Vorlauftemperaturregelung mit Mischer und 0-10V

Smart-Heat-OS bietet im Zusammenhang mit der Vorlauftemperaturregelung eine Reihe von neuen Möglichkeiten, die eine konventionelle Heizungssteuerung nicht bietet. Weitere Infos hierzu gibt es hier.

Smart-Heat-OS Oberfläche einer Vorlauftemperaturregelung mit einem 3-Wege-Heizungsmischer

1. Heizungsmischer

Ein Heizungsmischer funktioniert ähnlich wie der Wasserhahn im Bad: Es wird heißes und kaltes Wasser so gemischt, dass das Wasser mit der richtigen Temperatur aus dem Wasserhahn kommt. Auf das Mischventil wird ein elektrischer Stellmotor montiert. Eine Heizungssteuerung kann den Stellmotor dadurch in beide Richtungen verfahren.

Ein Mischerventil mit manuellem Drehregler für Handeinstellung.

Der manuelle Drehregler ist/wird normalerweise durch einen elektrischen Stellmotor ersetzt.

1.1 Digitale Regelung Mischermotor AUF/ZU

Meistens hat der Mischermotor einen Anschluss für AUF und ZU. Je nachdem, auf welchen Anschluss die Heizungssteuerung Spannung schaltet, fährt der Mischer demnach AUF oder ZU. Ist die Vorlauftemperatur z.B. etwas kälter als von der Heizungssteuerung gewünscht, schaltet die Steuerung z.B. 5s Spannung auf den AUF-Anschluss. Danach misst die Heizungssteuerung wieder und trifft die nächste Entscheidung.

Die meisten Mischer-Stellmotoren werden mit 230V betrieben. Der Anschluss an den Heizungsregler PRO erfolgt dann wie in nachfolgendem Bild:

1.2 Analoge Regelung Mischermotor 0-10V

Es gibt auch Mischermotoren mit einem separaten 0-10V Anschluss als Steuersignal. Legt die Heizungssteuerung z.b. 3,5V an, so ist der Mischer auf 35% offen eingestellt.

In diesem Fall ist der Steueranschluss des Heizungsmischers am Heizungsregler PRO an einem der beiden 0-10V Analog-Ausgänge anzuschließen (Klemmen 35-36 oder 37-38) und die Regelungsart „geregelte, analoge Ansteuerung“ auszuwählen.

2. Regelung von Wärmeerzeugern über 0-10V Schnittstelle

Modulierende Wärmeerzeuger (z.B. Gasthermen) sind in den meisten Fällen mit einem 0-10V Eingang ausgestattet. Hier ist einfach einer der beiden 0-10V Ausgänge des Heizungsregler PRO mit dem 0-10V Eingang des Wärmeerzeugers zu verbinden. Es gibt dabei 2 Regelmethoden.

2.1 Geregelte, analoge Ansteuerung 0-10V

Die Regelungsmethode entspricht der Ansteuerung eines 0-10V Heizungsmischers.

1. Die Analogspannung wird geändert.
2. Es wird der Vorlaufsensor gemessen.
3. Die Analogspannung wird entsprechend der Messung angepasst.
4. …

2.2 Ungeregelte, analoge Ansteuerung 0-10V

Viele Wärmeerzeuger rechnen eine anliegende Analogspannung fest in eine Vorlauftemperatur bzw. Kesseltemperatur um, die dann anhand einer festen Zuordnung von der internen Wärmeerzeugerregelung umgesetzt wird.

Smart-Heat-OS rechnet bei dieser Variante die Ziel-Vorlauftemperatur anhand der Kennlinie aus und stellt den Analogausgang auf den berechneten Wert. Der Vorlaufsensor dient hier nur zu Informationszwecken.

3. Wärmepumpen

Wärmepumpenanlagen haben in den meisten Fällen keinen MIscher und sind nicht modulierend. Die Regelung erfolgt hier meist über einen Sensor am Gesamt-Rücklauf des Heizkreises und einer entsprechenden Heizkennline.

Informationen, wie Sie am besten Smart-Heat bestimmen lassen können, wie warm das Heizwasser ist, finden Sie hier.

Das Regelmodul funktioniert mit 1, 2 oder 3 Sensoren. Bei Heizungsmischern wenn möglich immer 3 Sensoren anbringen. Die Regelung mit 1 Sensor ist optimal zur Kontrolle der Vorlauftemperatur bei modulierbaren Wärmeerzeugern (z.B. über die 0-10V Schnittstelle) oder die Steuerung von stetigen 1-weg-Ventilen.

Die Regelung mit 2 Sensoren würde für einen speziellen und relativ seltenen Anwendungsbereich entworfen und sollte für die üblichen Szenarien nicht verwendet werden, da der wichtigste Sensor am Ausgang fehlt.

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Beispiel mit drei Sensoren

Beispiel mit zwei Sensoren

Beispiel mit einem Sensor

Die Regelung wird mit dem Modul Vorlauftemperatur realisiert. Alle gängigen Mischertypen (3-Weg-Mischer und Analog 0-10 V Mischer) können angesteuert werden. Über die 0-10V Schnittstelle kann die Vorlauftemperatur bei modulierenden Wärmeerzeugern auch direkt angesteuert werden, sofern der Wärmeerzeuger mit einem 0-10V Eingang ausgestattet ist.

