Heizungsregler

Raumtemperaturregler aus dem Jahre 1967

Typischer Raumtemperaturregler aus den 1980er Jahren

Ein Heizungsregler ist ein Gerät zur Regelung von Heizungsanlagen mit dem Ziel, eine vorgewählte Raumtemperatur in allen versorgten Räumen konstant zu halten.

Richtig eingesetzte und eingestellte Heizungsregler sorgen für einen energiesparenden Heizbetrieb.

Moderne Regler sind in der Lage, die Systemtemperaturen bei Warmwasserheizungen (Vorlauftemperatur, Rücklauftemperatur) in Abhängigkeit des Bedarfes zu verändern. Damit wird eine Überversorgung vermieden, die Verteilungsverluste werden minimiert und die Energieeffizienz moderner Wärmeerzeuger gesteigert (Brennwertgeräte, Wärmepumpen, Solaranlagen).

Darüber hinaus bieten sie zeitabhängige Eingriffsmöglichkeiten, wie Abwesenheitsbetrieb, Nachtabschaltung oder Nachtabsenkung, sie sorgen beim Erreichen der Heizgrenze für das Abschalten der Heizungsanlage

Regelungsarten

Raumtemperaturgeführte Regelung

Blockschaltbild einer Heizungsregelung. Im Heizgerät befindet sich eine weitere Regelung, die die (vom Regler oder manuell) angeforderte Vorlauftemperatur konstant hält.

Technisch stellt ein mit einem Heizgerät verbundener Heizungsregler eine Regelkreisstruktur dar. Die aktuelle Raumtemperatur entspricht der Regelgröße, die beeinflusst werden soll. Die Differenz zwischen dem Wert der Regelgröße und ihrem Sollwert, also der gewünschten Raumtemperatur, ergibt die Regeldifferenz. Aus der Regeldifferenz ermittelt der Heizungsregler die Stellgröße, mit welcher die Raumtemperatur beeinflusst wird.

Reglertypen unterscheiden sich anhand der Stellgröße bzw. wie diese gefahren wird.

Reglertypen:

• Thermostat: Die Stellgröße kann nur zwei Zustände annehmen: Ein oder Aus. D.h. das Heizgerät läuft entweder auf Volllast oder ist abgeschaltet. Solche einfachen Bimetallregler finden heute kaum noch Verwendung.

Eine präzisere Regelung der Raumtemperatur erreicht man durch eine Kaskadenregelung. Anstatt die Heizleistung vom Heizungsregler direkt zu regeln, wird die Regelstrecke in einfacher zu regelnde Teilstrecken unterteilt:

Vorlauftemperatur in Abhängigkeit von der Regeldifferenz bei Stetigregelung^[1]

Aus der Differenz zwischen gewünschter Raumtemperatur und Istwert (Regeldifferenz) ermittelt der Heizungsregler die Stellgröße Vorlauftemperatur (Führungsregelung). Diese dient als Sollwert des nachgeschalteten Folgereglers im Heizgerät, dieser wiederum regelt die Vorlauftemperatur des Heizungswassers.

• manuelle Regelung: wird auf einen externen Regler verzichtet, kann die Vorlauftemperatur durch einen Drehregler am Gerät selbst eingestellt werden. In diesem Fall muss die Reglerstellung dem aktuellen Wärmebedarf und persönlichen Wohlempfinden manuell angepasst werden.

• 2-Punkt-Regler: Die Vorlauftemperatur kann nur zwei Werte annehmen: entweder den am Geräte-Drehregler eingestellten Maximalwert oder den Minimalwert (Heizgerät aus).

• Stetigregler: Als stetige Stellgröße kann die Vorlauftemperatur kontinuierliche Werte zwischen Minimal- und Maximalwert annehmen. Eine Stetigregelung ist in der Regel nur dann sinnvoll, wenn die Leistung des Heizgerätes annähernd auf den aktuellen Wärmebedarf des Gebäudes angepasst werden kann. Ansonsten kommt es zu starken Überschwingungen der Vorlauftemperatur, die allein durch Modulation der Heizleistung nicht mehr ausgeglichen werden können. In der Folge kommt es zu häufigen Brennerstarts ("Takten"), wodurch kein optimal wirtschaftlicher Betrieb gewährleistet ist. In diesem Fall wird die 2-Punkt-Regelung empfohlen, um längere Brennerlaufzeiten zu erreichen. Viele Heizungsregler können zwischen 2-Punkt- und Stetigbetrieb umgeschaltet werden.

Bei Verwendung eines raumtemperaturgeführten Heizungsreglers müssen die Thermostatventile in Führungsraum, in welchem sich der Regler befindet, ganz geöffnet werden. In den anderen Räumen sollten die Thermostatventile auf die gewünschte Temperatur eingestellt werden.

Vorteile:

• besonders bei offener Architektur schnelle Reaktion auf Fremdwärmeeinflüsse.

