po uběhnutí času není dosaženo teploty, spíná se další spirála a další časovač atd. Při dotopení na požadovanou teplotu se provádělo odpínání též se zpožděním ale v rychlejším tempu. Kdyby byla možnost, tak je výhodné použít teplotní integrál (závislost nárůstu teploty v čase) jak pro připnutí, tak odepnutí, ale to by chtělo více programování. Tento typ regulace se vám přizpůsobí odběru, takže by neměl být problém v rychlém natopení místnosti. Jen bych tam zavedl podmínku, že něco musí topit, aby se vůbec zpustil ohřev elektrokotlem.
   Doběh čerpadla bych klidně prodloužil na 5-20min., aby se ochladily spirály (déle vydrží) a zároveň jsme upotřebili teplo v podlaze. Čerpadlo by mělo běžet, jen pokud je potřeba topit.
   Čerpadlo bych nastavil na nižší křivku konstantního tlaku (2 symbol zprava; pokud nebude stačit, tak 1 symbol zprava). Poté byste se měl i zbavit hluku při otevření jen malého počtu hlavic. Jen upozorním, že konstantní křivkou se rozumí konstantní otáčky, proto vám roste tlak a hluk při malém průtoku.
   Protože v domě nebydlíte, je prázdný a nejspíše ještě není vyschnutý, tak spotřeba je větší i když třeba topíte na nižší teplotu, než budete v budoucím provozu. Když to vezmu podle zkušenosti, tak podle nastavení topení se na cca 40 000Kč ročně připravte a to jsem vzal nižší hranici u uživatelů s elektrickým kotlem bez pořádné regulace.
   Když je teplotní spád nulový 30/30, tak nedošlo k předání tepla (okruh neodebral žádné teplo) a není potřeba topit, ale jinak to ničemu nevadí.
   Toto jsou jen základní informace pro vás. Já základní informace mám, a pokud budete ještě potřebovat pomoc, klidně se obraťte.  

   Dobry den pane Valter, mockrát Vám děkuji za vaši odpověď.
Mate pravdu, že myšlenek v hlavě mám spoustu a asi to nemám moc ujasněné.
   Dost lidi mě od řízení podlahovky pomoci termohlavic odrazuje a říkají, že je lepší je sundat a topit víceméně stále a podlahovku zaregulovat průtokoměry. Toto mi přijde zbytečné, když mají místnosti docela velkou setrvačnost a nevyžadují topit delší dobu.
   Odstupňování kotle mam nyní jen částečné na 3 a 4,5 kW a druhá patrona zatím není odstupňovaná a mohu ji sepnout jen ručně. Toto bych zadal elektrikářům, aby mi to odstupňovali od 1,5 kW - 9 kW po skoku 1,5 kW. Jen mi musí vyřešit právě běh kotle na 1,5 kW kde je nyní prý plovoucí “0” a musí tam přivést zemní “0”, aby to mohlo fungovat i na 1,5 kW.
   Díval jsem se na web Loxone a dokonce mají blok PID regulátor - http://www.loxone.com/cscz/sluzby-podpora/dokumentace/loxone-config/funkcni-bloky/pid-regulator.html
Který právě umí jak proporcionální, tak integrální i derivační regulaci odchylky.
   Dle vás by byla právě ideální nastavení integrální odchylky pro hlídání teploty vody na výstupu z kotle pomoci příložného teploměru?
   Jen se zeptám, to hlídaní teploty vody na výstupu např. 34 stupňů, by měl pak PID regulátor spínat jednotlivé části kotle dle potřeby, aby právě dosáhnul na požadovanou teplotu a +- je dokázal udržet na stejné hodnotě?
Když vezmu příklad:
   Když bude kotel delší dobu v nečinnosti a voda na termostatu kotle klesne třeba na 28 stupňů a najednou projde požadavek od nějakých místností na topení, tak by PID regulátor sepnul asi všechny fáze a začal topit na plny výkon 9 kW a postupně jak by se voda na výstupu začala ohřívat na 34 stupňů a začala se vracet teplejší voda ze zpátečky, tak by PID regulátor začal ubírat na výkonu kotle a snížil to třeba na 6 kW a tak dal až třeba i na 1,5 kW když by topil pak jen např. do jedné koupelny?
Když by pak třeba nestihala zase 1,5 kW, tak by si PID regulátor přidal na 3 kW atd.?
   Ohledně těch SSR relé, nyní ty stykače cvakají, to mate pravdu, ale nejsou slyšet do místnosti, pokud jsou tedy zavřené oboje dveře :-).
   Stávající stykače mohou mít větší rázy na zatížení jednotlivých fází? Ty SSR relé by to mohly zvládat lépe a nedocházelo by k velkým rázům?
   Můžete mi případně poradit, jaké SSR relé by bylo nejvhodnější? A bylo by potřeba pak relé pro každou část odstupňování kotle - 1.5, 3.0, 4.5, 6.0, 7.5 a 9.0 kW tedy 6 ks SSR relé.
   Otáčky jsem zkusil dat na 2 stupen konstantního tlaku, ale mate pravdu, že se mi zvýšil hluk v podlahovce, pokud byly některé okruhy zavřené.
   Tak jsem to vrátil zpět na režim AutoAdapt a hluk zmizel - asi to bude nejlepší volba, i když to nemohu nijak ovlivnit a čerpadlo si to řídí samo, jak potřebuje.
   Doběh čerpadla si mohu vzdáleně nastavovat na délku doběhu a mam tam teď nyní max. 10 min a mam to nastaveno. Vidíte, já žil v domnění, že když čerpadlo běží a netopí, tak se zbytečně ohlazuje voda a myslel jsem, že bude lepší čerpadlo po chvilce zastavit, když vyžene teplou vodu z kotle. Ono je pravda, že tím prouděním vody se ještě může právě předávat teplo do podlahy a zvyšovat její teplotu a tím i setrvačnost.
   Nyní to bere cca 50 kW denně, někdy méně, takže bych se zatím mohl pohybovat kolem 1500 kW/měsíc x 5 = 7500 kW. Je to tedy první topná sezona, tak možná příští rok by spotřeba mohla ještě klesnout.
V příloze případně zasílám projekt podlahového vytápění.
   V 1NP došlo pouze ke změně umístění rozdělovače, který není ve zdi mezi WC a koupelnou, ale ve zdi mezi schodištěm a WC.
   Ve 2NP byl přidán jeden okruh na víc a to v ložnici, kde je šatna, protože tam by byl asi moc dlouhý okruh.

