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25Sep/1711

Smart Home Basics – In 3 Schritten zur soliden Temperaturregelung

Der Winter steht kurz vor der Tür und so gilt es für Smart-Home-Neulinge, die Heizungssteuerung im intelligenten Zuhause zu konfigurieren bzw. für Smart-Home-Besitzer, die aktuelle Konfiguration zu checken. Schließlich liegt in einer guten Heizungssteuerung im Smart Home der Schlüssel zu einer Menge Komfort und ein großes Energieeinsparpotential. In diesem kurzen Howto zeigen wir dir, wie du in drei Schritten mit dem Loxone Miniserver Go und der eingebauten, selbstlernenden Fuzzy-Logik zur perfekten Heizkörpersteuerung gelangst. Auch wenn du keinen Loxone Miniserver besitzt, erfährst du die Grundprinzipien einer simplen, aber gut funktionierenden Smart-Home-Temperaturregelung aus erster Hand.

1. Hardware installieren & konfigurieren

Im ersten Schritt wird die Hardware zur Heizungssteuerung installiert. Ich setze schon seit Längerem auf den Loxone Miniserver Go, einem kleinen Smart-Home-Kraftpaket mit eingebauter Logik und kostenloser graphischer Smart-Home-Konfigurationssoftware. An zwei Heizkörpern nutze ich daher die zum Miniserver passenden Loxone Stellantriebe "Air" auf Funkbasis.

Auf Grund meiner mittlerweile gewachsenen Smart-Home-Historie besitze ich zusätzlich zahlreiche weitere Stellantriebe, z.B. von Homematic (Affiliate-Link), FHT (FS20-Protokoll) (Affiliate-Link) und Eltako (EnOcean). Diese binde ich, wie im Blogpost 5 Gründe zur Erweiterung deines FHEM-Servers mit Loxone + Howto beschrieben, über FHEM an meinen Loxone Miniserver an, was natürlich etwas aufwendiger ist, als direkt auf die Loxone Air-Technologie zu setzen. Wer jetzt eine neue Smart-Home-Konfiguration mit dem Miniserver aufbaut, dem empfehle ich direkt, Air-Stellantriebe zu verwenden. Grundsätzlich gibt es natürlich unendlich viele tolle Varianten der Temperaturregelung. Die nachfolgenden Produkte habe ich selbst allesamt testen können und kann diese nur empfehlen.

 

Damit der Smart Home Server weiß, welche Stellmotoren er in welchem Raum wie steuern soll, muss jetzt eine Verbindung mit den Thermostaten hergestellt werden. Die Air-Stellantriebe werden nach einem Druck auf die Lern-Taste in der Loxone-Config, der Konfigurationssoftware, über den Lernen-Reiter vom Miniserver gefunden.

Der Stellantrieb erhält jetzt einen Namen und einen Raum und ist dann in im Loxone-Baum unterhalb der Air-Extension als nutzbares Device eingerichtet. Ich vergebe trotz Raumzuweisung zusätzlich auch im Namen immer noch einmal einen kleinen Raumpräfix wie z.B. "Sz.Stellantrieb" für Schlafzimmer.

2. Heizungslogik konzipieren

Wenn der Stellentrieb montiert und konfiguriert ist, geht es an das eigentliche Setup der Heizungssteuerung. Jedoch sind zunächst ein paar grundsätzliche Gedanken anzustellen, die ich im Folgenden kurz aufarbeiten möchte.

Für mich spielen drei Temperaturarten eine entscheidende Rolle bei der Konzeption der Heizungslogik.