Die verwendeten Sensoren müssen bei diesem Modul an dem selben Regelgerät angeschlossen werden, wie die Ausgänge. Es funktioniert in diesem Modul also nicht, z.B. die Sensoren für die Vorlauftemperaturregelung an ein Fussbodenheizungsgateway anzuschließen und damit dann Ausgänge am Heizungs-Gateway zu steuern.

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Zunächst muss also das Modul Vorlauftemperaturregelung über Konfiguration —> Module aktiviert werden.

Nach dem Aktivieren erscheint im Konfigurationsmenü unter dem Punkt aktive Module, der Menüpunkt Vorlauftemperaturregelung.

4. Name

Vergeben Sie hier einen eindeutigen Namen – z.B. Mischer FBH, Mischer Heizkörper, etc. Der Name wird im User-Interface im Header angezeigt.

5. Heizraumgateway

Hier kann das Universalgateway PRO ausgewählt werden, das diese Vorlauftemperaturregelung durchführt. Das Gerät muss vorab unter Konfiguration → Haus & Geräte → Gateways mit seiner Mac-Adresse angelegt werden.

6. Funktionsprinzip (früher Regelungsart)

Diese Einstellung legt fest, auf welcher logischen Basis das Smart-Heat-OS die Stellwerte für Ihren Heizkreis berechnet. Wir unterscheiden hierbei grundlegend zwischen aktiven Regelungen und festen Steuerungen.

6.1 I. VTR-Regelungen (Closed-Loop)

In diesen Modi prüft das System aktiv das Messergebnis am Fühler und korrigiert Abweichungen selbstständig.

VTR-Regelung: Standard

(Früher: mit 1 Sensor geregelt) Dies ist die klassische Regelung nach Vorlauftemperatur. Das System vergleicht laufend den Messwert am Vorlauffühler mit dem berechneten Sollwert. Ist es zu kalt, wird das Stellsignal erhöht; ist es zu warm, wird es gesenkt.

VTR-Regelung: Optimiert (Empfohlen für Mischer)

(Früher: mit 3 Sensoren) Die präziseste Form der Regelung. Durch zusätzliche Fühler am Kessel-Zustrom (Warm) und am Rücklauf weiß das System schon vorab, wie heiß das Wasser angeliefert wird, und kann vorausschauend mischen. Besonderer Vorteil: Sollte der Vorlauffühler einmal ausfallen, wechselt das System automatisch in einen rechnerischen Notbetrieb („Mischung“), damit die Heizung nicht kalt bleibt.

6.2 II. VTR-Steuerungen (Open-Loop)

In diesen Modi gibt das System Werte starr vor, ohne das tatsächliche Ergebnis im Vorlauf zu messen.

VTR-Steuerung: Kennlinie (0-10V / Analog)

(Früher: mit 1 Sensor ungeregelt) Dieser Modus wird meist zur direkten Vorgabe eines Sollwertes an einen Heizkessel genutzt. Die Zieltemperatur wird über eine hinterlegte Kennlinie eins-zu-eins in eine Spannung übersetzt (z.B. 40°C = 4V). Da kein Feedback-Sensor zur Korrektur genutzt wird, findet keine aktive Regelung statt.

Beispiel: Hinterlegt ist „2V = 20°C“ und „5V = 50°C“. Wenn das Smart-Heat-OS nun 40°C als Ziel berechnet, gibt der Regler stur die entsprechenden 4 Volt an den Kessel aus. Wenn die Steuerung der Therme daraus tatsächlich 42°C macht, greift das Smart-Heat-OS nicht korrigierend ein. Der Sensor dient hier in erster Linie der Anzeige und Überwachung.

VTR-Steuerung: Mischung (rechnerisch)

(Früher: mit 2 Sensoren / Spezialanwendung) Eine theoretische Steuerung für Anlagen ohne Vorlauffühler. Die Mischerposition wird rein mathematisch aus der Kessel- und Rücklauftemperatur kalkuliert. Da kein Fühler im Vorlauf misst, kann das System nicht wissen, ob die Mischung in der Realität exakt stimmt, und somit nicht nachjustieren.

Beispiel:

• Sollwert (Ziel): 40°C
• Warmwasser-Zustrom (Kessel): 60°C
• Rücklauf-Zustrom: 30°C

Die Logik: Das System muss berechnen, wie viel Prozent vom 60°C heißen Wasser und wie viel vom 30°C „kalten“ Wasser gemischt werden müssen, um genau 40°C zu erhalten.

Die Rechnung:

1. Temperaturspanne ermitteln: 60°C (Heiß) – 30°C (Kalt) = 30 Grad Differenz.
2. Benötigter Hub ab Rücklauf: 40°C (Ziel) – 30°C (Kalt) = 10 Grad Erwärmung.
3. Mischerposition (in %): (10 Grad Erwärmung / 30 Grad Differenz) * 100 = 33,3 %.

Ergebnis: Der Mischer wird fest auf 33,3 % gefahren.

7. Regelungsmodus

Dieser Parameter wählt den Wirkmechanismus der Regelung:

• Heizen: Standardmodus für Heizkreise.
• Kühlen: Die Stellgröße wird invertiert: Ist der Vorlauf-Istwert höher als der Sollwert, wird der Ausgang erhöht (um stärker zu kühlen); ist er niedriger, wird der Ausgang gesenkt.
• Vorgabe aus anderem Plugin / Direkte Eingabe einer FPS-Formel: Der Modus schaltet dynamisch um: „Kühlen“ ist aktiv, sobald der von der Plugin-Variable bzw. FPS-Formel berechnete Wert größer als 0 ist; bei 0 oder kleiner ist „Heizen“ aktiv.