Dobrý den, stálé topení se vyplatí hlavně u plynových kotlů s regulací hořáku, kdy chceme, aby šel co nejdéle na minimální výkon. Protože máte elektrický kotel, kdy je účinnost pořád stejná, tak toto neplatí. Dům máte dobře zateplený, takže se o velkém vychladnutí nedá mluvit a pokud se budete držet nad 18°C, tak vypínat podlahové topení má finanční smysl, tady pokud hledíte na korunky a ne na nadstandartní komfort. Průtokoměry se nastavuje jen požadovaný průtok topným hadem, není určen k průběžné regulaci.
   Teplotní integrál je úplně něco jiného než PID regulátor. Protože je z mailu cítit, že s pochopením, realizací a nastavením regulátoru budete mít trochu problémy, což je pochopitelné, protože chybí zkušenosti z oblasti regulace (pro začátek velký krajíc chleba), tak doporučuji vyjít ze stávajícího stavu. Použitím SSR relé, což jsou polovodičové relé, dosáhnete tichého provozu a bez problémů můžete spínat několikrát za sekundu. Spirálám to nevadí a teplotu v pohodě uregulujete. Též mají výhodu, že spínají v nule (tento typ doporučuji), proto nejsou žádné proudové nárazy. Jen je potřeba doplnit SSR relé s vhodným chladičem, jistit rychlými pojistkami atd. S tím by si měli poradit elektrikáři. Já polovodičové relé odebírám od http://www.elproz.cz/.
   Na co potřebujete je opravdu PID regulátor vhodný. Popsal jste to v příkladu trochu mimo, ale funkce bude podobná. Podle rozdílu požadované a skutečné zasáhne P složka, proto nemusí kotel hned vyjet naplno. Následně D složka působí proti složce P, pokud teplota roste moc rychle. Následně I složka dolaďuje na přesnou teplotu. Z PID regulátoru leze 0-100% požadovaného výkonu. Ten se následně rozdělí mezi jednotlivé spirály s příslušném překrytí výkonu. Ale jak jsem psal pro začátek je to celkem velké sousto.
   Protože máte dobře zateplený dům, tak se vám nedostane dovnitř ani teplo a budete muset přitápět déle na jaře a podzim. Viděl bych to spíše na 8 měsíců provozu. Je fakt, že jsem napsal celkovou spotřebu elektrické energie a ne jen pro topení. Většinou v tom bývá i ohřev TUV. No laciné elektrické topení není.

