Bedarfs-/lastgeführte Heizungsregelung – Konzept Teil 1 fertig

Technik Haustechnik
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Energie effizienter nutzen

Dieses Ziel und die positiven Erfahrungen mit meiner alten Regelung, die technische Möglichkeiten heutzutage sowie die immer noch weit verbreiteten nicht optimalen witterungsgeführten Vorlauftemperaturregelungen haben mich nach all den vorhergehenden Diskussionen motiviert, mein neues Konzept nicht „geheim“ zu halten, sondern einen ganz neuen Weg zu gehen und es als „public-domain“ zu veröffentlichen.
Quasi wie eine öffentliche Ausschreibung für eine „gollo48-Regelung“ (suche noch einen guten Namen).
Bin gespannt, wer es anbieten kann :wink:

Heute als Teil 1 ein Überblick über das Regelprinzip.
Ganz bewusst unabhängig von technischen Lösungen formuliert, denn ob es weitgehend zentral oder dezentral oder mit Bus-Verkabelung oder Funk oder mit mehrstufigem oder modulierendem Brenner realisiert wird, spielt für das Prinzip keine Rolle.
Weitere Teile auch mit Diagrammen werden folgen.

Bitte um Entschuldigung, dass der Text so lang ist. Wollte ihn ursprünglich als eigenes Dokument einstellen. Aber so kann jeder nach Wunsch leichter einzelne Sätze zitieren.
So, und jetzt geht es los :wink:

Bedarfs-/lastgeführte Heizungsregelung mit Kommunikation
zwischen elektronischen Einzelraumreglern, übergeordnetem zentralen Regler und Wärmeerzeuger

Ziele für die Regelung

  1. Modulierfähigkeit des Wärmeerzeugers optimal nutzen
  2. Möglichst weitgehender Brennwertbetrieb
  3. Möglichst niedrige Vorlauftemperatur
  4. Möglichst wenige Brennerstarts
  5. Lange Brennerlaufzeiten
  6. Geringe Druckverluste an Ventilen (Betrieb weit oberhalb Schließpunkt)
  7. Minimale Anforderungen an Bedienung im laufenden Betrieb
  8. Keine langwierigen Einstellungen von Heizkurven
  9. Selbstanpassend an tatsächlichen Bedarf, tatsächliche Heizlast
  10. Erreichen der Energieeffizienzklasse B oder teilweise A nach EN 15232

Zielgruppe

  1. An effizienter Energienutzung und geringer Umweltbelastung interessierte Hausbesitzer
  • von Ein- oder kleineren Mehrfamilienhäusern für Bauten im Bestand
    (vielleicht auch für neuere?);
  • mit Heizkörpern (für Fußbodenheizungen vermutlich nicht geeignet),
  • mit zeitlich unterschiedlicher Nutzung der Räume (individuelle Heiz-/Absenkzeiten).
  1. Aufgeschlossene Heizungsbauer, die neue Lösungen für höhere Energieeffizienz anbieten wollen.
    Gewisse PC-Kenntnisse werden anfangs bei beiden Gruppen erforderlich sein.

Generelle Funktionsweise

Randbedingungen

  1. Notwendig sind nach EN15232 für Effizienzklasse B bzw. A u.a.
  • Einzelraumregelung einschließlich bedarfsgeführter Regelung
  • Anpassung in Abhängigkeit von der tatsächlichen Last der Verbraucher (und nicht nach dem voraussichtlichen Temperaturbedarf)
  • Kommunikation zwischen den dezentralen und zentralen Regeleinrichtungen der Gebäude-/Hausautomation
  1. Wärmeerzeuger, -verteilanlage und -verbraucher sind so ausgelegt und abgeglichen, dass im Volllastfall alle Heizkörper-Ventile voll offen sind.
    Volllastfall = maximaler Leistungsbedarf = max. Gebäudeheizlast
    ist die Summe aller Raumheizlasten bei der niedrigsten zu berücksichtigenden Außentemperatur (z.B. -14°C) und der Soll-Raumtemperatur (z.B. 21° C).

Regelungsprinzip
Steigt z.B. nach dem Volllastfall die Außentemperatur, werden die ERR die Ventile mehr oder weniger schließen.
Danach kann im eingeschwungenen Zustand (Beharrungszustand, d.h. Vorlauf-Temperatur am Heizkörper annähernd konstant und Raumtemperatur = Soll) anhand der Ventilstellung gemessen werden, wie viel von der angebotenen Wärme (Vorlauf-Temperatur) tatsächlich benötigt wird.
Ist keines der Ventile oberhalb eines bestimmten Öffnungsgrades, ist die Leistung des Wärmeerzeugers zu reduzieren.
Aktuell benötigte Leistung (in %) = Summe aller (jeweiliger Raumanteil * jeweilige Ventilstellung)
wobei: jeweiliger Raumanteil = jeweilige Raumheizlast / max. Gebäudeheizlast

Die veränderte Leistung wird nach einigen Minuten die ERR dazu veranlassen, wieder in den gewünschten Arbeitsbereich (Ventil fast offen) zurückzukommen. Nach einiger Zeit (je nach Trägheit der Wärmeverteilung) ergibt sich ein neuer Beharrungszustand.

