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Heizkreis

Zum Thema Heizkreis werden folgende Themen behandelt:

Allgemeines zu Heizkreisen

Da das Heizkreismodul des UVR1611 sehr viele Einstellungsmöglichkeiten hat, beschränke ich mich bei den Tipps auf die Funktionen und Möglichkeiten, die nicht auf den ersten Blick ersichtlich sind. Die Grundfunktionen sind im Handbuch beschrieben. Ich empfehle sehr, dass neueste UVR-Handbuch Version A2.05 bei TA herunterzuladen. Obwohl der bei Ihnen eingesetzte UVR1611 wahrscheinlich noch nicht auf dem Versionsstand A2.05 ist, profitieren Sie von diesem Handbuch, weil u.a. das Heizkreismodul ausführlicher als in den alten Handbüchern erklärt ist.

Auch sind im Handbuch A2.05 auf Seite 52 jetzt auch die verschiedenen Programme (Urlaub, Party etc) erklärt, die ganz nützlich sind, wenn man weiß, wie sie funktionieren.

Heizkurve einstellen

Im Untermenü “Heizkurve” des Heizkreismoduls können Sie die Heizkurve einstellen, entweder traditionell mit der Steilheit oder über die festgelegte Vorlauftemperaturen für Außentemperaturen von +10° und -20°. Letztere Methode ist einfacher zu verstehen.

Sie sollten die Heizkurve unbedingt an Ihr Haus anpassen, wenn Sie Energie sparen möchten. Die Grundeinstellung, die der BUSO-Installateur vorgenommen hat, ist allenfalls eine grobe Schätzung. Generell gilt: je geringer die Heizkreis-Vorlauftemperatur ist, desto mehr Energie sparen Sie. Fangen Sie mit niedrigen Temperaturen zum Ausprobieren an und erhöhen Sie langsam, bis es im Haus nicht mehr zu kalt ist.

Abschaltbedingungen

Im Untermenü “Abschaltbedingunen” befinden sich vier Bedingungen, bei denen die Heizkreispumpe abgeschaltet wird, also nicht mehr geheizt wird:

1. Wenn die Raumtemperatur erreicht ist - nur sinnvoll, wenn der Heizkreis über einen Raumsensor verfügt.

2. Wenn die errechnete Vorlauftemperatur die untere Grenze T.vorl.MIN unterschreitet. T.vorl.MIN wird im Menü “Heizkurve” eingestellt.

3. Wenn die mittlere Außentemperatur im Heizbetrieb einen einstellbaren Wert überschreitet. Hier können Sie festlegen, dass z. B. aber einer Außentemperatur von 16° generell nicht mehr geheizt wird.

4. Wenn die mittlere Außentemperatur im Absenkbetrieb einen einstellbaren Wert überschreitet. Mit dieser Bedingung entscheiden Sie, ob außerhalb der durch das Zeitprogramm definierten Heizungen die Heizung abgesenkt oder abgeschaltet werden soll. Dazu mehr im folgenden Abschnitt.

Nachtabsenkung oder Nachtabschaltung?

Generell gilt: eine abgeschaltete Heizung verbraucht weniger Energie als eine abgesenkte, nämlich gar keine. Auch ein Aufheizen am nächsten Morgen reduziert diesen Vorteil nicht. Je nach Dämmungszustand bzw. Auskühlgeschwindigkeit Ihres Hauses sollten Sie versuchen, die Außentemperaturschwelle, bei der zwischen Nachtabschaltung und Nachtabsenkung umgeschaltet wird, so weit wie möglich herunterzuschrauben. Bei meinem gedämmten Altbau wird bis -5° die Heizung nachts (d.h. von 21:30 bis 7:00 Uhr) völlig abgeschaltet, erst ab -5° läuft die Heizung nachts im Absenkbetrieb (d.h. mit reduzierter Vorlauftemperatur) weiter.

Dieses Verhalten erreicht man, indem die Abschaltbedingung 4 (wenn Absenkbetrieb und T.auss IST>MIN) auf “Ja”, T.auss.MIN = -5° und die Hysterese auf 2 K gesetzt wird. Zusätzlich muss im Untermenü “Frostschutz” die Aktivierungstemperatur auf -5° oder niedriger gesetzt werden. Standardmäßig ist die Frostschutzschwelle nämlich auf +5° eingestellt, und da der Frostschutz Vorrang hat, würde die Frostschutzfunktion ab +5° anspringen und den Heizkreis zwangsweise betrieben, egal, welche Werte in Abschaltbedingung 4 eingestellt wurden.