   Dobry den, ještě jsem se díval na váš zajímavý článek k PID regulátoru - http://valter.byl.cz/plynula-regulace-pid. A z něj mi spíše vyplývá použít derivační regulátor, kde popisujete: Čím rychleji teplota klesá, tím vyšším výkonem bude derivační regulátor topit. Pokud bude teplota stoupat, derivační regulátor bude výkon snižovat.
   To je asi to co potřebuji, abych udržel teplotu z výstupu kotle na cca 34 stupňů. Nebo se mýlím a je lepší ta integrální odchylka?
   Anebo jsem to spatně pochopil a budou funkci všechny 3 odchylky (PID), které se vzájemně doplňují, aby to bylo co nejpřesnější? Dekuji za odpověď.

   Dobrý večer, v článku jsou popsány jednotlivé části regulátoru. Jdou sice použít samostatně, ale většinou to nemá opodstatnění. Nejčastěji se používá kombinace PI a PID. Ve vašem případě by se jednalo o PID regulátor. Funkci jsem popsal v předchozím mailu (odeslal jsem před chvílí).

Dobry večer pane Valter, dekuji za odpověď.
   Teplotní integrál by asi museli elektrikáři složitě programovat, a když je hotovy blok PID regulátor, tak by se tam jen zprovoznil a jen by se musel správně nastavit a odladit :-).
   Takže myslíte, že když tam nasadíme PID regulátor, i když píšete, že je pro mou regulaci vhodný, tak budeme mít problém s jeho nastavením.
   SSR relé s chladičem zkusím s elektrikáři probrat, jestli budou vedet. PID regulátor má regulaci 0-100% ale stejně nedokáže pak rozdělovat výkon po menších intervalech než v mém případě po 1,5 kW?
   Ty jednotlivé konstanty pro proporcionální, integrální a derivační odchylku pak mohu nastavovat po desetinách, a když mi bude kmitat teplota na výstupu nahoru a dolu, tak začít ubírat či případně přidávat u těchto tří hodnot? Asi hodně zjednodušeně popsáno :-). Jestli jsem to pochopil správně, tak nejdříve nastavit P složku na 1 a I a D na 0.
   Pokud bude regulátor u cílové hodnoty pomalý s ohřevem na výstupu, tak přidám na parametru I (postupně po desetinách). Pokud začne regulátor kolem cílové hodnoty kmitat, přidám na parametru D (postupně po desetinách). Dalšího "vyhlazeni” prý lze většinou dosáhnout snižováním P.
   Jakou doporučujete hysterezi vnitřní teploty? Nyní ji mam 0,4 stupně.
   Dům je hodně zatepleny, ale mam velké okna, která mají i v této době, když vyleze trošku sluníčko teplotní zisky a teplota v místnostech stoupne i o 2 stupně. Všechny obytné místnosti mám orientované přímo na jih a pak dvě místnosti (hostovský pokoj a pracovnu) na západ a WC a koupelny jsou na sever.
   Je třeba možné si vás objednat (myslím placeně) na případné zaregulování a nastavení PID regulátoru? Předem děkuji za odpověď. 

   Dobrý den, ano myslím si, že budete mít problém s jeho nastavením. Podle toho co píšete, jste jen opravdu maličko pochopil princip PID regulátoru. Jak jednotlivých složek, tak i to, že všechny tři jsou vzájemně svázané tz. změníte například trochu složku P a zároveň se změní i chování složek I a D protože ze složky P vycházejí; hodně obecně - složka P a D jsou pro velké skokové změny a složka I dolaďuje na přesnou hodnotu atd.
   Obecně z PID regulátoru je výstup jen hodnota 0 až 100 a nic víc. Vše ostatní se tam musí doprogramovat. Ve vašem případě rozdělení akčního zásahu 0-100% na několik skokových změn (spirál).
   Jestliže je prostorový snímač vhodně umístěn a není ovlivňován krátkodobými ději např. otevřením dveří, projitím osob atd., tak ve vašem případě je hystereze 0,4°C na spodní hranici použitelnosti (standardně dávám 0,5 až 1°C).
   Každý PID regulátor má své mouchy (podle napsaného algoritmu), každá soustava se chová jinak, a pokud to má být pořádně, tak to není za hodinu. Jelikož už nyní máme zajištěnu práci do konce roku a musím řešit i jiné neprofesní problémy, tak mám sotva čas na svůj web a práce s tím spojené, včetně Listárny. Takže v tomto vám nepomohu, pokud to nebude kritické. Zkuste promluvit s elektrikáři, třeba je podceňujeme, ale nastavení regulátoru je úplně něco jiného než nastavit termostat.

