Mine erfaringer med motorstyret Esbe VRG 3-vejs ventil og Esbe CRC211 motorstyring

[Uffe Merrild]

Hej forum,
Indlægget her er ment som information til andre brugere. Jeg håber, nogen kan bruge det.

Ventilen styrer fremløbet fra min akku ind til huset. Min VVS valgte 3-vejs ventilen på mine vegne. Det blev en VRG 131 DN20 3/4" med kvs værdi på 6,3. Jeg valgte selv styringen, en Esbe CRC211 (versionen m. udetemperaturføler).

Jeg købte CRC211'eren på en svensk hjemmeside og fik den til ca 3.000kr og sparede dermed en skilling ( https://www.vvsobadrum.se/varme/shuntau ... tyrd-28029 )

Systemet kører rigtig godt for mig nu, men undervejs har jeg døjet med nogle problemer, som jeg har løst og vil gerne dele min erfaring med jer.

Svingende fremløbstemperatur
Da jeg første gang satte motorstyringen på ventilen ville jeg sætte fremløbet så højt, at den kunne holde VVBen varm hele tiden. Derfor valgte jeg 50c. Det førte til problemer lige med det samme, for gulvvarmen var sat til 30c, radiatorerne var lukkede, og VVB'en åbner kun, hvis der er mere end 5 grader forskel mellem fremløb og VVB temp. Systemet stod derfor og åbnede og lukkede og fik ventilen til at dreje frem og tilbage i en evighed.

Temperaturen fra tank til 3-vejs ventil var også meget svingende, det lignede, at den høje fremløb fik flowet til at falde så meget, at de ca 3m isolerede rør fra tank til 3-vejs ventil afkølede vandet nok til, at når ventilen åbnede igen, skete der for lidt med fremløbet, så motoren skruede ret kraftigt op med resultatet at temperaturen i fremløbet blev for høj, og så skruede ventilen igen langt ned og startede problemet forfra.

Dengang løste jeg problemet ved at reducere fremløbstemperaturen til 30c, så kunne systemet justere sig ind. Det var egentlig også meningen at køre med lav fremløbstemperatur og tidsmæssigt booste fremløbet til 65c for at varme VVB'en op.

For høj fremløbstemperatur
I en periode havde jeg et problem, at når jeg fyrede tanken op til 85-90c, kunne Esbe styringen ikke presse fremløbet ned til 30c. Den lå på 70 og faldt hen ad vejen. Ved at klemme en kugleventil på tanken kunne jeg bedre problemet, men ikke fjerne det helt. Jeg fandt ud af, at jeg havde sat motoren på ventilen med en vinkelfejl, så motoren ikke kunne skrue ventilens åbning i 0. Efter at have pillet motorstyringen af ventilen og "synkroniseret" vinkel på ventil og motorstyring, så fungerer det rigtig godt.

Timer og VVB
Esbes CRx200 styring har mulighed for at køre efter 2 temperaturkurver. T1 og T2. T1 er de normale, og T2 kan aktiveres ved at kortslutte et par indgange på controlleren. I parametrene kan man justere, hvilket temperaturoffset (positivt eller negativt) man vil påføre sin T1 kurve.

Jeg bruger T2 til at booste fremløbet, så VVB'en kan varmes op. Jeg bruger et DIN skinne timerur til at aktivere T2 3 gange om dagen i ca 45 minutter hver gang. Det er en rimelig løsning, som ikke er styringsmæssig effektiv (styringen aner ikke hvilken temp VVB er på), men er simpel og fungerer rimeligt.

Ved at fifle med parametrene fandt jeg ud af, at med 65c fremløb i 45 minutter opnår VVB'en omtrent 57c hver gang.

