24V PWM Stellantriebe über CAT7

[siebo]

Hallo zusammen,

mich holt gerade ein "Pfusch" bei der Planung meines Hauses ein. Ich habe seit dem Hausbau meine Fußbodenheizung ohne Einzelraumregelung betrieben, möchte diese aber nun nachrüsten. Temperaturfühler sind dazu in jedem Raum bereits vorhanden, allerdings hatte ich bislang noch keine Stellantriebe verbaut. Als mich damals der Elektriker fragte, was für Leitungen er in die Heizkreisverteiler ziehen soll, habe ich ihm gesagt, 2x CAT7 und 1x NYM 5x1,5. Idee dabei war, dass ich die Stellantriebe über das NYM mit 24V oder 230V Spannung versorgen und über das CAT7 mit 0-10V steuern kann. Ich spreche hier von 2 Heizkreisverteilern mit jeweils 7 Heizkreisen.

Genaue Recherche hat mir nun jedoch gezeigt, dass die 0-10V-Antriebe doch eher teuer und für eine Fußbodenheizung "unnötig" sind. Kann man jetzt diskutieren, muss aber nicht unbedingt hier sein ;-). Ich würde zumindest gerne die "günstigeren" PWM-Antriebe einsetzen.

Frage ist nun, ob ich die angesichts der existierenden Verkabelung "einfach" angeschlossen kriege, als da mir hierfür verschiedene Szenarien einfallen:

Szenario 1: 24V PWM-Antriebe direkt via CAT7

• Das verlegte CAT7 ist ein Draka UC900 mit AWG23 = 0,259mm².
• Ich würde gerne den Möhlenhoff Alpha 5 in 24V NO nutzen, der hat laut Datenblatt eine Einschaltspannung von <300mA für max. 2 Minuten (24V*0,3A=7,2W).
• Ich würde dann jeden Stellantrieb separat mit 2 Adern aus dem CAT7-Kabel anschließen (also je +24V und -24V pro Stellantrieb separat zur Loxone).
• Als Laie klingt das eigentlich "ok", wenn ich bedenke, dass es PoE-Injektoren (Power over Ethernet) mit 24V*1A=24W gibt, da werden aber glaub ich auch jeweils 2 Adern zusammengeschaltet. Ob das geht und man das "darf" ist auf jeden Fall meine große Unbekannte.
• Vorteil der Lösung ist natürlich, dass es kaum einfacher und billiger geht ;-).
• Grob überschlagen sind das ~250€.

Szenario 2: 24/230V PWM-Antriebe via Koppelrelais im Heizkreisverteiler

• Sollte das Szenario 1 nicht gehen, könnte ich die 24V (oder auch 230V) über das NYM in den Heizkreisverteiler schicken und dort via Koppelrelais an die Stellantriebe verteilen.
• Die Koppelrelais könnte ich dann "ohne Leistung" mit Loxone über die CAT-Kabel steuern.
• Nachteil hier wäre, dass ich zusätzliche Koppelrelais bräuchte, was insgesamt ~120€ mehr kostet als Szenario 1. Und natürlich etwas mehr Komponenten und etwas mehr Anfälligkeit für Störungen und ich muss die im Heizkreisverteiler irgendwie unterbringen.
• Grob überschlagen sind das ~370€.

Szenario 3: 24/230V 0-10V-Antriebe, so wie ursprünglich angedacht

• Die 0-10V-Stellantriebe kosten mehr als 3x so viel wie die PWM-Antriebe, da bin ich fast vom Hocker gefallen.
• Von der Verkabelung wäre es ähnlich dem Szenario 2, aber ohne Koppelrelais.
• Hauptnachteil sind sicher die Kosten bei dieser Lösung und dass ich die 0-10V-Antriebe für eine Fußbodenheizung unnötig finde.
• Grob überschlagen sind das ~810€.

Vielleicht gibt es noch mehr mögliche Varianten, die ich derzeit noch nicht bedacht habe.
Gerne hätte ich darum euren Rat, wie ihr unter den gegebenen Umständen die Verkabelung umsetzen würden.

Vielen Dank vorab.

Gruß Siebo

[Jan W.]