8. Vorlaufberechnung

Die Heizkennlinie der Regelung kann hier auf Ihre Anforderungen angepasst werden. Grundsätzlich wird die Temperatur der Vorlauftemperaturregelung nach der Außentemperatur und dieser Kennlinie berechnet und ergibt den Sollwert der Regelung.

8.1 Witterungsgeführt

Hier wird die Vorlauftemperatur traditionell auf Basis einer Heizkennlinie berechnet.

8.2 FloorCore™-Bedarfsregelung (BVR)

Die FloorCore™-Bedarfsregelung sorgt dafür, dass die Vorlauftemperatur „so niedrig wie möglich, aber so hoch wie nötig“ gefahren wird. Im Gegensatz zur klassischen witterungsgeführten Steuerung, die primär auf die Außentemperatur reagiert, nutzt die BVR die von der KI ermittelte tatsächliche thermische Last im Gebäude als Führungsgröße. Dies maximiert die Effizienz von Wärmeerzeugern (insbesondere Wärmepumpen und Brennwertgeräten) und sorgt gleichzeitig für maximalen Komfort durch schnelle Reaktion auf Laständerungen.

8.3 Funktionsweise

1. Präzise Bedarfsermittlung Das System überwacht permanent die Öffnungsgrade der Stellantriebe in allen zugeordneten Räumen. Ein Raum wird erst dann als „bedarfsführend“ eingestuft, wenn sein Ventil zu mindestens 90 % geöffnet ist. Dies stellt sicher, dass die Vorlauftemperatur nur erhöht wird, wenn die aktuelle Wärmeabgabe nicht mehr ausreicht.
2. Identifikation des Führungsraums Unter allen Räumen mit aktivem Bedarf (Ventil > 90 %) wird der Raum identifiziert, der die höchste Soll-Rücklauftemperatur fordert. Dieser Raum wird zum temporären Referenzraum (Key Room) für die gesamte Vorlaufregelung.
3. Autoverzicht & Rückfalloption (Fallback) Sollte aktuell kein Raum die notwendige Ventilöffnung von 90 % erreichen (z. B. wenn alle Räume bereits ihre Zieltemperatur erreicht haben), wechselt das System automatisch auf die witterungsgeführte Heizkennlinie zurück. Diese Einstellung dieser Heizkennlinie kann in der Regel recht niedrig gewählt werden und dient als reine Rückfalloption.
4. Berechnung des dynamischen Aufschlags (Demand-Offset) Die Vorlauftemperatur wird berechnet, indem ein Bedarfs-Aufschlag auf die Ziel-Rücklauftemperatur addiert wird:
   • Differenzberechnung: Das System vergleicht die Soll-Rücklauftemperatur des Führungsraums mit seinem tatsächlichen Ist-Wert.
   • Multiplikator: Diese Differenz wird mit einem einstellbaren Faktor (Standard: 1,1) multipliziert.
   • Mindestaufschlag: Bei positivem Wärmebedarf beträgt dieser Aufschlag immer mindestens 10 % der Soll-Rücklauftemperatur, um einen ausreichenden thermischen Druck für den Wärmetausch zu gewährleisten.
5. Sicherheitsprüfung & Begrenzung Die resultierende Vorlauftemperatur wird final gegen die konfigurierte Maximaltemperatur geprüft. Der Parameter Sicherheitsabstand zur maximalen Vorlauftemperatur sorgt dafür, dass die berechnete Temperatur stets im sicheren Betriebsbereich bleibt.

8.4 Externe Vorgabe

Hier kann die Vorlauftemperatur aus einer externen Quelle berücksichtigt werden, wie etwa durch eine FPS-Formel.

8.5 individuelle Berechnung per FPS Formel

Hier kann eine FPS-Formel direkt eingegeben werden, deren Ergebnis als Sollwert für die Vorlauftemperatur dient.

9. Abweichungsmultiplikator (Reaktionsstärke)

Dieser Parameter ist nur sichtbar, wenn als Vorlaufberechnung die FloorCore™-Bedarfsregelung (BVR) gewählt ist. Der Multiplikator wirkt auf den bedarfsbasierten Anpassungswert, der aus der Soll-Ist-Abweichung an der jeweils maßgeblichen Heizschleife berechnet wird, und bestimmt damit die Reaktionsstärke der Regelung. Empfohlen: 1,0–2,0 (Standard: 1,1).

10. Sensor-Warm, -Rücklauf und -Vorlauf

Je nach Auswahl im Parameter Regelungsart müssen hier die Sensoren ausgewählt werden. Die Sensoren müssen vorab unter Konfiguration → Haus & Geräte → Sensoren angelegt werden.

11. Sensor Außentemperatur

Alternativ zu einem echter Außensensor, gibt es auch die Auswahlmöglichkeit “Onlinewert”. Es wird dann ein vom Wetterservice abgefragten Außentemperaturwert verwendet.

12. Ausgang

Auswahl digital: Mit dem Anlegen eines digitalen Mischers, können Sie über die Relaiskontakte am Universal-Gateway PRO Ihren Mischer AUF oder ZU fahren.

Auswahl „analog“: Wenn Sie hier „analog“ wählen, so können Sie entweder via 0-10V oder via 5V PWM Signal ihren Mischer ansteuern.

