Steuerung der Vorlauftemperatur

Innovationen

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

Welche Bauteile im Heizraum stellen die Vorlauftemperatur ein und wie werden diese an Controme angebunden?

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.

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:

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.

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.

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. …

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.

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.

Installation der Temperatursensoren

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.

Beispiel mit drei Sensoren

Beispiel mit zwei Sensoren

Beispiel mit einem Sensor

Konfigurations-Interface

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.

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.

Name

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

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.

Regelungsart

Hier kann ausgewählt werden, ob die Vorlauftemperaturregelung mit 1, 2 oder 3 Sensoren erfolgen soll. 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.

Bei Mischern wählen Sie in der Regel 3-Sensoren. Bei der direkten Ansteuerung von z.B. Gasthermen wählen Sie 1-Sensor.

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.

Heizkennlinie

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.

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.

Achtung: Im Dropdown werden nur Sensoren angezeigt, die als Sensortyp “Heizraumsensor” angelegt wurden.

Sensor Außentemperatur

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

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

Mischerlaufzeit

Hier ist die Zeit in Sekunden einzustellen, die der Mischer von 0-100% benötigt. Sie finden diesen Wert üblicherweise auf dem Typenschild des Mischers. Alternativ kann der Wert manuell gestoppt werden.

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 unruhiger wird Ihr Mischer. Hier ist also ein Mittelwert optimal, und muss anlagenspezifisch ermittelt und eingestellt werden. Wichtig ist dass der Abtastintervall nicht kürzer als die Mischerlaufzeit ist.

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.

Verstärkung

Mit dem Verstärkungsfaktor reagiert die Regelung Ihres Mischers auf Regelabweichungen, also auf die Differenz zwischen Ihrem Soll- und Istwert. Je größer der Verstärkungsfaktor ist, desto Intensiver reagiert der Regler auf Änderungen der Differenz. Die Regeldifferenz wird mit Ihrem Verstärkungsfaktor Multipliziert, und auf den Stellwert addiert bzw. subtrahiert.

Mischerlaufzeit (nur bei digital)

Für eine möglichst genaue Berechnung der Mischerposition ist bei der digitalen Regelung die Eingabe der Mischerlaufzeit erforderlich. Diese gibt an, wie viele Sekunden der Mischer benötigt, um von 0% auf 100% zu fahren. Die für Ihren Mischerantrieb korrekten wert finden Sie auf dem Typenschild des Mischerantriebs.

Minimale und maximale Mischerfahrzeit pro Abtastinterval (nur bei digital)

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

Maximal zulässige Vorlauftemperatur

Eine Begrenzung der Vorlauftemperatur wird zum einen bei Flächenheizungen benötigt, da eine zu hohe Temperatur dem Boden bzw. Wandbelägen schaden könnte, aber auch wenn eine Begrenzung aus Energetischen Gründen Sinn machen würde.

Achtung: diese Funktion ersetzt nicht den notwendigen Sicherheitstemperaturbegrenzer!

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.

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.

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

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.

Icon

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

Link im linken Benutzermenü anzeigen

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

User-Interface

Bitte beachten: Sofern ein Heizungsmischer mit AUF- und ZU-Kontakt angesteuert wird, wird die Position des Mischers interpretiert und nicht direkt gemessen. Die Anzeige kann deshalb von der tatsächlichen physikalischen Position des Mischers abweichen.

Zusatzfunktionen

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Wettervorhersage

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