Hallo Siebo,

zu Szenario 1: den Spannungsabfall kannst Du (online) selbst ausrechnen, wenn Du die Länge der Leitung mit einbeziehst. Bei PoE arbeitet man übrigens mit höheren Spannungen als 24V und weniger Ampere. Der Spannungsabfall bei PoE ist aber bei maximaler Leitungslänge schon erheblich.

zu Szenario 2: verwendest Du evtl. DMX bei Deiner Installation? Es gibt günstige DMX Relais und Du benötigst keine Relais im MS. Das wäre vielleicht eine Alternative. Pro Zimmer (nicht pro Heizkreis) benötigst Du ein Koppelrelais, was vielleicht knapp 20€ kostet (z.B. Finder). Evtl. empfehlen sich SSR Relais, die nicht "klacken", so dass man die im Verteiler nicht hört.

zu Szenario 3: ja, die Antriebe sind teuer und nach meiner Meinung bei einer FBH unnötig. Du solltest allerdings bedenken, dass Du evtl. die benötigten 0-10V Ausgänge sowieso übrig hast und bei dieser Variante keine Relais-Ausgänge benötigst.

Neben den DMX Relais gäbe es z.B. noch die Möglichkeit, Relais zu nehmen, die über Ethernet angesteuert werden, z.B. Pokey. Im Forum gibt's etliche Meinungen und Beiträge hierzu. Da Du 2 Verteiler hast, wäre die Variante am Ende wahrscheinlich nicht viel günstiger, als Koppelrelais.

Wie gesagt, ich würde den Spannungsabfall und Verlust für Szenario 1 zunächst durchrechnen. Wenn es nicht passen sollte, dann würde ich eher Szenario 2 als 3 wählen. Es gibt aber hier im Forum auch andere Meinungen, die die 0-10V Antriebe bevorzugen.

Gruß Jan

[Christian Fenzl]

Bezüglich DMX wäre es auch möglich, diese mit einem 24V DMX-Dimmer zu steuern (nur 0 oder 100%), damit fällt auch das „Klackern“ weg und ist evt. günstiger als SSR-Relais.

Bei Planung mit SSR-Relais speziell darauf achten, dass diese DC-DC sind. Viele sind auf DC-AC ausgelegt und funktionieren wirklich nicht im DC-DC-Betrieb.

Im Internet findest du auch Relaisboards mit 4 oder 8 Relais, die mit 5V angesteuert werden (für Arduino). Die sind auf der Platine mit Optokopplern galvanisch getrennt. Die kannst du mit den 0-10V-Ausgängen betreiben, brauchst aber zusätzlich eine 5V-Versorgung (5V, 1-2W).
Hauptproblem bei diesen Platinen ist meist, dass keine passenden Gehäuse mit angeboten werden (selber organisieren). Zusammen (2 Boards mit 8 Relais, 5V Hutschienennetzteil, 2x Gehäuse) kostet das wohl etwa um die 50 Euro.

Die Kosten sind umgekehrt proportional zum Installationsaufwand :-)

[THX]

Warum nicht die Tree Stellantriebe von Loxone, die sind doch genau für ein CAT7 Kabel ausgelegt?

[Christian Fenzl]

Warum sollte er das machen - da kann er günstiger gleich richtige 0-10V Antriebe verwenden, die nicht auseinanderbrechen.

[THX]

Was "er" macht ist mir eigentlich egal ;-) wäre nur eine Möglichkeit die unter technischen Gesichtspunkten vermutlich funktioniert hätte.
Stichwort "auseinanderbrechen" - Gibt es ein bekanntes Qualitätsproblem?

[Bullit]

Ja, gibt es. Lies dir mal den Thread hier im Forum durch... die Dinger haben gemäss Aussagen wohl mehr Brüche/Ausfälle als ein Extremsportler in seinem ganzen Leben....

[siebo]

Hallo zusammen,

vielen Dank für die zahlreichen Antworten.

Die Idee mit den Koppelrelais kam mir ursprünglich, da ich noch jede Menge analoge Ausgänge an meinem Miniserver und den Extensions frei habe und diese mit dem Finder 38.51.7.012.0050 schon an anderer Stelle als "digitalen Ausgang" nutze. Das klappt bislang sehr zuverlässig. Ob diese Finder-Relais als DC-DC oder DC-AC ausgelegt sind, weiß ich allerdings nicht.