Achtung! Gefahr von Frostschäden! Eine Abschaltung unterhalb der Frostgrenze sollten Sie nur dann programmieren, wenn Sie sicher sind, dass kein geheizter Raum und kein Heizungsrohr während der nächtlichen Heizpause in die Nähe frostiger Temperaturen kommen kann. Normalerweise sollte dies kein Problem sein, denken Sie aber daran! Zum Problem kann dies aber werden, wenn Sie in den Winterurlaub fahren und das Heizprogramm “Urlaub” oder “Abgesenkt” einstellen. In beiden Fällen sind die Zeitprogramme deaktiviert, der Heizkreis ist rund um die Uhr abgesenkt. Wenn jetzt sowohl die Abschaltbedingung 4 und die Frostschutzschwelle unter 0° eingestellt werden, kann es bei mehrtägiger Abwesenheit zu Frostschäden kommen. Stellen Sie daher bei einer längeren Abwesenheit die Frostschutzschwelle höher ein, z. B. auf 5°.

Unterdrücken der Brenneranforderung bei Solarbetrieb

Jetzt im März kann meine eher kleine 14-m²-Anlage unser Haus zwar heizen, wenn es genug Sonneneinstrahlung gibt, jedoch fällt die Puffertemperatur peu-a-peu langsam unter die Grenze , bei der der Brenner automatisch nachheizt. Bei großen Anlagen sollte dies im März nicht mehr der Fall sein, dafür aber vielleicht noch im Februar. Für diesen Fall habe ich die Programmierung geändert, so dass jetzt bei Solarbetrieb die Brenneranforderung unterdrückt wird. Zwar kann es dabei vorkommen, dass der Heizkreisvorlauf (die Temperatur in den Heizkörpern) um einige Grad abfällt, das macht sich aber in unserem gedämmten Haus nicht bemerkbar. Die Änderung erspart ein oder zwei Brennerstarts am Tag und führt auch dazu, dass die solare Wärme vollständig abgenommen, der Heizungsrücklauf etwas kühler und damit der Solarertrag gesteigert wird.

Das Funktionsprinzip ist folgendermaßen: Der Brenner wird über ein Funktionsmodul “Heizanforderung” angeworfen, wenn die Temperatur in der Puffermitte unter eine gewisse Schwelle fällt, abhängig von der Solltemperatur des Heizkreises (bzw. der größten Solltemperatur bei mehreren Heizkreisen). Das Heizanforderungsmodul ist nur dann freigegeben (d.h., kann überhaupt tätig werden), wenn die Heizkreispumpe läuft. Hier greift meine Änderung ein. Über ein logisches UND verknüpfe ich den Status der Heizkreispumpe mit dem inversen (negierten) Status des Solarkreises. Nur, wenn die Heizkreispumpe läuft UND gleichzeitig der Solarkreis nicht läuft, wird die Freigabe für das Heizanforderungsmodul erteilt. Läuft also der Solarkreis, kann der Brenner nicht mehr angefordert werden.

Damit bei bewölktem Himmel der Brenner nicht für wenige Minuten angeworfen und dann sofort wieder gestoppt wird, habe ich mit einem Timer-Modul dafür gesorgt, dass der Brenner mindestens 10 Minuten läuft, wenn er mal läuft. (Die normale Mindestlaufzeit im Heizanforderungsmodul beträgt bei mir übrigens 15 Minuten).

Potentielles Problem: Ich habe mittlerweile ein BUSO-Programm gesehen, bei dem die Heizkreispumpe abgeschaltet wird, wenn die Puffermitte nicht mehr die Heizkreis-Solltemperatur liefern kann. Damit würde diese Änderung zum Teil Ihre Wirkung verlieren, weil irgendwann im Solarbetrieb nicht mehr geheizt werden würde. Diese  Funktion müsste daher deaktiviert werden.

Für diese Änderung muss eine neue Logikfunktion und eine Timerfunktion hinzugefügt sowie das bestehende Heizanforderungsmodul im Bereich “Freigabe” wie folgt modifiziert werden:

 

Heizen ohne Brenneranforderung

Für milde und sonnige Frühjahrs- und Herbsttage eignet sich folgende Heizkreisprogrammierung. Sinn und Zweck ist es hierbei, rein solar zu heizen, also ohne Nachheizen durch einen Brenner. Jetzt könnte man zwar einfach den Ausgang 5 (Brenneranforderung) auf “Hand/Aus” stellen, um die Brenneranforderung zu unterdrücken, dabei würde jedoch der Puffer mit der Zeit entladen und man hätte nicht mehr genug Wärme, um Warmwasser zu bereiten. Bei der hier vorgestellten Programmierung passiert dies nicht.

