Heizung & Regelung

Differenzregelung: Schaltaufgaben im Heizraum

Einleitung und Anwendungsbereiche

Die Differenzregelung ist unser Standard-Modul für einfache Schaltaufgaben im Heizraum. Der Name ist historisch gewachsen — das Modul kann mehr als nur Differenzen: Es schaltet einen elektrischen Ausgang (z.B. ein Relais für eine Pumpe oder ein Ventil) EIN oder AUS und stützt sich dabei auf bis zu drei Temperatursensoren (S1, S2, S3), ergänzt um Hysterese sowie Ein- und Ausschaltverzögerung.

Wie sich das Modul verhält, entscheiden Sie allein über die zugeordneten Sensoren:

  • Nur Sensor S2 belegt: Das Modul arbeitet als einfache Zweipunktregelung (Thermostatfunktion) — der Ausgang schaltet anhand einer einzigen Temperatur und einer Schaltschwelle.
  • Sensor S1 und S2 belegt: Das Modul arbeitet als klassische Differenzregelung — der Ausgang schaltet, sobald S1 um eine einstellbare Differenz wärmer ist als S2.
  • Sensor S3 zusätzlich: ergänzt in beiden Fällen eine weitere obere Temperaturgrenze als Schutzfunktion.

Die Solaranlage ist damit ein Anwendungsfall des Moduls — nicht seine einzige Aufgabe.

Typische Anwendungsfälle:

  • Solaranlagen: Die Solarpumpe wird aktiviert, wenn der Solarkollektor (Sensor S1) eine signifikant höhere Temperatur aufweist als der Solarspeicher (Sensor S2). Üblicherweise wird hier eine Einschaltdifferenz von 5 bis 8 Kelvin (K) gewählt.
  • Speicher- und Pufferladung: Steuerung von Ladepumpen oder Umschaltventilen anhand des Temperaturunterschieds zwischen Wärmeerzeuger und Speicher bzw. zwischen zwei Puffern.
  • Heizeinsätze mit Wassertasche (z.B. Kachel- und Kaminöfen): Aktivierung der Umwälzpumpe, wenn der Ofen genügend Wärme an das Heizungswasser abgeben kann.
  • Brauchwasserbereitung: Ansteuerung der Speicher- bzw. Boilerladepumpe. Die vollständige Einrichtung beschreibt die Anleitung Steuerung des Brauchwassers.
  • Zirkulationspumpe: Bedarfsgerechte Aktivierung der Zirkulationspumpe über einen Fühler am Zirkulationsrücklauf. Schritt für Schritt beschrieben in der Anleitung Zirkulationspumpe ansteuern.
  • Einfache Schaltschwelle ohne Differenz: Wird nur Sensor S2 belegt, erhalten Sie eine reine Zweipunktregelung.

Für Brauchwasser und Zirkulation gibt es zusätzlich einen eigenen Anwendungszweck, der die Regelung um passendes Zusatzverhalten ergänzt — siehe Abschnitt „Anwendungszweck: Brauchwasser und Zirkulation“.

Vorbereitung: Plugin-Aktivierung

Bevor Sie eine Differenzregelung konfigurieren können, muss das entsprechende Plugin im System aktiviert werden:

  1. Öffnen Sie die Konfigurationsoberfläche Ihres Controme-Systems.
  2. Navigieren Sie zum Menüpunkt „Plugins“.
  3. Suchen und aktivieren Sie das Plugin „Differenzregelung“.
  4. Nach erfolgreicher Aktivierung finden Sie die „Differenzregelung“ im Konfigurationsmenü, üblicherweise unter einem Punkt wie „Aktive Plugins“ oder direkt im Hauptmenü der Regelungen.

Erstellung und Konfiguration einer neuen Differenzregelung

Nach der Aktivierung können Sie neue Differenzregelungen anlegen und individuell konfigurieren. Pro Schaltaufgabe legen Sie eine eigene Differenzregelung an.

Grundlegendes zur Sensorik

Eine Differenzregelung kann bis zu drei Temperatursensoren (S1, S2, S3) berücksichtigen, die unterschiedliche Funktionen innerhalb der Regelungslogik erfüllen:

  • Sensor S1 (Optional – Referenztemperatur „Warm“):
    • Erfasst typischerweise die Temperatur der Wärmequelle (z.B. Solarkollektor, Kaminofen-Wassertasche, oberer Bereich eines Primärpuffers).
    • Ist S1 belegt, arbeitet die Regelung als Differenzregelung: Sie vergleicht S1 mit S2 und prüft zusätzlich, ob S1 zwischen der Mindest- und der Maximaltemperatur S1 liegt.
    • Wird dieser Sensor nicht benötigt, kann das entsprechende Feld in der Konfiguration freigelassen werden.
  • Sensor S2 (Verpflichtend – Haupt-Regelsensor „Kalt“):
    • Misst die Temperatur des Ziels oder des Mediums, das erwärmt werden soll (z.B. Solarspeicher unten, Brauchwasserspeicher, Zielpuffer, Zirkulationsrücklauf).
    • Dieser Sensor ist für jede Differenzregelung zwingend erforderlich; die „Maximaltemperatur S2“ ist der Sollwert der Regelung.
  • Sensor S3 (Optional – Zusätzliche Maximaltemperaturbegrenzung):
    • Dient der Überwachung einer zusätzlichen, oberen Temperaturgrenze. Wird diese Temperatur überschritten, wird der Ausgang gesperrt, auch wenn alle anderen Bedingungen für ein Einschalten erfüllt wären.
    • Nützlich, um beispielsweise einen Speicher vor Überhitzung zu schützen.
    • Wird dieser Sensor nicht benötigt, kann das entsprechende Feld in der Konfiguration freigelassen werden.

Wenn ein Sensor ausfällt: Meldet ein zugeordneter Fühler keinen oder keinen plausiblen Wert, schaltet die Regelung den Ausgang ab und meldet einen Fehler. Prüfen Sie in diesem Fall zuerst Sensorzuordnung und Sensorstatus.

Konfigurationsszenarien basierend auf Sensorzuordnung

Der Ausgang wird eingeschaltet, wenn alle Bedingungen der belegten Sensoren gleichzeitig erfüllt sind:

  • S2 (immer): Die an S2 gemessene Temperatur liegt unter der „Maximaltemperatur S2“.
  • S1 (falls belegt): S1 ist um mindestens die „Differenztemperatur S2“ wärmer als S2 (S1 > S2 + Differenztemperatur) und S1 liegt zwischen „Mindesttemperatur S1“ und „Maximaltemperatur S1“.
  • S3 (falls belegt): Die an S3 gemessene Temperatur liegt unter der „Maximaltemperatur S3“.

Sobald eine dieser Bedingungen nicht mehr erfüllt ist, schaltet der Ausgang wieder ab. Je nachdem, welche Sensoren Sie der Regelung zuweisen, ergeben sich daraus vier Funktionsweisen:

Szenario 1: Nur Sensor S2 zugeordnet (Zweipunktregelung)

  • Funktionsweise: Die Regelung agiert als einfacher Thermostat (Zweipunktregler). Der Ausgang ist EIN, solange die an Sensor S2 gemessene Temperatur unter dem im Feld „Maximaltemperatur S2“ eingestellten Wert liegt; erreicht bzw. überschreitet S2 diesen Wert, schaltet der Ausgang AUS. Die „Maximaltemperatur S2“ ist damit der Sollwert der Regelung, die Hysterese legt das Schaltband darum (siehe folgender Abschnitt).
  • Beispiel: Sollwert 50 °C, Hysterese 2 K — der Ausgang schaltet ein, sobald S2 unter 48 °C fällt, und wieder aus, sobald S2 über 52 °C steigt.
  • Anwendungsbeispiel: Speicher- oder Boilerladepumpe, die bei Unterschreiten der Speichertemperatur einschaltet und bei Erreichen der Zieltemperatur wieder ausschaltet; ebenso die Zirkulationspumpe mit Fühler am Zirkulationsrücklauf.
  • Umgekehrte Wirkrichtung: Soll der Ausgang stattdessen bei Überschreiten der Schwelle anziehen (z.B. eine Kühl- oder Abfuhrfunktion), setzen Sie zusätzlich die Option „Ausgang invertieren“.

Szenario 2: Sensoren S1 und S2 zugeordnet (Klassische Differenzregelung)

  • Funktionsweise: Dies ist die typische Konfiguration für Solaranlagen. Der Ausgang schaltet EIN, wenn:
    1. Die Temperatur an Sensor S1 die Temperatur an Sensor S2 um die eingestellte „Differenztemperatur“ übersteigt.
    2. Sensor S1 zwischen „Mindesttemperatur S1“ und „Maximaltemperatur S1“ liegt (verhindert das Takten bei zu geringer Quelltemperatur und begrenzt nach oben).
    3. Die „Maximaltemperatur S2“ noch nicht erreicht ist (Speicherschutz).
  • Anwendungsbeispiel: Solarpumpensteuerung, Pufferladung aus einem Kaminofen mit Wassertasche.

Szenario 3: Sensoren S2 und S3 zugeordnet (Zweipunktregelung mit zusätzlicher Obergrenze)

  • Funktionsweise: Wie Szenario 1 (Regelung auf die „Maximaltemperatur S2“ inklusive Hysterese und Schaltverzögerungen), jedoch mit einer zusätzlichen Sicherheitsabschaltung: Überschreitet Sensor S3 die „Maximaltemperatur S3“, schaltet der Ausgang sofort ab bzw. bleibt aus.
  • Anwendungsbeispiel: Speicherumladung, bei der die Ladung anhand von S2 gesteuert wird, eine Überhitzung eines anderen Speicherbereichs (gemessen durch S3) aber verhindert werden soll.