Insofern scheidet die Möglichkeit ohne Koppelrelais eigentlich sowieso aus, denn ob ich die Koppelrelais im Schaltschrank habe und die Last über das CAT7-Kabel schicke oder übers CAT7 geht nur die 0-10V Steuerspannung und die Koppelrelais sitzen im Heizkreisverteiler macht ja preislich gar keinen Unterschied. Die Finder-Relais kosten Stück ~7,50€, also bin ich mit 14 Relais bei rechnerisch 105€ + Stellventile.

Die Idee mit dem DMX-Relais finde ich zwar hochinteressant (da ich das noch nicht kannte), allerdings auch recht teuer. Das DMX4ALL 8fach-Relais kostet z.B. inkl. Gehäuse fast 160€ und das brauche ich ja pro Heizkreisverteiler.

Ich glaube, dann besorge ich mir jetzt die Finder-Relais, Stellantriebe und fertig ist der Lack.

Danke euch.

Gruß Siebo

[Jan W.]

Finder 38.51.7.012.0050 : mechanisches (klackendes) Relais: bei diesem Typ ist es i.d.R. egal, ob DC oder AC geschaltet wird, solange man innerhalb der Specs bleibt. z.:B. Finder 39.00.7.012.9024 oder 38.81.7.006.9024 (max 7,2V Eingang!): SSR (Optokoppler): diese Typen sind i.d.R. entweder für DC oder AC (der angegebene ist DC, 24V).

Die Relais für Stellventile schalten schon ziemlich oft (Stichwort PWM "Emulation") und daher würde ich mechanische Relais wirklich nur nehmen, wenn man die nicht hören kann!

[Michael Sommer]

… mich holt gerade ein "Pfusch" bei der Planung meines Hauses ein. Ich habe seit dem Hausbau meine Fußbodenheizung ohne Einzelraumregelung betrieben, möchte diese aber nun nachrüsten.
Ich glaube, dann besorge ich mir jetzt die Finder-Relais, Stellantriebe und fertig ist der Lack. …

Darf man fragen, was den der Grund ist, dass Du auf einmal Raumregelungen haben willst/benötigst?
Gruß Michael

[siebo]

Wahrscheinlich ist das der nächste "Pfusch" ;-). Der Heizungsbauer hat seinerzeit keinen hydraulischen Abgleich vorgenommen und darum sind die Räume im Haus halt wahlweise zu kalt oder zu warm. Also im Verhältnis zueinander. An der Heizung hängt auch nur ein Außentemperaturfühler und somit weiß die Anlage auch nicht wirklich, wie das Klima hier im Haus so ist. Im Moment sind es bei mir im Büro z.B. 24-25 Grad (vor allem durch mich und meine zwei Monitore), im Bad haben wir aber immer noch nur 19-20 Grad. Aufgrund von Ärger mit dem Bauunternehmer glaube ich auch nicht, dass sich das Unternehmen hier nochmal blicken lassen wird. So, und da ich zu doof bin einen hydraulischen Abgleich selbst zu machen, weil ich ITler und kein Klempner bin, versuche ich nun über die Regelung der Heizkreise zumindest erst mal die Temperaturen in den Griff zu kriegen.

Mir ist aber auch klar, dass der richtige Weg vermutlich ein vernünftiger hydraulischer Abgleich wäre, der dann auch nur sehr wenig bis gar keinen Regelungseingriff mehr benötigen würde. Darüber hinaus mag ich es, Dinge mit möglichst vielen Sensoren erfassen und auch steuern zu können, aber das ist mehr der Spieltrieb, als wirkliche Notwendigkeit ;-).

[Jan W.]

Den Abgleich kann man auch selber machen: https://www.loxforum.com/forum/germa...=5595#post5595 Dafür muss man weder studiert haben, noch Heizungsbauer gelernt haben.

Für einen optimalen Abgleich brauchst Du etwas Geduld, Zeit und ein Thermometer für die Boden und Raumtemperatur. Da auch ein guter Heizungsbauer gar nicht Deine persönlichen Bedürfnisse und verwendeten Geräte mit Heizeffekt (z.B. PC) kennt, musst Du den Feinabgleich sowieso selbst machen. Die Heizung ohne vernünftigen Abgleich zu betreiben ist wie Autofahren und gleichzeitig Vollgas geben und bremsen.