Die Zuordnung zu der Hardware erfolgt unter Haus & Geräte –> Ausgänge

13. Mischerlaufzeit

Hier ist die Zeit in Sekunden einzustellen, die der Mischer von 0-100% benötigt, wenn er permanent angesteuert wird. Sie finden diese physikalische Mischerlaufzeit  üblicherweise auf dem Typenschild des Mischers. Alternativ kann der Wert manuell gestoppt werden.

14. Abtastintervall

Der Abtastintervall ist der Abstand in Sekunden zwischen den Abtastzeitpunkten. In den Abtastpunkten werden Messwerte erfasst, berechnet, und Stellsignale ausgegeben. Hier gilt: Desto länger der Abtastintervall, umso träger wird das Regelverhalten Ihres Mischers. Je kürzer die Intervalle, desto schneller reagiert Ihr Mischer auf Veränderungen – er kann damit aber auch unnötig „unruhig“ werde. Hier ist also ein Mittelwert optimal, und muss anlagenspezifisch ermittelt und eingestellt werden.

In der Praxis hat sich ein Abtastintervall von ca. 10-25% der realen Mischerlaufzeit bewährt, wobei ein Abtastintervalle generell nur größer als 20s sinnvoll ist.
Bei analog gesteuerten Mischern ist die reale Mischerlaufzeit gleich der physischen Mischerlaufzeit.
Bei digital gesteuerten Mischern geht bei der realen Mischerlaufzeit zusätzlich noch die maximale Mischerfahrzeit pro Abtastintervall (s.u.) mit ein. Die reale Mischerlaufzeit berechnet sich aus der physikalischen Mischerlaufzeit / maximale Mischerfahrzeit pro Abtastintervall * Abtastintervall.

15. Maximal zulässige Vorlauftemperatur

Diese Temperatur ist die absolute Obergrenze für die Vorlauftemperatur. Wenn der Ist-Wert diese überschreitet, schaltet der Regler sofort hart auf 0 ab, um Überhitzung zu verhindern (Notabschaltung). Verwenden Sie diesen Wert als Sicherheitsgrenze, z. B. 50 °C für Flächenheizungen. Der Sollwert wird nie höher als diese Grenze gesetzt. Alternativ kann hier auch eine FPS-Formel oder Variable eingetragen werden.

Sinnvoll ist die Begrenzung zum einen bei Flächenheizungen, da eine zu hohe Temperatur dem Boden- bzw. Wandbelag schaden könnte, zum anderen, wenn eine Begrenzung aus energetischen Gründen gewünscht ist.

16. Sicherheitsabstand zur maximalen Vorlauftemperatur

Dieser Puffer subtrahiert von der maximal erlaubten Vorlauftemperatur für den Sollwert, um Schwingungen zu vermeiden und harte Abschaltungen im Normalbetrieb zu verhindern. Der Sollwert bleibt immer darunter (z. B. bei 50 °C Grenze und 2 °C Abstand: max. Sollwert 48 °C). Empfohlen: 2–5 °C. Bei 0 deaktiviert.

17. Minimal zulässige Vorlauftemperatur

Das Gegenstück zur maximal zulässigen Vorlauftemperatur für den Kühlmodus: die absolute Untergrenze für die Vorlauftemperatur. Unterschreitet der Ist-Wert diese Grenze, schaltet der Regler sofort hart auf 0 (Notabschaltung beim Kühlen). Der Sollwert wird nie tiefer als diese Grenze gesetzt. Alternativ kann hier eine FPS-Formel oder Variable eingetragen werden — z. B. vtr_1_dewpoint + safety_margin_min, um die Untergrenze dynamisch am Taupunkt auszurichten.

18. Sicherheitsabstand zur minimalen Vorlauftemperatur

Dieser Puffer wird für den Sollwert auf die minimal erlaubte Vorlauftemperatur aufgeschlagen, um Schwingungen und harte Abschaltungen im normalen Kühlbetrieb zu vermeiden (z. B. bei 10 °C Grenze und 2 °C Abstand: minimaler Sollwert 12 °C). Empfohlen: 2–5 °C. Bei 0 deaktiviert. Alternativ kann auch hier eine FPS-Formel oder Variable eingetragen werden.

19. Taupunkt-Ausweichmarge (Kühlmodus)

Dieser Parameter ist nur im Kühlmodus mit Taupunktüberwachung relevant. Räume, die in der Raum-Auswahl als „weicht aus“ markiert sind, schalten ihre Kühlung selbst ab, sobald der Vorlauf (der kleinere Wert aus Ist und Soll) ihrem eigenen Taupunkt näher kommt als diese Marge. Der Abschalt-Offset hebt dabei das Raum-Soll um dieselbe Marge über die Raumtemperatur. Die Wiederfreigabe erfolgt automatisch mit 0,3 K Hysterese, frühestens nach 15 Minuten. Empfohlen: 0,5 K.

20. Regler

Hinweis zur Sichtbarkeit des Feldes „Regler“: Die Auswahl des exakten Regler-Typs (P, PI oder PID) wird vom System nur eingeblendet, wenn Sie im Funktionsprinzip eine Regelung (und keine Steuerung) gewählt haben. Da bei den Steuerungs-Modi (Kennlinie / Mischung) kein Feedback-Prozess stattfindet, ist dort auch keine Konfiguration eines Korrektur-Reglers nötig.

20.1 Normal-Regler (P-Regler)

Der Proportionalregler passt die Ausgangssteuerung basierend auf der Differenz zwischen der tatsächlichen Temperatur (Istwert) und der berechneten Soll-Vorlauftemperatur (Sollwert) an.