Szenario 4: Sensoren S1, S2 und S3 zugeordnet (Erweiterte Differenzregelung)

  • Funktionsweise: Kombiniert die Logik aus Szenario 2 (Differenzbedingung S1/S2 mit Mindest- und Maximaltemperatur S1 sowie Maximaltemperatur S2) mit der zusätzlichen Überwachung einer absoluten Maximaltemperatur an Sensor S3. Der Ausgang wird nur aktiviert, wenn alle Bedingungen erfüllt sind.
  • Anwendungsbeispiel: Komplexe Solaranlagen oder Speicherladesysteme, bei denen sowohl die Temperaturdifferenz als auch mehrere Grenzwerte berücksichtigt werden müssen.

Hysterese und Schaltverzögerungen

Die Hysterese verhindert, dass der Ausgang unmittelbar um den Schaltpunkt herum ständig ein- und ausschaltet (Takten). Sie wirkt symmetrisch, also mit dem eingestellten Wert unterhalb und oberhalb des Schaltpunkts. Wo der Schaltpunkt liegt, hängt von den belegten Sensoren ab:

  • Ist Sensor S1 nicht belegt (nur S2, oder S2 und S3), liegt das Schaltband um die „Maximaltemperatur S2“: Eingeschaltet wird erst, wenn S2 um den Hysteresewert unter diesem Sollwert liegt; ausgeschaltet erst, wenn S2 um den Hysteresewert darüber liegt. Innerhalb des Bandes behält der Ausgang seinen bisherigen Zustand.
  • Ist Sensor S1 belegt, liegt das Schaltband um die Differenzschwelle: Eingeschaltet wird erst, wenn S1 die Summe aus S2, Differenztemperatur und Hysterese übersteigt; ausgeschaltet erst, wenn S1 unter S2 plus Differenztemperatur minus Hysterese fällt. So ergeben sich aus einer Einstellung eine Einschalt- und eine Ausschaltdifferenz (Beispiel Solar: Differenztemperatur 6 K, Hysterese 2 K — Pumpe an ab 8 K Differenz, aus unter 4 K Differenz).

Die Grenzwerte (Mindest- und Maximaltemperatur S1, Maximaltemperatur S2, Maximaltemperatur S3) wirken dagegen als Schutzbedingungen: Wird eine von ihnen verletzt, schaltet der Ausgang unmittelbar ab.

Ein- und Ausschaltverzögerung greifen erst, nachdem das Schaltband tatsächlich verlassen wurde: Die Regelung wartet dann die eingestellte Zeit ab, bevor der Ausgang wirklich umschaltet. Kurze Temperaturspitzen führen so nicht sofort zu einem Schaltvorgang.

Detaillierte Parameter der Differenzregelung

Bei der Anlage einer Differenzregelung können folgende Parameter konfiguriert werden:

  • Name:
    • Vergeben Sie eine klare und eindeutige Bezeichnung (z.B. „Solarpumpe Dach Süd“, „Pufferladung Kaminofen“).
  • Differenztemperatur S2 (relevant bei Nutzung von S1 und S2):
    • Definiert den Temperaturunterschied zwischen Sensor S1 und Sensor S2, der überschritten werden muss, damit der Ausgang einschaltet (Formel: S1 > S2 + Differenztemperatur).
    • Empfehlung für Solaranlagen: ca. 5-8 K. Ein zu niedriger Wert kann zu häufigem Ein- und Ausschalten (Takten) führen.
  • Mindesttemperatur S1 (relevant bei Nutzung von S1):
    • Legt fest, welche Temperatur Sensor S1 mindestens erreichen muss, damit der Ausgang überhaupt freigegeben wird, auch wenn die Differenzbedingung erfüllt wäre.
  • Maximaltemperatur S1 (relevant bei Nutzung von S1):
    • Obere Grenze für die Wärmequelle: Überschreitet S1 diesen Wert, bleibt der Ausgang aus bzw. schaltet ab.
  • Maximaltemperatur S2:
    • Der Sollwert der Regelung an Sensor S2. Der Ausgang ist freigegeben, solange S2 unter diesem Wert liegt; wird er überschritten, schaltet der Ausgang AUS und wird nicht mehr eingeschaltet, auch wenn alle anderen Bedingungen erfüllt wären (z.B. Schutz vor Überhitzung des Solarspeichers).
  • Maximaltemperatur S3 (optional, relevant bei Nutzung von S3):
    • Definiert eine obere Temperaturgrenze für Sensor S3. Bei Überschreitung wird der Ausgang gesperrt bzw. abgeschaltet.
  • Hysterese:
    • Der Wert, um den die Ein- bzw. Ausschaltschwelle nach unten und oben verschoben wird, um häufiges Schalten um den Schaltpunkt zu vermeiden (siehe Abschnitt „Hysterese und Schaltverzögerungen“).
  • Einschaltverzögerung (in Sekunden):
    • Nachdem alle Einschaltbedingungen erfüllt sind, wird die tatsächliche Aktivierung des Ausgangs um die hier eingestellte Zeit verzögert.
  • Ausschaltverzögerung (in Sekunden):
    • Nachdem eine Ausschaltbedingung eintritt, wird die tatsächliche Deaktivierung des Ausgangs um die hier eingestellte Zeit verzögert.
  • Slider für S2 im User-Interface anzeigen (optional):
    • Blendet auf der Regelungsseite im Benutzer-Interface einen Schieberegler für die „Maximaltemperatur S2“ ein, damit der Sollwert im Alltag schnell angepasst werden kann. Schieberegler und Eingabefeld synchronisieren sich; die zuletzt gespeicherte Einstellung ist gültig. Über „Minimaler Sliderwert“ und „Maximaler Sliderwert“ begrenzen Sie den Verstellbereich.
  • Ausgang invertieren (optional):
    • Kehrt das Schaltsignal um: Der Ausgang ist genau dann aktiv, wenn die Regelung rechnerisch AUS ergibt. Nützlich für Aktoren mit umgekehrter Wirkrichtung oder für Kühl-/Abfuhrfunktionen.

Anwendungszweck: Brauchwasser und Zirkulation

Standardmäßig steht eine Differenzregelung auf dem Anwendungszweck „Sonstiges“ — sie arbeitet dann genau so, wie Sie sie über Sensoren und Grenzwerte eingestellt haben. Zusätzlich können Sie einer Regelung im Feld Anwendungszweck die Rolle „Brauchwasser“ oder „Zirkulation (Warmwasser)“ zuweisen. Damit erhält die Regelung Zusatzverhalten für genau diese Aufgabe, und die dafür nötigen Einstellungen erscheinen direkt in der Regelung. Voraussetzung ist ein Controme Miniserver 5 mit aktueller Smart-Heat-Nova-Software; fehlt der Anwendungszweck auf Ihrem System noch, bringt ihn das nächste Software-Update.

Brauchwasser

Mit dem Anwendungszweck „Brauchwasser“ wird die Regelung zur Lade-Regelung des Warmwasserspeichers: Sie schaltet die Speicher- bzw. Boilerladepumpe, der Speicherfühler liegt wie gewohnt auf S2. Ist kein Speicherfühler vorhanden, kann die Regelung nach Anhaken von „Kein Speicher-Sensor vorhanden — mit simuliertem Wert arbeiten“ auch ohne Fühler laden. Ihr Sollwert ist dann nicht mehr die „Maximaltemperatur S2“ dieser einen Regelung, sondern die Ziel-Brauchwassertemperatur — ein einziger Wert für das ganze System. Sie stellen ihn wahlweise über den Slider auf der Benutzerseite der Regelung (sofern der Slider aktiviert ist) oder auf der Anlage-Seite ein, wo die Regelung als „Lade-Regelung“ ausgewiesen ist; Ladeschaltung, Energieoptimierung und Wärmepumpe meinen damit garantiert dieselbe Temperatur. Ist in der Regelung das Modul „EnergyCore (Brauchwasser)“ aktiviert — beim Zuweisen der Rolle geschieht das automatisch —, verschiebt die Energieoptimierung die Speicherladung in die günstigen Stunden, indem sie dieses Ziel zeitweise anhebt oder absenkt; Sie geben weiterhin nur vor, wie warm Sie es haben möchten. Pro Haus kann genau eine Differenzregelung den Anwendungszweck „Brauchwasser“ tragen: Der Versuch, eine zweite zu speichern, wird mit einem Hinweis auf die bestehende Brauchwasser-Regelung abgelehnt; beim Duplizieren erhält die Kopie automatisch den Anwendungszweck „Sonstiges“, beim Importieren ebenso, wenn im Zielsystem bereits eine Brauchwasser-Regelung existiert. Wie die Speicherladepumpe eingebunden und eine Brauchwasser-Vorrangschaltung aufgebaut wird, beschreibt die Anleitung Steuerung des Brauchwassers.

Zirkulation (Warmwasser)

Mit dem Anwendungszweck „Zirkulation (Warmwasser)“ steuert die Regelung eine Warmwasser-Zirkulationspumpe bedarfsgerecht. Zur Zweipunktregelung am Zirkulations-Rücklauf kommen zwei Freigaben hinzu — ein Takt-Betrieb (festes Zeitraster mit einer Freigabe-Dauer je Raster) und die Freigabe je Szene über den Warmwasserplan — sowie ein Boost-Taster, der die Pumpe auf Abruf für eine einstellbare Dauer laufen lässt und dabei Takt, Plan und Temperaturregelung überstimmt. Ein Fühler ist bei dieser Rolle nicht zwingend — fehlt er, führt der Takt die Pumpe allein. Anders als beim Brauchwasser sind mehrere Zirkulations-Regelungen je Haus möglich, etwa für die Stränge eines Mehrfamilienhauses. Die Einrichtung Schritt für Schritt beschreibt die Anleitung Zirkulationspumpe ansteuern.

Zuweisung des Schaltausgangs

Nachdem Sie eine Differenzregelung konfiguriert und gespeichert haben, muss dieser Logik noch ein physischer Schaltausgang (z.B. ein Relais an einem Gateway) zugewiesen werden:

  1. Navigieren Sie im Konfigurationsmenü zu einem Punkt wie „Haus & Geräte“ und dort weiter zu „Ausgänge“ oder „Aktoren“.
  2. Wählen Sie das Gateway aus, an dem sich der gewünschte Schaltausgang befindet, und klappen Sie dessen Optionen aus.
  3. Wählen Sie das spezifische Relais oder den Ausgangskanal aus.
  4. Weisen Sie diesem Ausgang die zuvor erstellte Differenzregelung als steuernde Logik zu.

Ohne diese Zuordnung rechnet die Regelung zwar, schaltet aber nichts. Bleibt eine Regelung dauerhaft ohne Ergebnis, prüfen Sie zuerst Ausgangszuordnung und Sensorstatus.

Drehzahlgeregelte Solarpumpensteuerung mit Controme

Diese Anleitung beschreibt einen ausführlichen Anwendungsfall: die Konfiguration einer drehzahlgeregelten Solarpumpe. Ziel ist es, die Pumpenleistung optimal an die verfügbare Sonnenenergie und den Wärmebedarf des Pufferspeichers anzupassen. Die Differenzregelung übernimmt dabei die EIN/AUS-Freigabe, die Drehzahl steuert ein zweites Modul über einen PWM-Ausgang.

Übersicht der Regelungslogik

  1. Grundlegende Freigabe: Eine Differenztemperaturregelung schaltet die Solarpumpe grundsätzlich EIN, wenn am Kollektor genügend Wärmeüberschuss im Vergleich zum Pufferspeicher vorhanden ist, und AUS, wenn der Puffer voll ist oder keine ausreichende Differenztemperatur mehr besteht.
  2. Drehzahlregelung: Sobald die Pumpe freigegeben ist, übernimmt eine Vorlauftemperaturregelung (hier zweckentfremdet zur Leistungsregelung) die Feinsteuerung der Pumpendrehzahl. Sie passt die Drehzahl so an, dass die Rücklauftemperatur vom Kollektor einen Sollwert (z.B. Puffertemperatur unten + 5K) erreicht bzw. hält.

Benötigte Komponenten

  • Sensoren:
    • Kollektorsensor: Misst die Temperatur am Solarkollektor.
    • Solar-Rücklauf: Misst die Temperatur des Wassers, das vom Kollektor zurück zum Speicher fließt. Wichtig für die Drehzahlregelung.
    • Puffer-unten: Misst die Temperatur im unteren Bereich des Pufferspeichers.
    • Puffer-oben: Misst die Temperatur im oberen Bereich des Pufferspeichers (für die Abschaltbedingung).
  • Ausgänge:
    • Schaltausgang (Relais): Für die 230V EIN/AUS-Schaltung der Solarpumpe (gesteuert durch die Differenzregelung).
    • PWM-Ausgang am Universalgateway-PRO: Für das Drehzahlsignal an die Solarpumpe (gesteuert durch das Plugin „Vorlauftemperaturregelung“).

WICHTIG: Vorab-Test der Pumpenansteuerung und Eigenheiten von PWM-Solarpumpen

Bevor Sie mit der detaillierten Konfiguration der Regelung beginnen, ist ein grundlegender Funktionstest Ihrer Solarpumpe mit dem PWM-Signal des Universalgateway-PRO ZWINGEND ERFORDERLICH. Dieser erste Schritt stellt sicher, dass Ihre Pumpe grundsätzlich kompatibel ist und auf die Signale wie erwartet reagiert. So vermeiden Sie unnötigen Konfigurationsaufwand, falls grundlegende Probleme mit der Ansteuerung bestehen.

Durchführung des manuellen PWM-Vorab-Tests

  1. Test-FPS anlegen: Legen Sie im Controme-System temporär eine einfache FPS-Regelung an (z.B. mit dem Namen „PWM Pumpen Test“). Diese FPS dient ausschließlich dazu, den PWM-Ausgang des Universalgateway-PRO manuell anzusteuern. Sie sollte es ermöglichen, einen festen Ausgabewert (Sollwert) für den PWM-Ausgang direkt vorzugeben, idealerweise als Prozentwert (0-100%) oder als Spannungswert (z.B. 0-10V), je nachdem, wie Ihre Pumpe spezifiziert ist.
  2. Pumpenreaktion systematisch testen:
    • Grundfunktion prüfen: Reagiert die Pumpe überhaupt auf Änderungen des PWM-Signals, das vom Universalgateway-PRO ausgegeben wird? Ändert sich die Drehzahl hör- oder sichtbar?
    • Anlaufverhalten bei 0% PWM prüfen: Stellen Sie das PWM-Signal auf 0% (bzw. 0V). Läuft die Pumpe an? Bei vielen Pumpen bedeutet dies volle Leistung (siehe nächster Punkt „Typische invertierte PWM-Logik“).
    • Minimaldrehzahl/Abschaltpunkt ermitteln: Variieren Sie das PWM-Signal langsam (z.B. in 5%- oder 10%-Schritten von 0% aufwärts). Beobachten Sie genau, bei welchem PWM-Wert die Pumpe gerade noch sicher läuft bzw. ihre niedrigste sinnvolle Drehzahl erreicht, bevor sie ganz abschaltet oder nur noch brummt. Notieren Sie diesen Wert präzise (z.B. 90% oder 9V). Dieser Wert ist entscheidend und wird später als „Maximaler Analogwert“ in der Konfiguration der Vorlauftemperaturregelung benötigt.
    • Verhalten bei hohen PWM-Werten prüfen: Bestätigen Sie, dass bei hohen PWM-Werten (Richtung 100% oder dem Maximalwert laut Pumpen-Anleitung) die Pumpe langsam läuft oder wie erwartet abschaltet.
  3. Test-FPS löschen: Nachdem Sie diese Tests erfolgreich durchgeführt und die spezifischen PWM-Werte Ihrer Pumpe notiert haben, können Sie die temporäre Test-FPS wieder löschen.

Fahren Sie mit der nachfolgenden Konfiguration NUR DANN fort, wenn dieser Vorab-Test erfolgreich war und Sie sichergestellt haben, dass Ihre Pumpe grundlegend über das Universalgateway-PRO angesteuert werden kann.

Typische invertierte PWM-Logik bei Solarpumpen

Ein wichtiger Hinweis: Die meisten modernen PWM-gesteuerten Solarpumpen arbeiten mit einer sogenannten invertierten Logik:

  • 0% PWM-Signal (oder 0V am Steuereingang) bedeutet oft maximale Pumpendrehzahl (volle Leistung).
  • 100% PWM-Signal (oder z.B. 10V am Steuereingang) bedeutet oft minimale Drehzahl oder Pumpe AUS.

Diese invertierte Ansteuerung ist gängig, damit die Pumpe beispielsweise bei einem nicht angeschlossenen oder defekten Steuerkabel sicherheitshalber mit voller Leistung läuft (eine Art Fail-Safe-Betrieb).

Diese Anleitung geht im Folgenden davon aus, dass Ihre Pumpe eine solche invertierte PWM-Logik aufweist, da dies der häufigste Fall ist. Sollte Ihre Pumpe wider Erwarten eine direkte (nicht-invertierte) Logik haben, müssen einige der späteren Einstellungen sinngemäß angepasst werden (insbesondere „Minimaler Analogwert“ und „Verhalten bei fehlender Freigabe“).

Herstelleranleitung der Pumpe beachten

Unabhängig von dieser Anleitung ist es unerlässlich, dass Sie auch die spezifische Bedienungs- und Installationsanleitung Ihrer Solarpumpe konsultieren. Dort finden Sie detaillierte Angaben zu den PWM-Spezifikationen (Spannungsbereich, Frequenz, Logik) und eventuellen Besonderheiten Ihrer Pumpe.

Konfiguration im Controme-System

Differenzregelung für EIN/AUS-Betrieb anlegen

Diese Regelung sorgt für die grundlegende Freigabe der Pumpe.

  1. Legen Sie eine neue Differenzregelung an (z.B. mit dem Namen „Solar EIN/AUS“).
  2. Sensor 1 (Warm): Kollektorsensor
  3. Sensor 2 (Kalt): Puffer-unten
  4. Einschaltdifferenz: z.B. 8K (Pumpe startet, wenn Kollektor 8K wärmer als Puffer unten)
  5. Ausschaltdifferenz: z.B. 4K (Pumpe stoppt, wenn Kollektor nur noch 4K wärmer als Puffer unten)
  6. Maximale Speichertemperatur: Sensor Puffer-oben mit z.B. 85°C (Pumpe stoppt, wenn Puffer oben 85°C erreicht).
  7. Ausgang: Wählen Sie den Relais-Ausgang, der die 230V-Versorgung der Solarpumpe schaltet.

FPS-Plugin für den Sollwert der Solar-Rücklauftemperatur konfigurieren

Das FPS-Plugin (Flexible Program Sequence) dient dazu, einen dynamischen Sollwert für die Drehzahlregelung zu generieren.

  1. Aktivieren Sie das Plugin „FPS“, falls noch nicht geschehen.
  2. Legen Sie eine neue FPS an, z.B. mit dem Namen „Solar-RL-Sollwert dynamisch“.
  3. Als S1 (Eingangssensor): Den Sensor Puffer-unten zuordnen.
  4. Formel: Geben Sie die Formel für den gewünschten Sollwert der Solar-Rücklauftemperatur ein. Ein gängiger Ansatz ist: S1 + 5
    • Erläuterung: Die Solaranlage soll so geregelt werden, dass die Rücklauftemperatur vom Kollektor mindestens 5 Kelvin über der aktuellen Temperatur im unteren Pufferbereich liegt.

Plugin „Vorlauftemperaturregelung“ für die Drehzahlsteuerung konfigurieren

Obwohl der Name für die Regelung der Vorlauftemperatur eines Heizkreises gedacht ist, nutzen wir dieses Plugin zur Ansteuerung des PWM-Ausgangs.

  1. Legen Sie eine neue Regelung im Plugin „Vorlauftemperaturregelung“ an (z.B. mit dem Namen „Solar Drehzahl PWM“).
  2. Regelungsart: mit 1 Sensor (geregelt) auswählen.
  3. Vorlaufberechnung: Vorgabe aus anderem Plugin auswählen.
  4. Variable wählen: Die zuvor angelegte FPS „Solar-RL-Sollwert dynamisch“ auswählen. Dies ist der dynamische Zielwert, den die Regelung zu erreichen versucht.
  5. Vorlauftemperatursensor: Den Sensor am Solar-Rücklauf auswählen.
    • Wichtiger Hinweis: Obwohl es „Vorlauftemperatursensor“ heißt, ist hier der Istwert-Sensor für unsere Regelung gemeint, also die tatsächliche Temperatur, die vom Kollektor kommt.
  6. Ausgang: analog auswählen (dies steuert den PWM-Ausgang).
  7. Abtastintervall: Standardmäßig 30 Sekunden belassen. Kann später zur Optimierung angepasst werden. Gleiches gilt für die PI-Reglerparameter (Kp, Tn).
  8. Maximal zulässige Vorlauftemperatur: Auf einen hohen Wert setzen, z.B. 150 (°C). Dies dient dazu, die interne Begrenzungslogik des Plugins für diesen Anwendungsfall quasi zu deaktivieren, damit sie nicht die Pumpenregelung stört.
  9. Minimaler Analogwert: 0 (in V oder %) eingeben.
    • Erläuterung (bei invertierter Pumpenlogik): 0V/0% am PWM-Ausgang bedeutet volle Pumpendrehzahl.
  10. Maximaler Analogwert: Geben Sie hier den Wert ein (z.B. 9 für 9V oder 90 für 90%), den Sie beim Vorab-Test als Punkt ermittelt haben, an dem die Pumpe gerade abschaltet oder ihre niedrigste sinnvolle Drehzahl erreicht.
    • Erläuterung (bei invertierter Pumpenlogik): Dieser Wert begrenzt die PWM-Ausgabe nach oben. Ein Wert von 9V würde bedeuten, dass die Pumpe bei Erreichen dieses Signals (fast) steht. Die Regelung wird nicht versuchen, einen höheren PWM-Wert auszugeben.
  11. Freigabebedingung: Die zuvor erstellte Differenzregelung „Solar EIN/AUS“ auswählen.
    • Erläuterung: Die Drehzahlregelung ist nur aktiv, wenn die Differenzregelung die Pumpe freigegeben hat.
  12. Verhalten bei fehlender Freigabe: auf 0% / 0V fahren auswählen.
    • Erläuterung (bei invertierter Pumpenlogik): Wenn die Differenzregelung die Pumpe (wieder) einschaltet, soll die Pumpe mit voller Leistung starten (0% PWM = 100% Drehzahl). Dies stellt sicher, dass das warme Wasser schnell vom Kollektor transportiert wird. Würde hier z.B. 100% stehen, würde die Pumpe nicht anlaufen.
  13. Ausgangszuordnung: Nachdem Sie die Einstellungen der Vorlauftemperaturregelung „Solar Drehzahl PWM“ gespeichert haben, müssen Sie diese noch dem physikalischen PWM-Ausgang zuordnen. Gehen Sie dazu in den Bereich „Ausgangszuordnung“. Wählen Sie den gewünschten PWM-Ausgangskanal aus und weisen Sie ihm die soeben erstellte Regelung „Solar Drehzahl PWM“ zu.

Elektrischer Anschluss

  1. 230V Versorgung Solarpumpe: Schließen Sie die 230V Spannungsversorgung der Solarpumpe über das Relais an, das von der Differenzregelung („Solar EIN/AUS“) angesteuert wird.
  2. PWM-Steuerung Solarpumpe: Verbinden Sie den PWM-Eingang der Solarpumpe mit dem konfigurierten PWM-Ausgang des Universalgateway-PRO.
  3. Jumper am Universalgateway-PRO: Stellen Sie sicher, dass die Jumper am entsprechenden Ausgang des Universalgateway-PRO auf „PWM“ konfiguriert sind.

Inbetriebnahme und Überprüfung der automatischen Regelung

Überprüfung der automatischen Regelung

Beobachten Sie das Systemverhalten nach der Konfiguration:

  1. Einschaltvorgang: Wenn die Differenzregelung „Solar EIN/AUS“ die Pumpe freigibt, sollte die Pumpe mit voller Leistung starten (PWM-Ausgabe nahe 0%).
  2. Regelverhalten:
    • Kurz nach dem Start ist die Temperatur am Solar-Rücklauf vermutlich noch niedrig. Die Vorlauftemperaturregelung wird versuchen, den PWM-Ausgangswert zu erhöhen (z.B. auf 10%), was die Pumpenleistung reduziert, um dem Wasser mehr Zeit zum Aufheizen im Kollektor zu geben.
    • Sobald wärmeres Wasser vom Kollektor ankommt und die Temperatur am Solar-Rücklauf den Sollwert (aus FPS „Solar-RL-Sollwert dynamisch“, z.B. Puffer-unten + 5K) übersteigt, sollte die Regelung den PWM-Ausgangswert senken (Richtung 0%). Dies erhöht die Pumpendrehzahl, da offensichtlich mehr Energie verfügbar ist, als benötigt wird, um den Sollwert zu halten.
    • Die Pumpe sollte mit maximaler Leistung laufen, wenn die Sonne stark scheint und die Rücklauftemperatur trotz hoher Pumpenleistung über dem Sollwert liegt.
  3. Abschaltvorgang: Die Pumpe schaltet komplett aus, wenn die Bedingungen der Differenzregelung „Solar EIN/AUS“ nicht mehr erfüllt sind (z.B. Puffer voll oder Kollektor zu kalt).

Erläuterung der „doppelten Invertierung“ und Regelstrategie

  • Invertierung 1 (Pumpe): Die PWM-Pumpe läuft bei 0% Signal am schnellsten.
  • Invertierung 2 (Regelziel Solar): Bei einer typischen Heizungs-Vorlaufregelung würde man die Leistung erhöhen (Ventil weiter öffnen), wenn die Temperatur zu niedrig ist. Bei Solar wollen wir jedoch die Pumpenleistung reduzieren (langsamer pumpen), wenn die Rücklauftemperatur zu niedrig ist, um dem Wasser mehr Zeit zum Aufheizen zu geben. Wenn die Rücklauftemperatur zu hoch ist (über Sollwert), wollen wir die Pumpenleistung erhöhen.
  • Das Ergebnis: Die Vorlauftemperaturregelung ist darauf ausgelegt, ihren Ausgangswert zu erhöhen, wenn der Istwert (Solar-Rücklauf) unter dem Sollwert liegt. Da ein höherer PWM-Ausgangswert bei unserer invertierten Pumpe zu einer langsameren Drehzahl führt, passt dieses Verhalten perfekt: Ist der Solar-Rücklauf zu kalt, erhöht das Plugin den PWM-Wert, die Pumpe wird langsamer, das Wasser hat mehr Zeit zum Aufheizen. Es ist keine explizite Invertierung in der Software nötig, da sich die Hardware-Invertierung der Pumpe und die gewünschte Regelstrategie für Solar ergänzen.

Feinabstimmung (Optional)

  • Abtastintervall und PI-Parameter: Die Standardwerte sind ein guter Startpunkt. Bei Bedarf können das Abtastintervall und die PI-Parameter (Kp, Tn) der „Vorlauftemperaturregelung Solar Drehzahl PWM“ angepasst werden, um das Regelverhalten zu optimieren (z.B. schnelleres Ansprechen, weniger Überschwingen). Dies erfordert Beobachtung und Erfahrung.
  • Sollwert-Formel (FPS): Die +5K in der FPS-Formel sind ein Richtwert. Je nach Anlage und gewünschtem Verhalten kann dieser Offset angepasst werden.