   Dobry den pane Valter, co jsem mluvil s elektrikáři, tak to ještě nenastavovali, takže bych je asi podceňoval :-). Asi by to taky nezvládnuli.
   Napadlo mě řešení, že asi ve středu mi mají zprovoznit PID regulátor, přidělat příložný teploměr na výstupní trubku z kotle, vyměnit relé za SSR včetně chladičů a bude to připravené na nastavení.
   Já si nechám vše přidat do aplikace, která je přístupná odkudkoliv, kde je internet. V aplikaci by mi vytvořili oddíl PID regulátor a pod ním by byly všechny tyto položky plně editovatelné a nastavovatelné. Asi ne tedy všechny, ale ty co jsou potřeba, to snad budou vedet. Nebo byste mi mohl poradit, které jsou určitě potřeba pro nastavování PID regulátoru, abych jim řekl, které tam mají vytáhnout a nemusel jsem je znovu zadat o přidání některé z položek.

Vstupy
AI ; Aktuální vstupní hodnota ; Připojení teplotního senzoru
A ; Vstup režimu ; 1 = automatický, 0 = manuální (podle parametru M)
R ; Reset ; Po impulsu na vstup R, začne regulátor od 0
Parametry
T ; Požadovaná hodnota ; Připojení požadované analogové hodnoty
ST ; Snímací interval ST ; Vstupní parametr snímacího intervalu PID regulátoru v sekundách [sec.]
Tr ; Prahová hodnota ; Pokud je odchylka menší než prahová hodnota, zůstane výstup beze změny (zamezení kmitání)
Kp ; Proporcionální část ; Zesílení podle regulační odchylky
Ki ; Integrační část ; Hodnota integrační části
Kd ; Derivační část ; Hodnota derivační části
Mv ; Manuální hodnota ; Hodnota výstupu AQ, když je vstup A = 0
Min ; Minimální hodnota ; Minimální hodnota výstupu AQ
Max ; Maximální hodnota ; Maximální hodnota výstupu AQ
Výstupy
AQ ; Analogový výstup ; Výsledná akční veličina regulátoru

   Tím jsem se s vámi chtěl domluvit, kdybych vám poslal přístupy na tuhle aplikaci (lze se na ni dostat i z internetového prohlížeče), tak jestli byste mi s tím pomohl to nastavit.
Měl by tam byt vidět i graf, jak ta křivka vypadá, jestli kmitá nebo je ideálně rovna.
Samozřejmě bych vám zaplatil čas strávený nad nastavením a optimalizaci PID regulátoru.
   Ještě mě napadlo, kdybyste byl ochotný mi s tím pomoci, tak po jakých intervalech dat krokovaní jednotlivých položek PID regulátoru? Stačí krok 0.1 nebo má byt menší např. 0.01?

   Dobrý den, první věc je, že jste pořád nepochopil, že PID regulátor je jen polovina kódu, který se tam musí dodělat. Výstup AQ bude nejspíše nabývat hodnot 0-100%, ale co dál? Jak to chcete zapojit prozatím na dvě skupiny spirál (dva stykače)? Musí tam být další část kódu, který bude říkat kdy sepnout jaké spirály.
   Druhá věc je, že někdo v Loxone naprogramoval PID regulátor a jeho provedení bylo kompletně v jeho rukách, takže provedení může být různé, parametry můžou být něčím násobeny atd., takže na výchozí parametry i krokování se ptáte na špatném místě. Musíte na Loxone, protože ty jediní vědí, co tam vytvořili. Z praxe právě vím, že provedení jsou sice podobná, ale rozdílná. Pokud bude velký problém, tak podle chování vám případně budu schopen základní nastavení asi říci.
   Parametry si tam nechte dát pro jistotu všechny včetně parametrů pro spínání spirál. Zkuste regulátor nastavit podle návodu na mích stránkách a jen pokud bude velký problém, tak vám pomohu, protože je jedno jestli ladíte regulátor pro obrovský parní kotel nebo malý teplovodní kotel, čas je velmi podobný a ten já nemám.
   Jen bych ještě upozornil, že systém je tak robustní, jako jeho nejslabší místo. Už na první pohled je příložný snímač slabé místo. Trvejte na použití teplovodivé pasty a perfektním mechanickém upevnění.

Odesílatel: ladislav@tix.com