Varmekurve og gulvvarmen
I huset har jeg radiatorer og gulvvarme. Gulvvarmen sidder med sin egen shunt, men da jeg har en varmekurve på mit fremløb, har jeg bare skruet langt op for gulvvarmens shunt, så den blot følger min fremløbstemperatur (wavin termostaten står på 6). Det virker faktisk bedre, end jeg turde håbe på. Af årsager jeg ikke helt selv er klar over, så er der omtrent 10c forskel på gulvvarmens fremløb og systemets fremløb. Dvs. hvis jeg sætter fremløb fra akku til hus til 40c, så rammer gulvvarmens fremløb kun 30c. Radiatorerne bliver omtrent 40c som forventet. Det betyder sådan set, at jeg kan nøjes med at styre fremløbet til huset for at styre det hele efter udetemperatur, og at der er et nogenlunde forhold mellem gulvvarmen og radiatorerne således tingene passer sammen.

Indstilling af motorstyringens følsomhed/drejehastighed/proportional forstærkning
En dag da jeg som sædvanligt skiftevis sad og stirrede på Esbe styringen og snusede rundt i Kamstrup Multical 303'eren fandt jeg ud af, at når T2 aktiveres (dvs. fremløb skal forøges fra ca 30 til 65), så er temperaturmålingen til Esbe styringen håbløs langsom. På sit højeste registrerede Multical'en 82c fremløb, mens Esbe styringen selv mente, at fremløbet var på ca 72c. Det var der en simpel forklaring på.

Da jeg fik anlægget monteret, fik jeg en ide. Jeg mente selv, at jeg havde begået noget nær en genistreg ved at instruere VVSeren i at fjerne et stykke alupex og indsætte et stykke messing rør, som bedre kan overføre varmen (tænkte jeg). Sensoren til Esbe styringen monteres på røret og klæbes fast med alutape. Som ekstra livrem og seler er der lagt 40mm rockwool rørisolering rundt om rør, sensor og alutape. Det havde jeg overbevist mig selv om, var en god løsning.

Men det er en meget langsom måde at måle fremløbstemperaturen, når den ændrer sig. Multical'en er meget hurtigere til at følge med temperaturændringer. Da jeg fandt ud af, at ventilen styrer langt hurtigere end målesystemet kan følge med til, fandt jeg ud af, hvorfor jeg havde mit problem i begyndelsen med svingning i fremløbet. Motorstyringen er for hurtig.

Esbe skriver, at man kan justere controllerens følsomhed (Proportional forstærkningen) manuelt, men viser ikke, hvordan. Det gøres sådan her: Først slås SAP funktionen fra ifølge Esbes anvisninger (SAP er den automatiske proportionalforstærkningsjustering). Når SAP er "off" gå da ud af alle menu'er, så controlleren står i normal drift. Hold joystikket på controlleren nede i 10 sekunder (fortsæt bare med at holde dimsen i bund, selvom den normale menu kommer frem), så vises en skjult menu. Første element vises som P-4, det er den proportionale forstærkning, som du kan justere ligesom de andre ting i controlleren.

Ved at prøve de forskellige indstillinger af, fandt jeg, at P-4 gav et oversving til 82c, mens P-3 kun gav et oversving til 68c (målt med multical). Jeg kører derfor med P-3 indstillingen, som er tilpas langsom til ikke at stikke så meget af fra målingen, som den før gjorde. Det tager så til gengæld ca. 300 sekunder at skrue fremløbstemperaturen fra 30c til 65c, hvis tanken leverer 90c til ventilen. Jeg havde det ikke godt med at lægge 82c ind i rørene i huset så hurtigt, når det var unødvendigt til mit formål. På godt jysk synes jeg, at oversving (overshoot) er træls.

Jeg har tid nok til at vente på den langsomme indstilling. Jeg ved dog ikke, hvordan man gør temperaturmålingen hurtigere.

Som sidste lille detalje har jeg fundet en fejl i softwaren i styringen, som Esbe er ved at udbedre. Deres maksimum temperatur bliver ikke respekteret, når man skifter til T2 kurve. Det betyder, at hvis jeg sætter 65c som maks fremløb, og T1 er 40 og mit offset er 30, så stopper den ikke ved 65, men springer helt til 70. Det er temmelig noller, når man har en varmekurve og gerne altid vil springe til 65c fremløb til VVB'en. Pga. varmekurven kan T1 antage værdier som fx 30 eller 45 alt efter udetemperaturen. Men for at opnå 65c så skal offset justeres hele tiden. Man skal så at sige ændre på offset, når udetemperaturen ændrer på T1. Jeg forventer, at Esbe frigiver en ny software til deres CRx styringer for at løse problemet.

Det var alt.

[Uffe Merrild]

Det kan være lidt langhåret at forstå, hvad jeg mener med at målesystemet i Esbe styringen er langsom i forhold til Multical'en.

Nedenfor er et simplificeret (og ganske opdigtet, men ikke urealistisk) eksempel på, hvad der foregår, hvis jeg var virkelig dygtig og med et snuptag kunne dreje 3-vejs ventilen manuelt til den eksakte position, der fik fremløbet til at blive 65c øjeblikkeligt. I figuren simulerer jeg, at det sker ved tiden 5 sekunder. Så ville målingerne fra hhv. Esbe styringen og Multical'en formentlig se nogenlunde sådan her ud:

Målinger_esbe_multical.png

Meningen er, at det skal illustrere, hvorfor Esbe styringen laver oversvinget. Den er hæmmet af, at målesystemet (rør+sensor+elektronik) har en naturlig forsinkelse. Røret skal jo først varmes op til vandtemperaturen og det tager jo lidt tid i sig selv. Derefter skal sensoren også varmes op og elektronikken skal aflæse og filtrere støj væk osv. Det forsinker målingen i forhold til den reelle vandtemperatur. Multical'en med sit hurtigere målesystem er bedre til at følge med disse ændringer.

Styringen måler fx kun 52 efter 15 sekunder, mens multical'en er oppe på 65 og ved, at nu er 3-vejs ventilen justeret rigtigt ind. Esbe styringen derimod ser, at der stadig er en fejl i forhold til den ønskede temperatur på 65, så den skruer naturligvis på 3-vejs ventilen for at forøge temperaturen. Og så er det, at den laver et oversving og rammer over den ønskede temperatur, alene fordi målesystemet er for langsomt.

[Smoelfen]

Det kan være lidt langhåret at forstå, hvad jeg mener med at målesystemet i Esbe styringen er langsom i forhold til Multical'en.

Nedenfor er et simplificeret (og ganske opdigtet, men ikke urealistisk) eksempel på, hvad der foregår, hvis jeg var virkelig dygtig og med et snuptag kunne dreje 3-vejs ventilen manuelt til den eksakte position, der fik fremløbet til at blive 65c øjeblikkeligt. I figuren simulerer jeg, at det sker ved tiden 5 sekunder. Så ville målingerne fra hhv. Esbe styringen og Multical'en formentlig se nogenlunde sådan her ud:

Målinger_esbe_multical.png

Meningen er, at det skal illustrere, hvorfor Esbe styringen laver oversvinget. Den er hæmmet af, at målesystemet (rør+sensor+elektronik) har en naturlig forsinkelse. Røret skal jo først varmes op til vandtemperaturen og det tager jo lidt tid i sig selv. Derefter skal sensoren også varmes op og elektronikken skal aflæse og filtrere støj væk osv. Det forsinker målingen i forhold til den reelle vandtemperatur. Multical'en med sit hurtigere målesystem er bedre til at følge med disse ændringer.

Styringen måler fx kun 52 efter 15 sekunder, mens multical'en er oppe på 65 og ved, at nu er 3-vejs ventilen justeret rigtigt ind. Esbe styringen derimod ser, at der stadig er en fejl i forhold til den ønskede temperatur på 65, så den skruer naturligvis på 3-vejs ventilen for at forøge temperaturen. Og så er det, at den laver et oversving og rammer over den ønskede temperatur, alene fordi målesystemet er for langsomt.

Super fin beskrivelse.
Som jeg lige ser det, har du sikkert ret i tidsforsinkelsen med rør+sensor+elektronik, men "rør" problemet kan jo nok løses med en anden konstruktion, men der burde ikke være nogen tidsforsinkelse for sortering af støj fra føler ( i mange NTC føler sætter fabrikanterne en elektrolyt parallelt med NTC føler internt i deres kredsløb og det problem er løst ). Elektronikken kan sagtens følge med, men det er en bevist tidforsinkelse i elektronikken som ESBE har indbygget i form af en adaptiv PI regulator ( cykelkæde udgaven af en ægte PID regulator ) ( se i datablad ). Denne proportional og specifik integral delen er netop den som giver tidsforsinkelsen ( ””"i modfase"”” for at undgå overshoot ) bevist. Det er svaret på hvorfor du møder tidsforsinkelsen i "elektronikken", den er helt bevist.

Fra gammel reguleringsteknik har man en fysisk regel som siger maximal to poler i en reguleringssløjfe, hvis der er flere bliver systemet ustabilt og kan ikke "reguleres stabilt". Hvordan skal det så lige forstås? Hvis man har mere end to enheder som giver tidsforsinkelser i serie / efter hinanden, vil et system aldrig kunne gøres stabilt. Eks. på tidsforsinkelser kan være den termiske overgang på vandtemperatur til føler, regulering af fremløb men måler på retur ( men er nødvendig i nogle systemer ). Jo færre ( helst kun en ) af disse tidsforsinkelser jo nemmere er det at få stabilt. Så den graf du viser, viser jo direkte en fin tidskonstant, men problemet opstår når der er to og specielt flere efter hinanden. Det er sikkert det fænomen som optræder i dit system.

D ( differential delen ) i PID er den som "mangler" i ESBE, denne del er den styrmanden bruger når han drejer på roret på et skib, set lidt billedligt, ”han begynder at korrigerer roret før det ser ud til at være nødvendigt”, men det er også en reguleringssløjfe

Jeg er selv i gang med PID på nogle varmepumper, hvor der er udtalt overshoot grundet forkert indstillet PID parameter. Jeg vil helere have et langsom system og ingen overshoot, men det jo ikke altid konen kan vente på at komme i bad og så bliver hun ustabil :-)

Mvh Smoelfen

[Smoelfen]

Nu skrev jeg det er en adaptiv PI regulator, så i bund og grund skal man prøve at flg.:

• Pil så mange tidskonstanter ud af systemet som muligt

• Grundet at det er en adaptiv regulator, bør enheden selv over tid beregne ( internt ) Kp og Ki ( ved ikke hvor lang tid den skal bruge )

• Og så det sværeste ( minder lidt om Fuzzy Logic ) lad skidtet falde på plads

Det er selvfølgelig en forudsætning at systemet er optimeret mht. tidskonstanter, ellers bliver det aldrig stabilt / godt.
Efter noget tid hvor den har forsøgt sig, burde det blive et pænere udseende at følge.

Mvh Smoelfen

[Uffe Merrild]

Problemet med langsom måling er, at controlleren ikke kan kompensere for det på anden måde end at blive langsom. Hvis den havde en D del, kunne man måske tune den til at stoppe på en given position, sådan fremløb blev 65c uden controlleren selv vidste det. Den skulle altså ad tuningens vej ende på den rette position tidligere, mens den afventer at målesystemet indhenter den faktiske fremløbstemperatur. Jeg er skeptisk om det kunne lykkes stabilt, men vil ikke afvise det på forhånd.

Normalt vil man også sige, at man skal have mindst 10 målepunkter undervejs i sin stabiliseringstid - altså tiden fra det nye arbejdspunkt gives og indtil den regulerede variabel er indenfor +/- 2 - 5% af den ønskede værdi. Omsat til tid betyder det måske, at hvis målesystemet tager 5 sekunder om at opfange 63% af effekten af en ændring, bør man ikke forsøge at opnå en stabiliseringstid under 50s. Den tid kan man teste ved at tage manuel kontrol med ventilen og give den et bestemt drej til en af siderne og ved faste intervaller aflæse og nedskrive temperaturændringen i dens display.