  • Die absolute Untergrenze wird durch die Tiefschlaf-Temperatur für alle Räume definiert. Diese Temperaturgrenze darf in der Heizperiode nie unterschritten werden, auch nicht bei längerer Abwesenheit (z.B. mehrwöchiger Urlaub etc.). So werden unter anderem Schäden an Leitungen etc. vermieden. Ich nutze hierfür den üblichen Wert von 12°C.
  • Die Spartemperatur gilt als Untergrenze bei Abwesenheit bzw. Nichtnutzung eines Raums im normalen Betrieb, d.h. ohne längere Abwesenheit. Hintergrund ist, dass eine gewisse Temperatur in den Räumen vorgehalten werden soll, die es möglich macht, relativ kurzfristig die Komforttemperatur wieder herzustellen. Hier kann ich mich persönlich mit 17°C gut arrangieren.
  • Die Komforttemperatur ist der gewünschte Soll-Wert bei Anwesenheit. Für Wohnräume (Esszimmer, Wohnzimmer) sind 21°C ein guter Wert für mich. In meinem Arbeitszimmer sind hingegen z.B. 19-20°C ausreichend. Hier muss jeder nach seinem eigenen Empfinden entscheiden.

Zusätzlich zu den Temperaturarten spielen die Heiz-Modi eine entscheidende Rolle, also die Logik, wie und wann eine voreingestellte Temperatur im Raum vorherrschen soll:

  • Automatik-Modus
  • Manuelle Steuerung

Ohne auf die Funktionen des Loxone Miniservers hier schon zu sehr im Details einzugehen, sollte es bei einer Smart-Home-Heizungssteuerung grundsätzlich einen Automatik-Modus geben, der getriggert durch Heizzeiten (bei erweiterter Heizungslogik ggf. erweitert um Anwesenheitserkennung) die Spar- oder Komforttemperatur regelt. Diese Logik muss entsprechend deaktiviert werden, wenn längere, geplante Abwesenheiten auftreten. Hierfür muss eine "Urlaubs-Funktion" genutzt werden. In diesem Fall gilt als Untergrenze die Tiefschlaf-Temperatur. Die Alternative zum Automatikmodus ist eine manuelle Steuerung, in der ein Anwender dem Smart Home proaktiv mitteilt, welche Temperaturarten wann vorherrschen sollen.

Ich persönlich kombiniere beide Steuerungsarten in Abhängigkeit der Raumart, die ich in drei Kategorien unterteile:

  • Klassische Wohnräume (Planbare Nutzung)
  • Nutz- und Funktionsräume (Unplanbare Nutzung)
  • Durchgangsräume (Keine aktive Nutzung)

Klassische Wohnräume (Wohnzimmer, Esszimmer etc.) sind planbar in der Nutzung. Einen einigermaßen geregelten Alltag vorausgesetzt, sind Anwesenheitszeiten hier relativ gut vorhersagbar, denn es sind diese Räume, in denen man sich bei Anwesenheit meistens aufhält. Dazu zählt auch das Schlafzimmer. Für diese Raumart nutze ich den Automatikmodus mit Heizzeiten. Grundsätzlich achte ich dabei darauf, meine Anwesenheit großzügig zu planen. Ich nehme dabei in der Planung in Kauf, auch ein oder zwei Stunden vor oder nach einer Anwesenheit Komforttemperaturen aufrecht zu halten. Im Gegenzug erhöht dies die Wahrscheinlichkeit, sicher immer in beheizten Räumen sein zu können. Zusätzlich spart ein relativ konstantes Heizen unter Umständen (abhängig von Heizung, Dämmung etc.) auch mehr Heizenergie als ein ständiges An- und Abschalten der Heizkörper.

Nutz- und Funktionsräume (Gästezimmer, Arbeitszimmer etc.) sind (zumindest bei mir) in der Nutzung schlecht planbar und daher nur schwierig in Heizzeittabellen abzubilden. Daher nutze ich hier eine manuelle Steuerung mit vordefinierten Temperaturwerten. Für diese Räume werden zwar alle Temperaturwerte definiert, allerdings nicht vom Smart Home automatisch aktiviert. Die Aktivierung erfolgt hier "On Demand" durch den Nutzer, z.B. über eine Smart Home App oder an einem Wandthermostat.