Beispiel zur Einstellung des Verstärkungsfaktors:

• Verstärkungsfaktor auf „1“: Wenn die Vorlauftemperatur um 1°C niedriger ist als der Sollwert, erhöht der Regler die Ventilstellung um 1%. Dies korrigiert die Temperatur schrittweise nach oben, um den Sollwert zu erreichen.
• Verstärkungsfaktor auf „2“: Bei derselben Temperaturabweichung von 1°C wird die Ventilstellung um 2% erhöht. Dies führt zu einer schnelleren Anpassung und einem schnelleren Ausgleich der Temperaturdifferenz.

Funktionsweise des Reglers

• Ermittlung des Sollwerts: Entsprechend der Heizkennlinie wird der Sollwert ermittelt. Beispielsweise 21°C.
• Messung und Überprüfung des Istwerts: Das System liest den aktuellen Vorlauftemperaturwert über den Vorlaufsensor.
• Berechnung der Regelabweichung: Die Regelabweichung ist die Differenz zwischen dem Sollwert und dem Istwert. Wenn Ihre aktuelle Temperatur beispielsweise 1K unter dem gewünschten Wert liegt, beträgt die Abweichung -1K.
• Proportionalregelung: Die Regelabweichung wird mit einem Verstärkungsfaktor (entspricht dem P-Anteil beim PID-Regler) multipliziert, der bestimmt, wie stark das System reagieren soll. Ein typischer Anfangswert für den Verstärkungsfaktor könnte 1.0 sein. Die resultierende Anpassung wird auf die Steuerung angewendet, um die Temperatur zu korrigieren.

Beispiel

Angenommen, das Abtastintervall beträgt 60 Sekunden, und die gemessene Temperatur ist um 1K zu niedrig:

• Sollwert: 21°C
• Istwert: 20°C
• Regelabweichung: -1°C (21°C – 20°C)
• Anwendung der Proportionalregelung:
  • Verstärkungsfaktor: 1.0
  • Berechnete Anpassung: −1K×1.0=+1.0%−1K×1.0=+1.0%
• Anpassung des Ausgangswerts: Angenommener letzter Steuerwert: 50%
  • Neuer Steuerwert: 50% + 1% = 51%

20.2 PID-Regler

Grundlagen des PID-Reglers

Der PID-Regler (Proportional-Integral-Differential) ist eine fortschrittlichere Methode zur noch präzisen Kontrolle der Vorlauftemperatur. Bevor Sie den PID-Regler einsetzen, vergewissern Sie sich, dass der einfache Proportionalregler (P-Regler) für Ihre Anforderungen nicht ausreichend ist. Der „Verstärkungsfaktor“ beim Proportionalregler entspricht dem P-Anteil beim PID-Regler. Der PID-Regler bietet zusätzliche Kontrolle durch seine Integral- (I) und Differential- (D) Anteile, die in komplexeren Regelungssituationen benötigt werden. Setzen Sie den PID-Regler daher nur ein, wenn eine präzisere und anspruchsvollere Regelung erforderlich ist und Sie mit den Auswirkungen der verschiedenen Reglerkomponenten vertraut sind.

Praktische Hinweise

• Abtastintervall: Ein Abtastintervall von 60 Sekunden ist ein guter Ausgangspunkt. Es erlaubt dem Regler, häufig genug zu aktualisieren, um effektiv auf Veränderungen zu reagieren, ohne das System durch zu häufige Anpassungen zu belasten.
• Beginnen Sie nur mit P-Anteil: In vielen Anwendungen reicht der Proportionalanteil (P-Anteil) alleinstehend aus, um eine effektive Regelung zu erreichen. Es wird empfohlen, die Einstellungen für den Integralanteil (I-Anteil) und den Differentialanteil (D-Anteil) zunächst auf null zu setzen. Fügen Sie diese Komponenten erst hinzu, nachdem Sie ihre Auswirkungen und Funktionsweisen vollständig verstanden haben und eine Notwendigkeit für eine feinere Anpassung erkennen. Beginnen Sie dann vorsichtig mit kleinen Werten, um das Systemverhalten schrittweise zu optimieren und unerwünschte Überschwingungen oder Instabilitäten zu vermeiden.
• Anpassung der PID-Parameter: Beginnen Sie mit den empfohlenen Einstellungen und passen Sie sie basierend auf der Leistung des Systems an. Beobachten Sie das Verhalten der Heizungsregelung, insbesondere nach Änderungen der Umgebungsbedingungen oder Systemlasten.
• Bedeutung des Abtastintervalls: Das Abtastintervall definiert, wie oft der Regler die aktuellen Temperaturwerte misst und seine Ausgänge anpasst. Für diese Anleitung nehmen wir ein Standard-Abtastintervall von 60 Sekunden an.
• Wirkung des Abtastintervalls auf den P-Anteil: Bitte beachten Sie, dass eine Reduzierung des Abtastintervalls direkt die Wirksamkeit des Proportionalreglers (P-Anteil) beeinflusst. Wenn Sie das Abtastintervall halbieren, z.B. von 60 Sekunden auf 30 Sekunden, verdoppelt sich die Reaktionsstärke des P-Anteils.

Proportional-Anteil (P)

Der Proportional-Anteil bestimmt, wie stark der Regler auf den aktuellen Temperaturfehler (Differenz zwischen Soll- und Ist-Temperatur) reagiert.

• Empfohlene Einstellung: 1-5
• Beispiel: Bei einer Einstellung von Kp=1 und einem Temperaturfehler von 1K (Kelvin) erhöht der Regler die Ventilstellung bei jedem Durchlauf (entsprechend der Einstellung des Abtastintervall) um 1%.

Integral-Anteil (I)

Der Integral-Anteil (I-Anteil) in einer PID-Regelung spielt eine entscheidende Rolle bei der Beseitigung von bleibenden Fehlern, d.h. Situationen, in denen der Istwert konstant unter oder über dem Sollwert liegt. Er reagiert auf die kumulierte historische Abweichung, d.h. die Summe aller Abweichungen seit Beginn der Regelung. Durch diese Eigenschaft sorgt der I-Anteil dafür, dass der Regler kontinuierlich auf bestehende Fehler einwirkt, bis diese vollständig beseitigt sind.

Einstellung: 0,001 bis 0,02

Der I-Anteil wird durch die Integralverstärkung (Ki) eingestellt. Ein höherer Ki-Wert führt zu einer schnelleren Akkumulation der Abweichung und somit zu einer aggressiveren Korrektur von bleibenden Fehlern. Der typische Bereich für Ki-Werte liegt zwischen 0,001 und 0,02.

Beispiel und Wirkung über drei Zyklen:

Betrachten wir ein Beispiel mit einem Ki-Wert von 0,01 und einer konstanten Abweichung von 1K.

Erster Zyklus (60 Sekunden):

• Anfangsabweichung: 1K
• I-Anteil-Beitrag: 0,01 × 1K × 60s = 0,6%
• Der I-Anteil trägt in diesem ersten Zyklus 0,6% zur Ventilstellung bei.

Zweiter Zyklus (zusätzliche 60 Sekunden):

• Abweichung bleibt bei 1K
• I-Anteil summiert sich auf: 0,6% + 0,6% = 1,2%
• Da die Abweichung weiterhin besteht, akkumuliert der I-Anteil seinen Beitrag. In diesem Zyklus trägt er 1,2% zur Ventilstellung bei.

Dritter Zyklus (weitere 60 Sekunden):

• Abweichung bleibt bei 1K
• Kumulativer I-Anteil-Beitrag: 1,2% + 0,6% = 1,8%
• Der I-Anteil erhöht seinen Einfluss kontinuierlich. In diesem Zyklus trägt er bereits 1,8% zur Ventilstellung bei.

Hervorhebung der Kumulation:

Wie dieses Beispiel zeigt, summiert sich der I-Anteil bei jedem Zyklus weiter auf, solange die Abweichung bestehen bleibt. Dies ist die entscheidende Eigenschaft des I-Anteils, die ihn so effektiv bei der Beseitigung von bleibenden Fehlern macht. Der I-Anteil „vergisst“ nicht die bisherigen Abweichungen, sondern baut kontinuierlich Druck auf, bis der Sollwert erreicht ist.

Windup-Guard: Bei anhaltenden Fehlern und hohem Ki-Wert kann der I-Anteil übermäßig wachsen und zu einer Übersättigung der Stellgröße führen. Hierzu ist ein sogenannter Windup-Guard fest implementiert. Der Windup-Guard ist umgekehrt proportional zur Integralverstärkung (windupguard = 100 * 1/ki), wobei ein Faktor von 100 für eine Skalierung sorgt. Er fungiert als obere Grenze für den I-Anteil und verhindert dessen übermäßiges Wachstum. Steigt der I-Anteil über den Wert des Windup-Guards, so wird der Wert des Windup-Guards verwendet.

Differential-Anteil (D)

Der Differential-Anteil reagiert auf die Änderungsrate des Temperaturfehlers und wirkt stabilisierend gegen schnelle Änderungen.

• • Empfohlene Einstellung: ca. 5-20
  • Beispiel: Wenn der Temperaturfehler schnell von 0K auf 1K steigt, trägt der D-Anteil dazu bei, schnelles Überschwingen zu minimieren.
  • Änderungsrate des Fehlers: Der Fehler ändert sich um 1K über 60 Sekunden.
  • Berechnung des D-Anteils:
    • D(t)=Kd×ΔFehler/Δt
    • D(t)=10×1K/60s
    • D(t)=10×0,0167K/s=0,167K

21. Hysterese

Die Hysterese wird auf Ihren gewünschten Sollwert, der Anhand der Heizkurve bestimmt wird, addiert oder subtrahiert. Wenn z.B. ein Sollwert von 40°C ermittelt wird, so sind die Werte nachdem die Anlage Regelt 39°C und 41°C. Nach diesen beiden Werte wird der Mischer jetzt auf- oder zugefahren. Wenn hier 0 Stehen würde, so wäre der Mischer Permanent in Bewegung, da er schon bei 40,01°C Zu, und bei 39.99°C wieder auffahren würde. Dieser Wert ist auch Anlagenspezifisch, wir empfehlen Ihnen als Grundeinstellwert jedoch einen Wert zwischen 1 und 3.

22. Minimale und maximale Mischerfahrzeit pro Abtastintervall (nur bei digital)

Gibt an, wie viele Sekunden der Mischer mindestens bzw. maximal fährt pro Abtastintervall.

23. Minimaler und Maximaler Analogwert in V (nur bei analog)

Üblicherweise wird zwischen 0V und 10V geregelt. Manche Gasthermen erwarten eine Spannung von 1V bis 10V. Mit den beiden Parametern kann die Regelung auf einen beliebigen Spannungsbereich definiert werden.

24. Temperatur bei minimalem und maximalem Analogwert (nur bei VTR-Steuerung „Kennlinie“)

Diese beiden Parameter definieren die Eckpunkte der analogen Kennlinie: welche berechnete Soll-Vorlauftemperatur der minimal bzw. der maximal ausgegebenen Spannung entspricht. Zwischen den Eckpunkten wird linear übersetzt — siehe das Beispiel unter VTR-Steuerung: Kennlinie.

25. Kennlinie im Kühlbetrieb invertieren (Leistungsvorgabe)

Diese Option gibt es nur bei der VTR-Steuerung „Kennlinie“. Aktivieren Sie sie nur, wenn der 0-10V-Eingang des angesteuerten Geräts eine Leistungsvorgabe ist (mehr Spannung = mehr Leistung): Dann bedeutet im Kühlbetrieb ein niedriger Vorlauf-Sollwert eine hohe Spannung. Standard: aus — die Spannung kodiert weiterhin den Temperatur-Sollwert, und das Gerät setzt ihn selbst um.

26. Kalibrierungsintervall in Tagen

Bei der digitalen Regelung wird nach jedem Stellvorgang, die Mischerposition anhand der Fahrtzeit des aktuellen Stellvorgangs und der MIscherlaufzeit ermittelt. Die Toleranzen summieren sich hierbei, was dazu führen kann, dass die Tatsächliche Mischerposition von der im Interface angezeigten Mischerposition abweicht.

27. Freigabebedingung und Freigabeverhalten

Hauptzweck dieser Parameter ist es, zu verhindern, dass der Mischer weiter regelt, wenn die Heizkreispumpe nicht läuft. Die Heizkreispumpe sollte üblicherweise wie hier beschrieben angesteuert werden. Die Raumanforderung dann als Freigabebedingung auswählen. Bei “Verhalten bei fehlender Freigabe” ist die gängige Auswahl bei der üblichen Anwendung dieses Moduls (als Mischerregelung eines Heizkreises) “auf 0% fahren”.
Auswahlmöglichkeiten im Parameter Verhalten bei fehlender Freigabe:

• aktuelle Stellung beibehalten
• auf 0% / 0V fahren
• auf 100% fahren (nur bei gewählter Regelungsart “digital”
• auf minimalen Analogwert fahren
• auf maximalen Analogwert fahren

28. Modulauswahl

Der über die Heizkennlinie berechnete kann durch eine Reihe von Modulen korrigiert werden, die hier separat aktiviert werden können. Sobald aktiviert, werden die Module in der User-Seite der VTR angezeigt.

Die einzelnen Module sind auf dieser Seite unter Zusatzfunktionen näher erläutert.

29. Icon

Das in diesem Parameter ausgewählte Icon wird im jeweiligen Interface zur Vorlauftemperaturregelung angezeigt zur einfacheren Identifikation.

30. Link im linken Benutzermenü anzeigen

Die Checkbox legt fest, ob die jeweilige VTR im linken Menü auf der Hauptseite als Link angezeigt werden soll.

31. Raum-Auswahl

Wählen Sie hier die Räume aus, für die diese Regelung maßgeblich ist — sie liefern unter anderem die Datenbasis für die FloorCore™-Bedarfsregelung.

Zusätzlich lässt sich je Raum die Taupunkt-Rolle festlegen (nur im Kühlmodus mit Taupunktüberwachung relevant): Normale Räume bestimmen das Vorlauf-Minimum mit (z. B. über die Variable vtr_1_dewpoint). Als „weicht aus“ markierte Räume bestimmen es nicht mit — sie schalten stattdessen ihre eigene Kühlung ab, sobald der Vorlauf ihrem eigenen Taupunkt näher kommt als die Taupunkt-Ausweichmarge. Kühlt kein bestimmender Raum mehr, verhalten sich ausweichende Räume wieder wie bestimmende (Fallback). Ausweichende Räume benötigen einen Feuchtesensor.

Innerhalb der angelegten Vorlauftemperaturregelung können im Parameter Modul-Auswahl die nachfolgenden Module für diese Vorlauftemperaturregelung aktiviert werden.

Sobald ein Modul aktiviert ist, erscheint die Zeile des Moduls im User-Interface. Durch einen Klick auf das Modul gelangt man zu dessen Einstellungen.

32. Vorlauftemperaturkorrektur

Dies ist ein sehr wichtiges Feature, wenn auch die Einzelraumregelung mit Controme umgesetzt wurde. Es sollte auf jeden Fall aktiviert werden, um einen Einfluss der Raumtemperaturen auf die Vorlauftemperatur zu erreichen. Als Defaulteinstellung korrigiert jeder Raum die Vorlauftemperatur um 1K pro 1K Abweichung Raum-Ziel / Raum-Ist. Im Modul kann die Intensität jedoch für jeden Raum separat angepasst werden. Alle Infos zum Modul Vorlauftemperatur-Korrektur gibt es hier.

Anwendung wenn die Einzelraumregelung nicht mit Controme umgesetzt ist:
Ist die Einzelraumregelung nicht mit Controme umgesetzt, kann das Modul Vorlauftemperaturkorrektur eigentlich nicht verwendet werden. Eine gute und kostengünstige Zwischenlösung ist es, batterielose Temperatursensoren in den wichtigsten Räumen zu installieren. Die Räume können dann angelegt und mit einer Soll-/Zieltemperatur versehen werden. Damit können die Räume auch Einfluss auf die Vorlauftemperatur nehmen. Ein zusätzlicher Vorteil ist, dass durch die Raumsensoren eine Raumanforderung angelegt und damit die Heizkreispumpe intelligent gesteuert werden kann.

33. Kalender

Ermöglicht es, über Kalendereinträge, zu einem beliebigen Datum und Zeitraum die Vorlauftemperatur zu beeinflussen. Es kann eine beliebige Anzahl an Einträgen erstellt werden. Es gibt die Möglichkeit, tagesbasierte Einträge an konfigurierbaren Wochentagen zu wiederholen.

Anwendung:
Der Kalender wird bei der Vorlauftemperatur im Regelfall nur benötigt, wenn die Einzelraumregelung NICHT über Controme realisiert ist. In dem Fall kann bei Bedarf z.B. ein Kalendereintrag für “mehr Vorlauftemperatur am Abend” eingerichtet werden.
Der Grund: Wenn die Einzelraumregelung über Controme realisiert ist, hat die Temperaturplanung der einzelnen Räume (über die Modul Kalender oder Temperaturszenen und Heizprogramm) mittelbaren Einfluss auf die Vorlauftemperatur über das Modul Vorlauftemperaturkorrektur. Stellt man in der Raumregelung z.B. für Wohnzimmer eine höhere Temperatur am Abend ein (über den Raumkalender), setzt das Modul Vorlauftemperaturkorrektur den Offset automatisch auf die Vorlauftemperatur. Die Raumkalender haben also mittelbar über das Modul Vorlauftemperaturkorrektur Einfluss auf die Vorlauftemperatur.

34. Google Kalender Schnittstelle

Ermöglicht es, die Vorlauftemperatur über einen Eintrag im Google-Kalender zu beeinflussen. Der Eintrag muss den genauen Namen der Vorlauftemperaturregelung enthalten und den gewünschten Offset. Ist die Vorlauftemperaturregelung Beispielsweise als “Mischer” benannt, würde ein Eintrag im Google-Kalender “-1 Mischer” den Vorlauf um 1K absenken. Informationen zur Einrichtung der Google-Kalender Schnittstelle finden Sie hier.

35. Timer

Ermöglicht es über einen einmaligen Timer-Eintrag zu einem beliebigen Datum und Zeitraum die Vorlauftemperatur zu beeinflussen.

Mögliche Anwendung:
Möchte man z.B. einen Raum besonders schnell aufheizen (so, dass der Offset vom Modul Vorlauftemperaturkorrektur nicht ausreicht) kann man z.B. mit wenigen Tipps einen Timer erstellen, der die Vorlauftemperatur für eine definierte Zeit erhöht.

36. Aussentemperatur-Korrektur

Setzt basierend auf einem frei definierbaren durchschnittlichen Außentemperaturzeitraum (einstellbar zwischen 0h und 96h) einen Offset/Korrektur in einstellbarer Intensität auf die berechnete Soll-Vorlauftemperatur.

Mögliche Anwendung:
Für sehr spezielle Anwendungen besteht hier die Möglichkeit einen 1) vorausschauenden und 2) durchschnittlichen Faktor für die Außentemperatur einzubeziehen.

Beispiel:
Die Einstellung im obigen Screenshot würde einen Offset von +1K auf die Vorlauftemperatur setzen, wenn die Außentemperatur im Zeitraum von +6h bis +30h minus 20°C beträgt. Beträgt die Außentemperatur im selben Zeitraum im Schnitt 0°C, wird ein Offset von 0 gesetzt.

Die Einstellung hebt also die Heizkennlinie bei -20°C um 1K an. Bei +20°C senkt sie die Heizkennlinie um 1K ab. Wird das Außentemperatur-Korrektur-Modul mit diesen Offset-Einstellungen aktiviert, sollte die Heizkennlinie entsprechend entgegengesetzt angepasst werden.

Der Effekt: Auf dieser Basis kann man nun nur den Mittelwert-Zeitraum verändern. Verglichen mit der Regelung nur über die Heizkennlinie (die ja immer die aktuelle Außentemperatur verwendet) würde diese Regelung nun anders reagieren, wenn es eine Abweichung gibt von der aktuellen Außentemperatur zur durchschnittlichen Außentemperatur im eingestellten Zeitraum:
mehr Vorlauftemperatur, wenn die Durchschnittliche-AT im Vorausschauzeitraum kälter ist als die aktuelle AT
weniger Vorlauftemperatur, wenn die Durchschnittliche-AT im Vorausschauzeitraum wärmer ist als die aktuelle AT

Zu beachten ist, dass das Modul Wetter sehr ähnliche Korrekturen vornimmt. Die Korrekturen beim Wetter-modul betragen jedoch maximal +/-1K. Die Vorausschauzeiträume sind nicht einstellbar. Wetter berechnet die Vorausschauzeit eigenständig (je kälter die At, desto kürzer der Vorausschauzeitraum).

Es ist also insgesamt von Fall zu Fall zu entscheiden, ob es wirklich notwendig ist, das Modul Außentemperaturkorrektur im Zusammenhang mit der Vorlauftemperaturregelung zu verwenden.

37. Wettervorhersage

Setzt basierend auf Wettervorhersagedaten einen positiven oder negativen Offset auf die Vorlauftemperatur. Konfigurierbare Intensität.
Weitere Infos zum Modul Wettervorhersage gibt es hier.