Am Anfang hatte ich auch nur einen Außenfühler und die Regelung hat nach etwas Nachjustierung des hydraulischen Abgleichs ohne Stellantriebe erstaunlich gut funktioniert. Ein Innenfühler im warmen Wohnzimmer, der direkt an die Steuerung der Heizungsanlage gekoppelt ist, nützt Dir auch nichts, wenn der Abgleich schlecht ist. Der macht nur Sinn, wenn Du große Fensterflächen nach Süden hast und durch Sonneneinstrahlung eine höhere Temperatur vorhanden ist, als durch den Außenfühler auf der Nordseite und die Steuerung berechnet wurden. Durch Temperaturfühler in jedem Raum und Stellantriebe funktioniert auch eine schlecht eingestellte Heizung, aber eben nicht besonders effizient. Geschlossene Stellantriebe sorgen ja nur indirekt dafür, dass die Heizung irgendwann aufhört zu heizen, wenn nämlich die Rücklauftemperatur fast der Vorlauftemperatur entspricht.

[THX]

Aus meiner Erfahrung macht im privaten EFH Bau fast kein Installateur einen hydraulischen Abgleich. Unter dem angegeben Link ist keine echte "vollständige" Erklärung wie man das macht. Leider habe ich auch keine Quelle zur Hand die das Thema ausreichend beschreibt.

- Wie geht man vor (Durchflussmenge, Pumpeneinstellung (manuelle Stufe / vs. AutoAdapt, Heizkurvenanpassung, erforderliche Messungen, Außeneinfluss durch schließen von Beschattungen "ausschließen", im Winter/Sommer durchführen, ???...)

[Jan W.]

Wie geht man vor (Durchflussmenge, Pumpeneinstellung (manuelle Stufe / vs. AutoAdapt, Heizkurvenanpassung, erforderliche Messungen, Außeneinfluss durch schließen von Beschattungen "ausschließen", im Winter/Sommer durchführen, ???...)

Eine vollständige Beschreibung habe ich auch nicht zur Hand, aber ein hydraulischer Abgleich umfasst nicht alle der genannten Punkte. Vielleicht hat ja ein anderer User aus dem Forum so etwas. Hier der Versuch, Deine Liste zu aufzuteilen und die Einstellungen zu erläutern. Ich bin kein Heizungsbauer, sondern im IT-Bereich, daher ist sicherlich einiges "laienhaft" ausgedrückt.

Hydraulischer Abgleich: regelt die Verteilung der Wärme auf die einzelnen Räume, d.h. wenn es in einem Raum zu kalt und einem zu warm ist, dann kannst Du dies über die Einstellschrauben in den Heizkreisverteilern korrigieren. Die Stellventile sollten dazu völlig offen sein. Der vorherige Link sollte Dir zu diesem Punkt ein paar Hinweise geben. Wenn Du keine geeignete Voreinstellung vom Heizungsbauer hast, dann setze alle Einstellschrauben auf einen Mittelwert. Da die FBH recht träge ist, sollte man nur im Abstand von mehreren Stunden korrigieren und dann 1-2 Tage warten, bevor man erneut korrigiert. Logischerweise kann man diese Einstellung nur im Winter vornehmen und die Sonne sollte dazu möglichst wenig scheinen. Diese Woche wäre zumindest in Norddeutschland das ideale Wetter dafür. Ein digitales Infrarot-Thermometer ist als Hilfsmittel ganz praktisch - es muss nicht das teuerste Modell sein.

Heizkurvenanpassung: die Heizkurve steuert über einen Außenfühler die Vorlauftemperatur in Abhängigkeit von der Außentemperatur. Wenn es z.B. bei kalten Außentemperaturen innen zu warm wird (immer noch bei völlig geöffneten Stellventilen), dann ist sie zu hoch, ebenso wenn es z.B. bei milden Temperaturen innen zu kalt ist. Im 2. Fall passt man die Parallelverschiebung der Kurve an. Hier dauert es einige Wochen/Monate, bis man die richtigen Einstellungen hat, denn die gewünschte Außentemperatur ist ja nicht sofort da. Anhand der Anleitung der Heizung und Dämmung als auch Trägheit des Hauses, sollte man geeignete Startwerte finden.