Funktionsprinzip

Es wird ein neues Heizkreismodul programmiert. Die Freigabe dieses Heizkreises wird von einer Vergleichsfunktion gesteuert, die einen bestimmte Puffertemperatur (z.B. Puffer.oben) mit einem Grenzwert vergleicht. Der Heizkreis ist nur dann freigegeben (d.h., kann heizen), wenn dieser Grenzwert nicht unterschritten wird. Ich habe den Grenzwert so gewählt, dass ich noch 2 Tage Warmwasser bereiten kann. Einem “Solarheiztag” kann also noch mindestens ein sonnenloser Tag folgen, ohne dass ich für Warmwasser nachheizen muss. Ein separater Heizkreis ist erforderlich, weil das Heizanforderungsmodul (das den Brenner steuert) in der Regel von Haupt-Heizkreis abhängig ist und den Brenner anwirft, wenn der Puffer zu kalt wird. Für den Status eines zusätzlichen Heizkreises interessiert sich das Heizanforderungsmodul nicht.

Voraussetzung für diese Änderung

Der Brenner wird über ein Modul “Heizanforderung” angesteuert, und es gibt nur einen Heizkreis. Bei mehreren Heizkreisen müssen ggf. weitere Änderungen vorgenommen werden, die hier nicht beschrieben sind.

Durchführen der Änderung

Fügen Sie zunächst eine neue Vergleichsfunktion hinzu. Den angegebenen Grenzwert müssen Sie ggf. an Ihren Speicher anpassen:

Notieren Sie sich dann alle Einstellungen des Original-Heizkreises. Fügen Sie ein neues Heizkreismodul hinzu, z.B. “HEIZKR.7” (ich gebe zusammengehörigen Funktionen die gleiche Nummer), und programmieren Sie es mit den gleichen Werten wie der Original-Heizkreis (Eingang, Ausgang, Parameter). Ausnahme: Bei den Eingangsvariablen unter FREIGABE HEIZKREIS und FREIGABE MISCHER geben Sie an:
Quelle: VERGL. 7
1: Wa > Wb + diff

Modus: normal

Dadurch wird die Freigabe des neuen Heizkreises HEIZKR.7 von der Funktion VERGL.7 gesteuert.

30.09.2007: Mittlerweile nehme ich als Referenztemperatur (Wert a in obiger Abbildung) nicht mehr T.Puffer.oben, sondern T.Puffer.Mitte 35°. Damit wird dieser Heizkreis früher abgeschaltet und es verbleibt mehr Wärme für die WW-Bereitung im Speicher.

Weitere Erläuterungen in diesem Blog-Eintrag.

Umschalten zwischen den Heizkreismodulen

Beim Umschalten zwischen Heizkreismodulen im Regler, die sich auf denselben physischen Heizkreis beziehen, ist es wichtig, dass nie zwei Heizkreismodule auf denselben Mischer einwirken können (Warum, steht hier).

Stellen Sie bei den Eingangsvariablen des Original-Heizkreises unter FREIGABE HEIZKREIS und FREIGABE MISCHER den Wert Benutzer: AUS ein. Anschließend stellen Sie bei der Vergleichsfunktion VERGL.7 unter FREIGABE Benutzer: EIN ein. Am neuen Heizkreis HEIZKR.7 selbst muss keine Änderung erfolgen, da seine Freigabe von VERGL.7 abhängig ist. Das Zurückschalten erfolgt sinngemäß in umgekehrter Reihenfolge.

Eigene, empfindlichere Mischerregelung

Der Heizkreismischer regelt die Temperatur des Heizkreisvorlaufs auf die Vorlaufsolltemperatur, indem warmes Wasser aus dem Puffer mit kühlerem Wasser aus dem Heizungsrücklauf gemischt wird. Dafür wird der Mischer vom UVR1611 mit kurzen Impulsen zum Öffnen oder Schließen angesteuert. Nach einem Impuls wartet der UVR1611 etwas, vergleicht erneut die Ist- mit der Solltemperatur und gibt bei Bedarf weitere Impulse an den Mischer, bis die Solltemperatur erreicht ist. Dieses Verhalten ist naturgemäß träge. Unter bestimmten Bedingungen kann es zu einem “Überschwingen” der Heizkreistemperatur kommen.