Für Durchgangsräume (z. B. Flure) sind je nach Schnitt der Wohnung/des Hauses unterschiedliche Heizvarianten denkbar. In meinem Fall zieht sich ein mit einem Heizkörper ausgestatteter Flur mittig durch die Wohnung und mündet im offenen Wohnzimmer. Daher ist es hier wichtig, den Flur ähnlich wie das Wohnzimmer zu temperieren, damit der Unterschied zwischen diesen beiden aneinandergrenzenden Räumen nicht zu groß ist und beispielsweise die Heizkörper im Wohnzimmer auf Volllast den Flur mit heizen müssten. Bei einem anderen Schnitt wäre ein anderer Heizbetrieb auch denkbar.

Ein finales Konzept berücksichtigt daher nach meinem Vorgehen die drei Komponenten Temperaturart, Heiz-Modus und Raumart. Die Konzeption wird dann für jeden einzelnen Raum durchgeführt, bevor es an die Umsetzung in einem Smart Home Server geht.

3. Heizungssteuerung programmieren

Mit einem Loxone Miniserver Go und der eingebauten, graphischen Bausteinprogrammierung wird die Heizungssteuerung über das Hinzufügen des Baustein "Intelligente Raumregelung" umgesetzt.

Unabhängig von Art des Raumes, Temperaturart und Heizmodus konfiguriere ich den Baustein dabei wie folgt.

An den Eingang AI hänge ich die aktuell gemessene Raumtemperatur (hier z. B. über einen Technoline Funk-Temperatursensor, der seine Werte mittels FHEM über das Netzwerk liefert. Im Howto 5 Gründe zur Erweiterung deines FHEM-Servers mit Loxone + Howto wird diese Anbindung erörtert).

Der Eingang IW ist bei mir ferner mit einem Fensterkontaktsensor verbunden (funktioniert nur im Automatik-Modus), der die Temperaturvorgabe bei geöffnetem Fenster senkt und so den Heizkörper abschaltet, wenn ein Fenster geöffnet wird. Ich nutze hier den Homematic Tür- und Drehgriffkontakt (Affiliate-Link).

Am Ausgang AQ wird der entsprechende Stellantrieb angefügt, der durch den Baustein eine prozentuale Öffnung als Vorgabewert erhält. Im gezeigten Beispiel ist hier ein über FHEM angebundener Homematic Funk-Stellantrieb (Affiliate-Link) verknüpft.

Aus Komfort- und Transparenzgründen habe ich die Konfiguration ferner so gestaltet, dass ich sowohl die durch den Baustein berechnete Ventilöffnung, als auch die aktuelle Zieltemperatur in einen "Virtueller-Status"-Baustein speichere, damit ich diese Werte in der Visualisierung bzw. der App auch immer im Blick habe.

Die jeweiligen Temperaturvorgaben werden über die Eigenschaften des Bausteins im entsprechenden Raum gepflegt. "Ts:Spartemperatur" ist die Spartemperatur und wird relativ zur Komforttemperatur (Tch) angegeben. Die "Td: Haus im Tiefschlaf-Temperatur" ist entsprechend die Temperatur-Untergrenze.

Für Räume, die den Automatikmodus in der Heizungslogik verwenden sollen, gilt es jetzt noch, Heizzeitenpläne zu hinterlegen, was über einen Doppelklick auf den Baustein funktioniert.

In der App bzw. der Visualisierung sieht ein Raum im Automatikmodus mit eingestellter Heizzeit dann z.B. wie folgt aus.

Für Räume, in denen ich eine manuelle Steuerung nutzen möchte, verwende ich trotzdem den im Standard aktivierten Automatik-Modus, stelle allerdings den Zeitplan so ein, dass dauerhaft die Spartemperatur als Untergrenze anliegen soll und niemals automatisch auf die Komforttemperatur geschaltet wird. In der App sieht das Ganze dann so aus.

Steht die Nutzung eines derartigen Raumes an, verwende ich den "Temperatur Timer" in der App und aktiviere je nach Wunsch das Heizen des Raumes.

Der Timer läuft anschließend bis zur gewünschten Zeit auf der für diesen Raum hinterlegten Komforttemperatur.

Aus meinem täglichen Leben

Die Heizungssteuerung über Loxone macht mein Leben im Smart Home ernsthaft um so Vieles besser. Dank der eingebauten Fuzzy-Logik, die bei jedem Heizvorgang selbst lernt und erkennt, wie schnell bzw. wie elastisch sich ein Raum beheizen lässt, ist sichergestellt, dass tatsächlich zu den gewünschten Zeiten die gewünschten Temperaturen vorherrschen. Über den Temperatur-Timer lässt sich beispielsweise auch ein Heizen über die Komforttemperatur hinaus ermöglichen, wenn man z.B. nach einem kalten Winterspaziergang einmal für einen gewissen Zeitraum einen "erhöhten Wärmebedarf" verspürt.

Ich finde die Loxone Stellantriebe Air persönlich sehr gut, hatte allerdings schon einmal Probleme mit einem, der mehrfach eine ungewollte Ventilöffnung geschalten hat und mir nicht erklärlich war, woher diese kam. Loxone hatte mir hier allerdings anstandslos ein Austauschgerät zugesandt. Seither hatte ich keine Probleme mehr. Mein favorisiertes Setup ist und bleibt hier allerdings die Kombination aus Homematic Stellantrieben (Affiliate-Link), Technoline Temperatursensoren (Affiliate-Link) und Homematic Wandthermostaten (Affiliate-Link), einfach deshalb, weil ich hier zum Preis von einem Loxone Stellantrieb Air einen Funk-Stellantrieb + externe Temperatur- und Luftfeuchtemessung + Wandthermostat erhalte (Anbindung an Loxone siehe 5 Gründe zur Erweiterung deines FHEM-Servers mit Loxone + Howto).

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Christoph

Christoph

berichtet seit Juni 2012 auf meintechblog.de über seine Erfahrungen zu Smart Home und Hausautomation und beschäftigt sich außerdem mit Smart Grids. Mehr Infos
Christoph
Kommentare (11)
  1. Hallo Christoph,

    Dein Blog kommt genau rechtzeitig, musste mich auch letzte Woche um das Thema Heizung kümmern, da die bessere Hälfte die Heizung aktivieren wollte. Die letzte Heizperiode hatte ich noch komplett mit Homematic pur durchgeführt, für den Sommer waren alle Homematic Stellantriebe auf 17 Grad fest programmiert.
    Habe nun mit Loxone und virtuellen HTTP-Ausgängen alle Stellantriebe über Loxone am laufen. Heizung kann wieder geregelt werden, Hausfrieden ist wiederhergestellt.
    Dank Deines Blogs sind aber dennoch ein paar nette Informationen dabei, die ich gerne mitnehme.

    Gruß Wolfgang

    • Hallo Wolfgang,
      das freut mich sehr. Welche Erfahrungen hast du bisher mit der intelligenten Raumregelung machen können? Wie ist deine Heizungssteuerung konzipiert?

      Viele Grüße
      Christoph

    • Hallo Christorph,

      ähnlich wie Du fahre ich für die Aufenthaltsräume das Automatik Programm Autopilot Heizen.
      Bei mir am Tage 21.5° und 17° über Nacht. Andere Räume wie z.B. Büro über den manuellen Heizbetrieb. Ich steuere die Stellantriebe direkt an, über die xmlapi der Homematic Zentrale. Die aktuelle Temperatur am Stellantrieb lese ich über die xml api alle 300ms per virtuellen http Eingang in den MS.
      Am intelligenten Raumregler hängt bei mir an AI der Fühler und an T die aktuell gewünschte Temperatur vom Stellantrieb für den manuellen Heizbetrieb.
      Der Ausgang AQT führt auf den Virtuellen http Ausgang der per xmlapi direkt den Stellantrieb auf die erforderliche Temperatur setzt.
      Die Steuerung über Loxone ist schon recht komfortabel und praxisnah.
      Kann hier aber auch nur über zwei Wochen Heizperiode mit Loxone berichten.
      Die Einbindung der preisgünstigen Homematic Komponenten ist hierbei unschlagbar.
      Obwohl das direkte Einbinden ein wenig fummelig ist, lohnen sich die Bemühungen.

      Gruß Wolfgang

  2. Hallo,
    Funktioniert das System (mit dem Thermostat) auch an einer Fußbodenheizung?

    • Hallo Anton,

      bei Fussbodenheizungen sollte evtl. eine andere Steuerungslogik bedacht werden, da diese deutlich träger reagieren als Heizkörper und ein spontanes Zu- bzw. Abschalten nur bedingt Sinn macht. Eine Steuerung im Automatik-Modus über den Loxone Miniserver macht trotzdem Sinn und der Baustein ist auch darauf ausgelegt. Die Stellantriebe Air passen auch für die Fussbodenheizung.

      Schau mal außerdem hier: https://www.loxone.com/dede/heizungssteuerung-erfahrungsbericht/

      Viele Grüße
      Christoph

  3. Hallo Christoph,

    erst einmal vielen Dank für deine super Beiträge.

    Funktioniert die Steuerung auch mit I/O Ventilen oder sind zwingend Stellantriebe 0-10V erforderlich?

    Grüße und vielen Dank
    Thilo

    • Hi Thilo,

      ich schalte mich mal kurz dazu. Klar geht das. Solche Stellantriebe einfach an den Ausgang Q (Digitaler Ausgang - Für Ein-/Aus-Ventile) der "Intelligenten Raumregelung" hängen. Das ist dann quasi eine Art PWM-Ausgang, der je nach Intensität periodisch ein- und ausschaltet. Das funktioniert dann vollautomatisch.

      Grüße
      Jörg

  4. Hallo, wie kann Loxone die Ventilöffnung am z.b. Homematic Thermostat via fhem beeinflussen? Ich dachte immer, dass diese über die interne PID Regelung "im" Thermostat erfolgt.

    • Hallo Mirco,

      hängt immer vom Thermostat ab. Bei den Homematic-Thermostaten gebe ich über Loxone nur die Zieltemperatur an Loxone und FHEM weiter, dann erfolgt die Kalkulation der Ventilöffnung. Am analogen Ausgang AQ für stetige Ventile könnte z.B. auch ein Prozentwert von 0-10V an ein mittels FHEM angeschlossenes FHT-Thermostat weitergegeben werden.

      Nicht gefragt, aber weil es gerade dazu passt: Als dritte Variante bietet der Baustein die Möglichkeit, über den digitalen Ausgang Q eine elektronische Heizung zu- bzw. abzuschalten.

      Viele Grüße
      Christoph

  5. Hallo Christoph, der Artikel bestätigt mich in meiner bisherigen Annahme, dass die generelle Automation der Heizung doch nicht ganz so trivial ist, wie es scheint und mein bisheriger Ansatz, der eigentlich nur ein workaround sein sollte, doch noch wesentlich länger Bestand hat. Grundsätzlich schalte ich die Heizkörper nur automatisch aus. Einschalten passiert manuell, entweder am Thermostat oder mit Alexa. Wir haben keine Fußbodenheizung (außer Bad), da die normalen Heizkörper den Raum zügig aufheizen. Ich spreche auch bewusst von Einschalten. Dieses erfolgt auf eine fest vorgegebene Temperatur, die daytemp. Hierfür habe ich auf Anforderung meiner Frau die daytemp von Küche und Wohnzimmer auf 22 bzw. 23Grad angepasst. Die beiden Heizkörper im Wohnzimmer sind gepeered. Schalten erfolgt über "Alexa, schalte Heizung ein". Das ist ausreichend, keine Gradzahlen, es soll nur die daytemp geschaltet werden. Das Ausschalten erfolgt automatisch über die Sequenz, die auch alle Lichter ausschaltet. "Alexa, schalte Wohnzimmerlicht aus" nimmt somit auch die Heizung mit. Im Kinderzimmer wird die Heizung auch nur Abends automatisch abgeschaltet. Unser Sohn schaltet sie sich bei Bedarf ein. Eine Grundtemperatur im Winter wird erreicht durch alle Türen offen und die Heizung unten im Flur auf 16Grad. Die wird aber nie geschaltet, bleibt so stehen. Ich kann nur sehen, wie oft sie wirklich anspringt und entscheide dann, ob 15,16 oder 17 Grad ok sind. Gruß Axel

  6. Dann will ich mal einen Senf dazu geben.
    Durch meine SmartHome erfahrungen aus dem Messwerten Temperatur, Vetilöffnung, Temperaur-Absekunng und Heizkosten, bin ich zu der erkenntnis gekommen dass eine "nachtabsenkung" der Temperatur kontraproduktiv ist.
    Letzten winter habe ich das experiment gestartet mal nicht abzusenken und bin auf die Niedrigsten Heizkosten der letzten 7 jahre gekommen.
    Ob ihr es glaubt oder nicht - aber die abrechung des Versorgers lügt nun mal nicht.
    Und nein, es liegt nicht daran dass ich den Gas-Anbierter gewechselt habe.
    Aus den Daten Temperatur und Ventilöffung auf der zeitachse habe ich festgestellt dass mein Dachgeschoss in der Programmierten Heizphase zu keinem zeitpunkt die Zieltemperatur erreicht. Wenn der Raum ein mal auf 17°C auskühl schafft es die Heizung nicht, innerhalb von 5 stunden den raum auf 21°C hochzuheizen. Zum Zeitpunk des programmierten starts desr Absenkung waren es 20,8 Grad.
    Im Bad war das problem nicht ganz so gravierend aber wenn man um 5:00 Uhr aufsteht, musste man ca 45min vorher anfangen zu heizen, mit 100% ventilöffung.
    um 8:00 wurde dann wieder abgesenkt un gegen 16:00 Uhr wieder geheitzt.
    Da der Raum neben (Gästezimmer) an nur selten genutzt wird war eine Spartemperatur von 17° eingestellt. Damit hat dieser angerenzende raum die ganze Wärme des Bades "geschluckt" und das hat man permanent gespürt (gefühlte Wärme / Kälte).
    Letzten Winter habe ich dann angefangen und die Spartemperatur im Dachgeschoss und Gästezimmer auf 19°C eingestellt und nur bei bedarf (2-3x die woche) auf 21°C geheizt.
    Im Bad, WC, Wohnzimmer und Küche auf 21°C (keine absunkung)
    Im schlafzimmer sind 18°C eingestellt, diese Temperatur wurde so gut wie unterschritten)
    Hab sogar den Keller auf konstate 18°C geheizt.
    Fazit: ein umbeschreiblicher komfortgewinn, immer ein warmes haus, zumindest gefühlt. es macht einen mega unterschied ob man einen 19°C warmen rum betritt in dem die wände die wäre noch speichern oder der gleiche raum auch bei 19°C ungeheitzt wärme verliert. das unterschied kann man spüren.
    Glaubt es oder nicht, ich werde nie wieder unter 19°C/21°C absenken das kostet mehr Gas als das abenken auf 17°C spart.
    Ich kann nur jedem empfehlen die Daten Temperaur (aktuelle + Zieltemperatur) und Ventilöffnung auf einer Zeitachse zu plazieren, wie FHEM es in den Graphen macht, und sich die werte anzusehen.
    Bin gespannt wie viele feststellen dass sie ihre Ziel Temperaturen vor dem wieder absenken nie erreichen.
    Grüße GrayDeath

    PS: ein kleiner vergleich: setzt euch mal ins auto und fahrt auf der autobahn.
    vollgas bis 130km/h dann rollen lassen bis 80km/h und dann wieder mit vollgas auf 130km/h. Die gleiche strecke fahrt ihr dann mal konstant mit 90-100km/h.
    vergleicht dann den Sprittverbrauch und wendet diese erkentniss auf euer heizverhalten an ;)


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