Pumpeneinstellung: hier wird es etwas spezieller und es hängt von Deiner spezifischen Installation ab. Wenn Du die Pumpe meinst, die die Zirkulation in den Heizschlaufen im Fußboden unterstützen soll, dann sollte diese Pumpe eigentlich von der Heizung gesteuert werden und sollte immer dann laufen, wenn die Heizung Wärme erzeugt (mit etwas Nachlaufzeit). Genauere Angaben sollten in der Beschreibung der Anlage stehen, evtl. nach Montageanleitungen beim Hersteller suchen. Wenn die Pumpe zu wenig läuft, dann wird die Wärme nicht gut in den Räumen verteilt, läuft sie zu stark, verbraucht sie unnötig viel Strom. Da die Pumpen heute nicht so viel Strom verbrauchen, würde ich die Pumpe bei den oben genannten Einstellungen lieber etwas höher laufen lassen. Was Du mit "AutoAdapt" bzw. manueller Stufe meinst, das kann ich nur erahnen. Bei meiner Pumpe gibt es verschiedene Automatiken, die helfen sollen, Strom zu sparen. Bsp: sind fast alle Heizventile geschlossen, dann kann die Pumpe auf kleinerer Stufe arbeiten. Sind aber alle Ventile offen, dann wird etwas mehr Leistung benötigt, damit die Durchflussgeschwindigkeit in den Heizschlaufen in beiden Fällen einigermaßen gleich bleibt. Über den Widerstand/Druck kann die Pumpe das erkennen und sich automatisch anpassen. So ganz hat bei mir die Automatik in einem Programm nicht funktioniert, weshalb ich dann ein anderes Automatikprogramm gewählt habe. Hier sollte man z.B. die Leistung der Pumpe öfter mal kontrollieren, wenn die angezeigt wird. Die Pumpenleistung wird zumindest bei mir nicht über die Heizungsanlage (Wärmepumpe) geregelt, sondern die läuft autark.

Außeneinfluss durch Sonneneinstrahlung: moderne Häuser nutzen ja die solaren Gewinne, z.B. durch größere Glasflächen nach Süden, um noch etwas Heizenergie einzusparen. Eine Einstellung alle oben genannten Parameter ist daher schwierig, wenn die Sonne länger scheint. Durch Beschattung kann man die Einstellphase vielleicht etwas verkürzen, aber zumindest bei uns möchte ich die solaren Gewinne nutzen. Hier kommt es sehr auf die baulichen Gegebenheiten (Nord- / Südseite, Fenster, Dämmung etc.) und das gewünschte Ziel an. Wir haben einen Innenfühler, der mit der Steuerung der Anlage verbunden ist und diese abschaltet, wenn es im Wohnzimmer (offen mit Koch- und Essbereich) zu warm wird. Auf der Nordseite im kleinen Badezimmer ist es dann etwas kühler, aber im Bad im OG eigentlich ausreichend warm. Bei Sonneneinstrahlung (oder wenn ein Raum nicht genutzt wird), machen Stellventile wirklich Sinn, um die Wärme gezielter zu verteilen. An einem sonnigen Tag kann es daher im Wohnzimmer schon mal 25°C werden, die sich dann im Laufe der Nacht verteilen. Wer das nicht mag, der muss eben früher beschatten und etwas mehr heizen. Hier gibt es kein richtig und falsch, sondern es hängt von den Zielen ab.

Eine Steuerung der Heizung über Stellventile funktioniert eigentlich nur dann gut, wenn immer Wärme zur Verfügung steht, also z.B. bei Fernwärme. Für eine FBH und lokale Heizung ist eine Steuerung über IRRs weniger gut geeignet. Ein Freund von mir hat alle Stellvenile wieder abgeschraubt und die Steuerung funktioniert ziemlich gut.

Die Einstellungen für die Heizung kann man am Besten im Winter vornehmen und im Sommer die Beschattung. Bis die Übergänge im Frühjahr/Herbst optimal funktionieren und alles perfekt eingestellt ist, kann es schon ein paar Jahre dauern. Auch danach kannst Du Deinem "Spieltrieb" noch frei entfalten, wenn es darum geht, neben den "klassischen" Einstellungen für die Heizung vielleicht noch eine Optimierung durch die Integration der Wettervorhersage einzubauen, also z.B. nicht mehr heizen, wenn Sonne am nächsten Tag erwartet wird.

[siebo]

Hallo zusammen,

ich finde das bei Recherchen immer blöd, wenn man einen Beitrag findet, der zum eigenen Problem passt und dann schläft der irgendwann ein, weil der TE sein Problem zwar gelöst hat, aber anschließend nichts mehr dokumentiert hat. Darum möchte ich besser sein und hier einmal beschreiben, was ich jetzt gemacht habe.

Also, wie oben schon beschrieben habe ich mich für die Lösung mit den Koppelrelais entschieden. Besonders, da ich noch jede Menge analoge Ausgänge frei habe, während die digitalen Ausgänge eher Mangelware sind.

Als Koppelrelais habe ich Finder 38.51.7.012.0050 zu je 7,83€ gewählt, da ich die bereits an anderer Stelle einsetze. Die Koppelrelais habe ich im Heizkreisverteiler an einer DIN-Schiene montiert und verkabelt:



Als Stellantriebe habe ich die allseits bekannten Möhlenhoff Alpha 5 24V Normally Open inkl. Ventiladapter VA80 für je 11,50€ genommen. Ich will keine Diskussion über NC/NO starten, aber für meine Begriffe sollten die Stellantriebe, wenn mal alles läuft, die meiste Zeit offen sein und darum hab ich NO genommen:





In der Loxone Config musste ich ein bisschen tricksen, damit die analogen Ausgänge und das Normally Open möglichst wenig stören:



Der analoge Ausgang AQ3 steuert den Stellantrieb und ist über die Korrektur-Funktion so konfiguriert, dass er aus der "1" vom Klima Controller fürs Heizen eine 0 macht (0V = Stellantrieb aus = Offen da Normally Open) und aus der "0" vom Klima Controller fürs Nicht-Heizen eine 10 (10V = Stellantrieb an = Closed):

Weil es mich in der Statistik aber genervt hat, dass der Stellantrieb immer 10 anzeigt wenn er zu und 0 wenn er offen ist, habe ich parallel dazu einen virtuellen Status inkl. Statistik konfiguriert. Der setzt die 1 und 0 vom Klima Controller nun auch richtig in "An" und "Aus" um. In der Visu und Statistik sehe ich jetzt nur noch den virtuellen Statusbaustein.

Dann ging es nochmal zurück an die "Hardware", damit Loxone nun auch überhaupt irgendwas regeln kann. Da ja ohnehin kein hydraulischer Abgleich durchgeführt wurde, habe ich die Durchflussmengenregler im Heizkreisverteiler erst mal alle auf einen Mittelwert eingestellt. Mein Ziel dahinter war, dass ich in der Statistik dann ja sehen müsste, wie oft die Stellantriebe zugehen und wenn das noch sehr oft ist, dann regel ich den entsprechenden Heizkreis im Anschluss runter, bis das Ventil die meiste Zeit offen bleibt. Oder wenn trotz permanent offenem Stellantrieb die Temperatur nicht erreicht wird, dann muss der Durchfluss erhöht werden. Damit müsste ich dann früher oder später so eine Art hydraulischen Abgleich hinbekommen haben.

Zur Kontrolle fand ich es dann noch schwierig, über die Loxone-Statistik einen Überblick darüber zu kriegen, wann welcher Stellantrieb auf/zu ist und wie sich dann die Temperatur verändert und ob die im vorgesehen Korridor liegt etc. Darum habe ich (das soll aber diesen Beitrag nicht sprengen) die Statistiken in Grafana übernommen und mir daraus pro Raum so eine Grafik gebaut:



Das sieht im Moment alles noch nicht so stetig aus, weil ich seit dem Umbau um Weihnachten herum noch diverse Einstellungen verändert habe und Loxone darum mit dem Nachregeln die eine oder andere Schwierigkeit hatte. Derzeit liegt die Komforttemperatur bei 22°C mit einer erlaubten Abweichung von je 1°C nach oben oder unten und man sieht, dass das schon so einigermaßen passt für heute (09.01.). Die Tage davor lag die Komforttemperatur bei 23°C und auch das sieht ok aus. Vor dem 02.01. war der Durchfluss noch zu niedrig und der Stellantrieb noch nicht in Betrieb etc., aber ich bin gespannt, wie es sich jetzt in den nächsten Tagen weiter entwickelt.

Gruß Siebo