Ein Beispiel: Der Brenner wird angefordert, wenn die Differenz zwischen Puffer.Mitte und Heizkreis.Soll einen gewisses Delta unterschreitet. Bei meiner Anlage habe ich dieses Delta sehr klein (2 K) gewählt, es wird also erst spät nachgeheizt, damit möglichst wenig unnötige Wärme erzeugt wird. Da mein Heizungskessel einen Inhalt von 70 Liter hat, dauert es einige Minuten, bis diese Menge auf Temperatur gebracht wurden. Mittlerweile ist Puffer.Mitte weiter gesunken und der Mischer ist vollständig geöffnet (leitet also das Pufferwasser direkt in den Heizkreis, ohne es mit Rücklaufwasser zu mischen). Wenn schließlich die Kesselpumpe einsetzt und warmes Wasser aus dem Kessel in den Puffer pumpt, gelangt dieses warme Wasser direkt in den Heizkreis. Aufgrund der Trägheit der Mischerregelung wird der Heizkreis kurzfristig viel wärmer, als er eigentlich soll, und es dauert eine gewisse Zeit, bis die Solltemperatur wieder erreicht ist. Anfänglich gab es ein Überschwingen um etwa 8-10 K und es dauerte rund 20 Minuten, bis die Solltemperatur wieder eingestellt war. Mit folgenden Methoden konnte dies auf 4-5 K und 3 Minuten reduziert werden.

Eine gut funktionierende Mischerregelung sehen Sie in den nebenstehenden Solstat-Grafik. Die grüne Kurve entspricht dem Heizkreisvorlauf, die rote ist Puffer.Mitte. Mit dem Ansteigen von Puffer.Mitte schnellt auch der Heizkreis nach oben, wird aber nach drei Minuten wieder auf den Sollwert von rund 36° eingeregelt. Bei einer zu langsamen Regelung ist die Spitze höher und wesentlich breiter.

 

Methode 1: Änderung des Parameters für die Mischerlaufzeit

In der Konfiguration des Mischerausgangs wird die Laufzeit des Mischers eingestellt, damit der UVR1611 weiß, wie lange er einen Impuls geben kann, damit der Mischer garantiert geöffnet oder geschlossen ist. Ein gängiger Wert ist beispielsweise 90 Sekunden. Wenn man hier einen größeren Wert einstellt, z.B. 4 Minuten, wird dem UVR ein langsamerer Mischer vorgegaukelt. Der Regler gibt nun längere Impulse, was zu einem schnelleren Regelverhalten führt.

Sie erreichen diesen Parameter im UVR-Menü unter
“Ausgänge -> 8: Misch.Hzkr. -> PAR? -> Laufzeit”

Methode 2: Eigenes Funktionsmodul für die Mischerregelung

Sollte Methode 1 nicht ausreichen, kann man ein eigenes Funktionsmodul zur Mischerregelung programmieren. Normalerweise wird die Mischerregelung verwendet, die im Heizkreismodul integriert ist. Es gibt aber im UVR1611 ein eigenes Funktionsmodul zur Mischerregelung, das erstaunlicherweise flinker arbeitet als das im Heizkreis integrierte Modul.

Da bekanntermaßen nicht zwei Module auf den gleichen Mischer aktiv zugreifen dürfen, müssen Sie zunächst im Heizkreismodul den Mischer deaktivieren:
“Funktionen -> Heizkreismodul -> EINGANGSVARIABLE -> FREIGABE MISCHER ->
Quelle: Benutzer, Status: AUS”

Anschließend programmieren Sie ein neues Funktionsmodul des Typs “Mischerregelung” mit folgenden Parametern (Annahme: Heizkreissensor liegt auf Eingang 13, Mischerausgänge auf 8 und 9):

In meiner Anlage nutze ich derzeit beide Methoden zusammen, was zu einem schnellen Regelverhalten führt. Falls der Mischer ins Schwingen gerät, also ständig auf und zu geregelt wird, muss die Einstellung der Laufzeit reduziert werden.

Mehrere Heizkreismodule für den gleichen Heizkreis

Wie hier schon mehrfach erwähnt, dürfen nicht mehrere Heizkreismodule den gleichen Mischerausgang ansteuern (Warum, steht hier). Wenn man mehrere Heizkreismodule im UVR1611 hat, die für den gleichen, physisch vorhandenen Heizkreis vorgesehen sind, spart man sich die Umprogrammierung beim Wechsel zwischen den Heizkreisen, indem man die Vorlaufsolltemperaturen dieser Heizkreise mit einer MAX-Funktion zusammenfasst. Der höchste Wert wird dann als Eingabe für ein Mischerregelungsmodul verwendet, das im vorherigen Abschnitt beschrieben ist. Die dazu erforderlichen Module sehen so aus: