Fußbodenheizung KNX-Zonenregelung: Elektrothermische Stellantriebe, Verteilerverdrahtung und PI-Regelung
Die KNX-Zonenregelung ersetzt herkömmliche EIN/AUS-Thermostate durch digitales Sollwertmanagement, PI-Raumtemperaturregelung und Verteilpumpenlogik – und ermöglicht so eine präzise Temperaturregelung pro Zone und vermeidet Kurztaktung durch pulsweitenmoduliertes Schalten der Relais.
Übersicht Nass-FBH-System
Fußbodenheizung (nass) verwendet PEX-Rohrschleifen, die im Estrich mit einem Abstand von 150–200 mm verlegt werden. Wasser mit einer Vorlauftemperatur von 35–45 °C (bereitgestellt durch eine Wärmepumpe, einen Brennwertkessel oder ein Mischventil) zirkuliert durch jede Schleife und gibt die Wärme gleichmäßig über die Bodenfläche ab. Jede Schleife wird durch einen elektrothermischen Stellantrieb (ETA) am Verteiler gesteuert – der ETA öffnet oder schließt das Ventil basierend auf dem Signal des Raumthermostats.
Typische Spezifikation des FBH-Verteilers
- 10–15 Kreise pro Verteiler (ein Kreis pro Raumzone)
- PEX-a-Rohr 16 mm × 2 mm, Kreislänge 80–120 m pro Kreis
- 200 mm Rohrabstand im Estrich (150 mm in Badezimmern)
- 35–45 °C Vorlauftemperatur vom Mischventil oder der Wärmepumpe
- Ein ETA pro Verteileranschluss – KNX-Schaltaktor steuert alle ETAs
KNX FBH vs. herkömmliche Thermostate
- Digitaler Sollwert von KNX-Raumbedieneinheit oder Homeserver-Zeitplan
- PI-Regelung – gleichmäßigere Temperatur, weniger Überschwingen als bei Hysterese
- Fußbodentemperaturbegrenzung (EN 1264-2: max. 29 °C)
- Verteilerpumpenlogik: Pumpe läuft nur, wenn Zonen Wärme anfordern
- Integration mit Kessel/WP-Sollwert über Witterungsführung
Elektrothermische Stellantriebstypen
Elektrothermische Stellantriebe nutzen ein Wachselement, das sich bei Erwärmung (durch 230 V oder 24 V) ausdehnt, um das Verteilerventil zu öffnen oder zu schließen. Es gibt zwei Typen – stromlos geschlossen (NC) und stromlos offen (NO) – mit entgegengesetztem Ausfallsicherheitsverhalten.
| ETA-Typ | Spannungsloser Zustand | Zustand unter Spannung | Ausfallsicher bei Stromausfall | Typische Anwendung |
|---|---|---|---|---|
| NC (Normally Closed) | Ventil geschlossen | Ventil offen (Heizung ein) | Keine Heizung – sicherer Standard | Wohnraum-FBH (am häufigsten) |
| NO (Schließer) | Ventil offen (Heizung ein) | Ventil geschlossen | Volle Heizleistung — Überschwemmungsrisiko im Sommer | Kühlkreise, bei denen offen = kühlen |
Standard-ETAs: Danfoss TWA-A NC (24V oder 230V), Honeywell MT4-024-NC (24V), Belimo TR24A-SR (modulierend, 0-10V für Proportionalregelung). Für KNX-Relaisaktor-Ausgang: 230V NC-ETAs spezifizieren — das Relais schaltet Netzspannung auf die ETA und öffnet das Ventil, wenn das Relais schließt.
Danfoss TWA-A 230V Verdrahtung mit MDT-Relaisaktor
Der MDT AKD-0824V.01 8-Kanal-Relaisaktor (16A-Kanäle) wird im KNX-Schaltschrank montiert. Jeder Kanal steuert eine Zonen-ETA. Die Verdrahtung erfolgt mit Standard-3-Leiter-Kabel (L, N, PE) vom Schaltschrank zur Verteilerdose.
MDT AKD-0824V.01 Kanalverdrahtung — 8-Zonen-FBH
Panel terminal block: L (230V live) → MDT relay channel 1–8 Common (COM) N (neutral) → Manifold junction box N bus bar PE (earth) → Manifold junction box PE bus bar Per channel output: MDT relay channel N (NO contact) → Danfoss TWA-A Live wire TWA-A Neutral wire → manifold N bus bar When relay channel N closes: 230V flows through TWA-A wax element Element heats → expands → pushes valve open Valve opens within 3 minutes (TWA-A response time) ETS6 channel configuration: Output type: Switch (not blind/shutter) GA: 8/4/room_no (heating valve, DPT 1.001) Inverted: No (1 = relay closed = valve open = heat on) For 8 zones: 1× MDT AKD-0824V.01 controls all 8 ETAs
Langsame Reaktion: Danfoss TWA-A benötigt bis zu 3 Minuten, um nach dem Schließen des Relais vollständig zu öffnen (Aufheizzeit des Wachselements). Dies ist normal – verwechseln Sie eine langsame Ventilreaktion nicht mit einem Verdrahtungsfehler. Der KNX-Thermostat-PI-Integral berücksichtigt diese Stellverzögerung. Nach einem Stromausfall warten Sie 5 Minuten, bis alle ETAs in ihre NC- (geschlossene) Position zurückgekehrt sind, bevor Sie testen.
Modulierender Stellantrieb (Belimo TR24A-SR)
Für Zonen über 20 m² oder hochwertige Wohnprojekte bieten modulierende (0-10 V proportionale) FBH-Stellantriebe einen variablen Durchfluss pro Zone – was die Temperaturgenauigkeit über die Ein-/Aus-Fähigkeit von NC-ETAs hinaus verbessert.
Belimo TR24A-SR Verdrahtung und ETS6-Konfiguration
KNX analogue output module: MDT AMS-0816V.01 (8-channel analogue output, 0-10V) Per zone channel wiring: MDT analogue output 0-10V+ → Belimo TR24A-SR Y(+) signal GND (0V) → Belimo TR24A-SR G0(-) signal 24VAC → Belimo TR24A-SR power supply Signal scaling: 0V → valve fully closed (0% flow) 10V → valve fully open (100% flow) ETS6 group address: GA 8/4/zone_no (DPT 5.001, 0–100%) → MDT analogue output converts to 0-10V PI thermostat heating demand (0–100%) → GA 8/4/zone_no Cost consideration: Belimo TR24A-SR: ~4× cost of Danfoss TWA-A NC Justified for zones > 20m² or where ±0.3°C room temperature accuracy is required
PI-Thermostat in ETS6
Die Proportional-Integral-Regelung (PI) eliminiert Temperaturschwingungen und Überschwinger einfacher Hysterese-Thermostate. FBH hat eine hohe thermische Masse – der Estrich speichert Wärme, wodurch Überschwinger die Hauptursache für Unbehagen sind. PI-Regelung mit der richtigen Integralzeit verhindert dies.
ETS6 PI-Parameter für FBH-Zonen
Device options:
MDT SCN-HCA.02 (heating actuator, integrated PI)
ABB Logic Module PI function block
Theben RAMSES 870 KNX room unit (built-in PI)
Recommended PI parameters for wet UFH:
Proportional gain (Kp): 20% per °C deviation
Integral time (Ti): 150 minutes
Control output: 0–100% DPT 5.001 (heating demand)
Output to valve:
Option A (on/off ETAs): PWM 15-minute cycle
Relay closes for (heating demand × 15) minutes per cycle
Example: 40% demand → relay closed 6 min, open 9 min
Reduces short-cycling vs. pure hysteresis control
Option B (modulating): 0–10V analogue output
Direct proportional valve opening (Belimo TR24A-SR)
No PWM needed — actuator follows demand signal
Floor sensor limit (EN 1264-2: 29°C max floor surface):
Enable floor sensor in KNX room unit ETS6 parameters
Floor sensor input: NTC 10kΩ embedded in screed
If floor sensor > 29°C → thermostat overrides room
setpoint and reduces heating demand to 0%KNX Raumthermostat-Sensorplatzierung
Eine falsche Platzierung des Raumsensors ist die häufigste Ursache für Beschwerden über die Zonentemperatur bei Fußbodenheizung. Das KNX Raumgerät misst die tatsächliche Raumtemperatur, die vom PI-Regler verwendet wird – Platzierungsfehler beeinträchtigen direkt die Regelgenauigkeit.
Richtige Platzierung
- 1,5 m über dem Boden an einer Innenwand
- Abseits von Wärmequellen (Heizkörper, Geräte)
- Minimum 1m from any person's regular position
- Nicht in direktem Sonnenlicht oder Zugluft von Fenstern
- Nicht in toten Winkeln hinter Möbeln
Diese Standorte vermeiden
- Hinter Türen (Temperatur nicht repräsentativ für den Raum)
- An Außenwänden (Kältebrücken verfälschen die Messung)
- In der Nähe von Zuluftgittern (kühle Zuluft verfälscht den Messwert)
- Neben Fernseh- oder AV-Geräten (Wärmequelle)
- Großraumbereiche: Deckenfühler für große Räume verwenden
Steuerung von Verteilerpumpe und Mischventil
Die Verteiler-Umwälzpumpe darf nur laufen, wenn mindestens ein Zonenventil geöffnet ist. Ein Betrieb der Pumpe bei geschlossenen Ventilen verschwendet Energie und belastet den Kreislauf. Die KNX-Logik überwacht alle Zonen-GAs und steuert das Pumpenrelais entsprechend.
Verteilerpumpenlogik — MDT Logic Module
Zone GAs: 8/4/0 through 8/4/7 (8-zone apartment) Pump GA: 8/5/0 (Manifold Pump relay, DPT 1.001) Relay output → pump contactor 230V coil Logic: IF any of (GA 8/4/0 OR 8/4/1 OR 8/4/2 ... OR 8/4/7) = 1 THEN GA 8/5/0 = 1 (pump on) IF all of (GA 8/4/0 AND 8/4/1 AND 8/4/2 ... AND 8/4/7) = 0 FOR 3 minutes continuously THEN GA 8/5/0 = 0 (pump off — run-on delay elapsed) Pump run-on timer: 3 minutes after last zone closes Purpose: distribute residual heat in pipes and screed Prevents thermal shock to pump (sudden stop with hot water) Mixing valve control: KNX 0-10V analogue output → mixing valve actuator (Belimo) 35°C flow in mild weather → 45°C in cold weather Weather compensation GA 8/2/0 (outdoor temp) → MDT Logic PI → mixing valve setpoint GA 8/5/1
Inbetriebnahmeverfahren für 8-Zonen-Wohnung
Nehmen Sie das UFH-KNX-System in der folgenden Reihenfolge in Betrieb: zuerst Raumthermostate, dann Stellantriebe, dann Pumpenlogik, dann Durchflussabgleich.
| Schritt | Aktion | Bestandenskriterium |
|---|---|---|
| 1 | ETS6-PI-Parameter auf alle 8 Raumthermostate herunterladen | Jeder Thermostat zeigt korrekte Raumtemperatur an |
| 2 | Sollwert jedes Raums 3°C über aktueller Temperatur einstellen | Relaisaktor GA = 1; hörbares Klicken des ETA innerhalb von 3 Minuten |
| 3 | Pumpenlogik testen: alle Zonen aus → 3 Minuten warten | Pumpenrelais GA = 0 (Pumpe stoppt nach Nachlaufzeit) |
| 4 | Eine Zone öffnen → prüfen, ob Pumpe innerhalb von 5 Sekunden startet | Pumpen GA = 1 sofort, wenn erste Zone öffnet |
| 5 | Alle Zonen bei vollem Durchfluss öffnen – Durchfluss pro Kreislauf messen | Heizkreisverteiler-Ausgleiche mit Durchflussmessern zur gleichmäßigen Durchströmung |
| 6 | Raumtemperaturen auf Sollwerte einstellen; 24 Stunden überwachen | Alle Zonen stabilisieren sich auf Sollwert ±0,5 °C – keine dauerhafte Schwingung |
Häufige Probleme und Lösungen
Raumtemperaturschwingung (Takten)
Ursache: PI-Integralzeit zu kurz. Lösung: Ti in den ETS6-Raumgeräteparametern von 60 auf 150 Minuten erhöhen. Kp auf 10 % reduzieren. FBH hat sehr träges thermisches Verhalten – aggressive PI-Parameter verursachen Überschwingen und Pendeln.
Zonen heizen nicht, obwohl Relais GA = 1
Prüfung 1: ETS6-Relaiskanal-Ausgangstyp = Schalten (nicht Jalousie/Rollladen). Prüfung 2: Spannung an ETA-Klemmen messen – sollte 230 V bei geschlossenem Relais betragen. Prüfung 3: ETA-Polarität (manche ETAs haben L und N gekennzeichnet – Vertauschen verhindert Betrieb).
Eine Zone bleibt dauerhaft geöffnet
Wahrscheinlichste Ursache: ETA-Wachselement klemmt (mechanischer Fehler) – ETA ersetzen. Überprüfung über ETS6 Group Monitor: wenn GA = 0, aber Zone dennoch durchströmt, ist ETA offen. Alternative Ursache: KNX-Telegramm bleibt auf 1 hängen (Group Monitor auf wiederholte Telegramme vom Thermostat mit falschem Wert prüfen).
Floor overheating (floor surface > 29°C)
Verify floor sensor limit is enabled in KNX room unit ETS6 parameters — parameter group "Floor sensor" must be active with maximum 29°C. Check floor sensor resistance against NTC table at room temperature. If sensor reads incorrectly, floor limit will not activate.
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