Det ser dog ud til, at et dyklomme i et tee har bedre kontakt med vandet end mit messingrør. Jeg har ikke prøvet at flytte sensoren ind i den dyklomme, jeg har til at måle fremløbstemperatur (dyklommen er ca. 150cm fra styringen, og der er 150cm kabellængde på sensoren, så det er tvivlsomt om den kan nå) - men jeg er fristet til at prøve

Problemet er, at jeg har nær ved mailbombet Esbes kundesupport for at lokke mere ud af dem angående den hemmelige menu, fx integraletid og derivattid til controlleren, eller min og maks ventil vinkel. Det lykkedes ikke, selvom jeg forklarede, at jeg er uddannet kontrolingeniør og arbejder i industrien med regulering og fejlhåndtering af frekvensomformere. De mente ikke, de havde et dokument, der beskrev den hemmelige menu, som jeg kunne få. Æv.

Hvis jeg en gang får tid, kunne jeg finde på at nørde lidt rundt i indstillingerne for at se, om man kunne gætte sig frem. Men som tingene er nu er jeg tilfreds med systemet og har desværre en masse andre opgaver på gården (fx at skove 30-40 rummeter brænde til vinter).

Angående polerne, så mener jeg, at det er placeringen af polerne, der afgør om systemet er stabilt eller ej. System + controller skal have poler i venstre halvplan for at være stabile, og kan man ikke designe en controller, der kan trække det samlede systems poler herover, må man opgive styringen.

[Smoelfen]

Vi er meget enige, og jeg kan også huske placeringen af polerne i venstre halvplan, men husker også at hvis der var 3 poler eller derover med sammenlignelige tidskonstanter τ, kunne det ikke lade sig gøre i en reguleringssløjfe, men jeg kan huske forkert :-)

Mvh Smoelfen

[Uffe Merrild]

Jeg har nørdet lidt videre i mit system.

Angående dårlig sensor på røret, så fandt jeg ud af, at jeg havde begået en fejl ved at genbruge alu-tapen som holdt fremløbsføleren fast på røret. Det var gået løs og derfor målte den langsomt. Jeg skiftede tapen til noget nyt, og nu kan jeg hurtigere regulere fremløbet. Før tog det vel omtrent 5 minutter at skifte til høj fremløb for at varme VVB'en op, men nu tager det 2 minutter. Jeg indstillede forstærkningen til P-4 og får ca. samme oversving som før. Det var rart.

Jeg har opgraderet styringen af min VVB til at bruge shelly temperatursensorer og Home assistant. Nu ved jeg hvad temperaturen er 3 steder i VVB'en og kan kortslutte Esbe controllerens input fra en shelly plus 1 enhed, så jeg igangsætter opvarmning, hvis midten af VVB'en er 45c og den fortsætter indtil VVB midtertemp er 9c under fremløbet. Det kører fuldautomatisk og virker rigtig fint. Nu bruger jeg ikke elpatronen i alm drift mere.

Det tog mig en del tid at sætte den home assistant op, men det var det hele værd. Nu har jeg 14 temperatursensorer i mit system, som min home assistant logger for mig, således jeg kan følge med i kurverne på fyret. Jeg har 5 sensorer i akku tanken. Både fremløb og retur til hus, fremløb og retur til fyr, fremløb til gulvvarme og de tre temperaturer i VVB plus retur fra VVB.

Det var lidt smart med de 5 sensorer på akku, for da kan jeg beregne hvor mange kWh jeg har lagret i tanken, og med home assistants "derivative sensor" kan jeg få et rimeligt udtryk for hvor kraftigt fyret lægger varme i akku tanken, uden brug af varmemåler. Det er dog næppe ret præcist. Til at følge med i om jeg har ramt en lille åre af vådt træ i stakken er det dog helt fint.

[Uffe Merrild]

Min home assistant ser sådan her ud:
Jeg sad lige og fulgte den sidste opvarmning af akku inden sengetid og vurderede at der var plads til at hæve VVB temp lidt manuelt. Det er den i gang med som man kan se, ca 66c fremløb er til for at opvarme VVB.

Man kan også se at gulvvarmens fremløb kommer med op, men ikke til mere end nogle og fyrre grader.

Fyr m. overvågningskamera af røggas

home assistant fyr1.png

Gulvvarme billede

home assistant gulvvarme.png

VVB billede

home assistant VVB.png