Nachteile:

• Temperaturregelung der Wohnräume erfolgt in Abhängigkeit vom Führungsraum
• Führungsraum muss dauernd beheizt werden, sonst ist keine Stetigregelung möglich.
• Nutzungs-/Lageabhängig sind eventuell häufigere Benutzereingriffe notwendig, wenn z.B. Sonnenschein den Führungsraum erwärmt und dadurch andere Räume unterversorgt werden
• ungeeignet für größere Objekte und Mehrfamilienhäuser
• bei ungenügender Wärmedämmung oder bei unterschiedlicher Ausrichtung der Räume keine bedarfsgerechte Wärmeversorgung

Außentemperaturgeführte Regelung

Raumtemperaturregler mit Funkübertragung. Am unteren Rand der Anzeige ist die Darstellung der Heiz- und Absenkzeiten zu erkennen

Die aktuell gemessene Außentemperatur eignet sich ebenfalls als Führungsgröße für die Heizungsregelung. Bei der witterungsgeführten Regelung wird aus dem Messwert für die Außentemperatur mit Hilfe einer so genannten Heizkurve die passende Vorlauftemperatur ermittelt. Diese wiederum dient als Sollwert für die Kesseltemperaturregelung im Heizgerät. Die Heizkurve wird definiert durch Steilheit und Parallelverschiebung und muss manuell an das jeweilige Gebäude angepasst werden. Bei der witterungsgeführten Steuerung ist zusätzlich die Verwendung von Thermostatventilen an den Heizkörpern sinnvoll, um eine konstante Raumtemperatur zu gewährleisten. Eine sorgfältige Einstellung der Heizkurve ist notwendig, um das Energieeinsparpotenzial zu nutzen.

Vorteile:

• Keine Abhängigkeit von Referenzräumen, deshalb Standard bei größeren Objekten
• benutzerfreundlich

Nachteile:

• ohne Außentemperaturkompensation zu schnelle Anpassung der Vorlauftemperatur bei Außentemperaturschwankungen.
• innere Fremdwärmeeinflüsse bleiben eventuell unberücksichtigt.

Außentemperaturkompensation

Mit dieser Maßnahme soll der Nachteil der zu schnellen Anpassung der Vorlauftemperatur verbessert werden. Besonders bei gut gedämmten Gebäuden oder bei hohen Gebäudemassen ist dies sinnvoll.

Raumtemperaturaufschaltung

Eventuell sinnvoll für Einzelobjekte. In diesem Fall errechnet der Heizungsregler aus den Messwerten für Außen- und Raumtemperatur den Sollwert für die Vorlauftemperatur, Fremdwärmeeinflüsse werden dabei erfasst. Bei Flächenheizungen ist dies unnötig, da diese einen so genannten Selbstregelungseffekt besitzen.

Regelung über Differenz Vorlauf-/Rücklauftemperatur der Heizung

Diese Art der Regelung macht sich die Tatsache zunutze, das bei einem erhöhten Wärmebedarf die Rücklauftemperatur bei gleichbleibender Vorlauftemperatur sinkt. Der Regler erhöht daraufhin die Vorlauftemperatur.

Vorteile:

• Keine Ermittlung der Heizkurve mehr notwendig, keine Benutzereingriffe notwendig. Raum- und Außentemperaturfühler entfallen. Fremdwärmeeinflüsse werden erfasst. Bei Heizkesseln mit gleitenden Temperaturen werden unnötige Brennerstarts vermieden.

Nachteile:

• Die Heizungsanlage benötigt einen sorgfältigen hydraulischen Abgleich, da sonst der Regler durch die Temperaturdifferenz Vorlauf/Rücklauf nicht korrekt verarbeitet.

Weitere Merkmale eines Heizungsreglers

Nachtabsenkung

Aufgrund der Nutzungsgewohnheiten der Bewohner kann es wirtschaftlich sein, den Sollwert für die Raumtemperatur tageszeitabhängig zu verändern. Beispielsweise ist nachts eine geringere Raumtemperatur (Absenktemperatur) als tagsüber ausreichend. Moderne Heizungsregler bieten daher ein Tages- bzw. Wochenprogramm, welches selbstständig zu programmierbaren Uhrzeiten zwischen Tages- und Absenktemperatur umschaltet.

Da der Wärmeverlust eines Gebäudes proportional zur Temperaturdifferenz zwischen Innen- und Außenraum ist (→ Fouriersches Gesetz), kann durch eine solche Nachtabsenkung Energie eingespart werden. Allerdings ist der Effekt bei hochgedämmten Gebäuden oder bei Gebäuden mit sehr hoher Wärmekapazität (z. B. massive Wände) gering. Die weit verbreitete Ansicht, das Wiederaufheizen koste mehr Energie als durch die Absenkung eingespart würde, lässt sich dagegen nicht physikalisch begründen.

Ausführung

Heizungsregler sind gewöhnlich mit einer 2-Draht- (beim Thermostat) oder einer 3-Draht-Leitung mit dem Heizgerät verbunden. Für den Fall, dass eine solche Leitung nicht vorhanden ist oder eine flexiblere Aufstellung des Reglers gewünscht wird, sind Regler mit Funkübertragung auf dem Markt.

Siehe auch

• OpenTherm

Einzelnachweise

1. ↑ Patent DE19740418.