D.h. es gibt zwei geschlossene Regelkreise:

  1. Einen sekundären kleinen Regelkreis pro Raum (ERR) mit der Raumtemperatur als Regelgröße und der Ventilöffnung als Stellgröße.

  2. Einem primären großen Regelkreis für das Gebäude.
    Und jetzt kommt das Unkonventionelle vom „gollo48-Regler“:
    Regelgröße für den primären Regelkreis ist/sind die Ventilöffnungen! Nicht Vorlauf- oder Rücklauftemperatur des Heizkreises!
    * Bevor jetzt einige aufschreien, bitte bis zu Ende lesen und versuchen die Gedankengänge nachzuvollziehen. *
    Die Ventile sollen im Normalfall möglichst weit offen sein.
    Genauer: Sollwert = Max aller aktuellen Ventilöffnungen = 90 ± 5% = 85% … 95%
    Ob diese Hysterese angemessen ist, ist noch zu untersuchen. Wird vermutlich auch von den Regelcharakteristiken und Voreinstellungen der eingesetzten Ventile abhängen.
    Die Regeleinrichtung beginnt bei den Wärmeverbrauchern mit der Messung der Ventilstellungen (Messort) und endet am Wärmeerzeuger (Stellort).
    Stellgröße ist die Leistungsanforderung an den Wärmeerzeuger.
    Die Regelstrecke beginnt am Wärmeerzeuger, geht über die Wärmeverteilung und endet an den Wärmeverbrauchern (Heizkörper, Ventile). Sie hat zwangsläufig eine gewisse Trägheit (Regelstrecke 2. Ordnung oder höher?).

Die Stellung der Ventile ist in kurzen Zeitabständen oder ereignisgesteuert zu messen, um Störgrößen (Fremdwärme u.ä.) zu berücksichtigen. Sind alle Ventile nicht mehr im Sollbereich 85%…95%, ist die Leistung des Wärmeerzeugers nachzuführen.
Ziel ist, dass die Leistung bei ganz offenen Ventilen gerade noch ausreicht, die Raumtemperatur zu halten (bei den Räumen, die nicht in Absenkung sind).

Der Wärmeerzeuger (z.B. Gas-Brennwerttherme) bekommt also den Leistungsbedarf gleitend von dem zentralen (Haus-)Regler vorgegeben und bestimmt ihn nicht selbst! Eine witterungsgeführte Vorlauftemperaturregelung ist überflüssig!

Ebenso ist eine zentrale Nachtabsenkung überflüssig (im Mehrfamilienhaus ohnehin schwierig). Die Absenkung wird dezentral individuell in den ERR eingestellt (mehr Komfort für den Benutzer). Diskussionen um Heizgrenze und Sommer/Winter-Schaltung erübrigen sich ebenfalls, auch das ergibt sich automatisch von allein.
Erfahrungsgemäß sind die Betreiber ohnehin meist überfordert mit Optimierung von Heizkurven und Veränderungen sonstiger Parameter im laufenden Betrieb. Wenn kein Raum anfordert, wird auch keine Wärme erzeugt. Ganz einfach.

Details folgen in Teil 2.

So und jetzt Feuer frei für die Diskussion!
Wie schlüssig ist die Logik? Wie könnten die Auswirkungen auf die Hydraulik sein? Konstruktive Kritik ist willkommen.
Gruß
gollo48

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Hallo gollo48,

ich hab mich wirklich bemüht, aber ich habe deinen Beitrag nicht verstanden. Was willst du uns eigentlich sagen?
Willst du eine Erfindungen zum Nulltarif oder was verkaufen?

Grundsätzlich bin ich der Meinung, fasse dich kurz. Meist kippt die Verständlichkeit nach 1000 Buchstaben ins Negative.

Ciao
Andrge

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Hi andrge,
a) Eher „anderstherum“. Die Raumtemperatur spielt nur im sekundären Regelkreis eine Rolle.
b) Eine Erfindung ist das sicher nicht.
c) Ich weiß, dass der Text lang ist, aber kürzer geht das kaum. Regelungstechnik ist vielleicht manchmal etwas komplexer. Es fehlt sogar noch etliches an Details. Ein Bild ist noch in Arbeit, das hätte ich wahrscheinlich vorweg stellen sollen. Das wird Teil eines umfangreicheren „Pflichtenheftes“ und ich hoffe, dass andere mir dann etwas verkaufen wollen (wenn sie denn können).
d) Ich suche die fachliche Diskussion mit Leuten, die sich schon mit Heizungsregelung intensiver beschäftigt haben.
Sollte es die hier in dem Forum nicht geben?
Wenn ja, dann kann von mir aus das Thema hier gelöscht werden. Ich habe es auch woanders eingestellt.
gollo

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Hi,

also eine Neuheit ist diese Regelungsart ja nicht wirklich.
So als Beispiel:
Innentemperaturführung II, Innenraumtemperaturgeführte Heizungsregelung mit Einfluss auf die Höhe der Vorlauftemperatur

stammt von 2003. Ist evtl. nicht so detailliert und bezieht sich nicht explizit auf Ventilstellungen, aber das Prinzip ist identisch: Vorlauftemperaturregelung basierend auf dem aktuellen tatsächlichen Heizbedarf.

Meiner Meinung nach auch der Königsweg, da solares Bauen „belohnt“ wird.

Aber eben wohl auch der „komplizierteste“ und daher eigentlich meines Wissens nicht von der Stange lieferbar. Da ist m.E. Eigeninitiative und Leidenschaft zur Bastelei gefragt. Theorie hin oder her, die Sache steht oder fällt damit ob es in der Praxis ausreichend warm wird, und da spielen z.B. die tatsächlichen Parameter deines Regelkreises eine größere Rolle als graue Theorie. Und das fummelt Dir kein Heizungsbauer hin.

Gruss
Chris

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Hi,

jo hab das auch schon mal gemacht, mit mässigem Erfolg.
Ab und an gibts mal Anlagen da frage ich auch die Ventilpositionen ab und wenn ein (oder auch mehrere) Ventile der Räume einen gewissen Schwellwert (z.B. 90%) überschreiten dann wird z.B. der Zuluftsollwert der Lüftungsanlage geändert (bei kühlen runter, bei heizen hoch).

Bei mir mache ich das mit der Einzelraumregelung folgendermassen (hatte das ja in deinem anderen Beitrag schon mal geschrieben glaube ich):

Vorlaufregelung über Heizkurve nach Aussentemperatur (eine gewisse Energie durch Transmissionsverlustre benötigt jedes Gebäude und die ist nun mal von der Aussentemperatur abhängig) + Raumeinfluss. Die Heizkurve muss dann entsprechend eingestellt werden um das Minimum zu gewährleisten, den Rest macht der Raumeinfluss.

Einzelraumregelung für jeden Raum mit elektr. Heizventilen von Heimeier. Es wird dann von jedem Raum die Regelabweichung abgefragt. Die Regelabweichung des schlechtesten Raums wird dann zur Verschiebung der Heizkurve genommen zzgl. eines Verstärkungsfaktors.
Ist in allen Räumen der Sollwert erreicht (Ventile zu) wird die Heizungspumpe abgeschaltet und die Räume werden sich selbst überlassen. Sinkt in einem Raum die Temperatur z.B. 0.3 Grad unter den Sollwert wird das Ventil am Heizkörper geöffnet und die Heizungspumpe eingeschaltet. Nachts wird ein Nachtsollwert der Räume von z.B. 18°C vorgegeben. Dieser Sollwert wird nur sehr selten unterschritten, da muss es schon sehr kalt sein und dann wirkt gleiches Szenario wie am Tag.

Gruß
Tom

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@cat:
Danke für den Hinweis, aber der Artikel bezieht sich nur auf einen Referenzraum. Das mag in einem Einfamilienhaus mit annähernd gleicher zeitlicher Nutzung der Räume gut gehen, nicht aber bei deutlich unterschiedlicher Nutzung oder Mehrfamilienhaus.
Bei Neubau mit sehr guter Dämmung bringt mein Konzept vermutlich nicht viel.

@MSR-Junky: Deine Lösung geht stark in meine Richtung. Ich möchte es gern effizient und narrensicher ohne große Parameter-Einstellung.
Welches Heimeier-Ventil benutzt du?
Gruß
gollo

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Hi,

nix Heimeier, Möhlenhoff AA 4004 NC, Heimeier haben wir auf Arbeit hab das durcheinander gebracht :rolleyes:

Was musst du denn groß an Parametern einstellen? Die Heizkurve benötigt wahnsinnige drei Parameter (Steilheit, Parallelverschiebung und den Raumeinfluss). Die stellt man einmal ein und das wars.
Ansonsten gibts noch für jeden Raum einen Tag und einen Nachtsollwert. Auf die Regelung wirkt dann noch eine Google Wettervorhersage anhand der ich dann entscheide ob die Heizung an oder aus bleibt (abhängig von er vorhergesagten Tageshöchsttemperatur). Das ist gerade im Test und wird noch verfeinert werden müssen. Bisher habe ich mir aus der Datenbank die Mittelwerttemperatur der letzten zwei Tage berechnet (verzögerte Aussentemperatur wegen Speichermasse des Gebäudes) und dann die Heizung danach ein oder ausgeschaltet (Standbybetrieb). War nicht schlecht, müsste aber über die Vorhersagegeschichte noch besser gehen.

Gruß
Tom

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Ich wage mal zu behaupten, der Sprung von der Berücksichtigung eines Raumes zu mehreren Referenzräumen ist nicht so wirklich gross. Wird halt nur eine Materialschlacht. Darum nimmt man halt nur einen oder zwei Haupträume üblicherweise und nicht auch noch jede Abstellkammer…

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Die Vorhersage und die „Speichermasse“ des Hauses (die Wände strahlen ja mehr oder weniger Wärme ab, die mehr als die reine Lufttemperatur zum Wohl- oder Unwohlfühlen beitragen) mit einzubeziehen, hört sich gut an. Ich werde wohl mal einen Temperatursensor mitten in eine Wand in ein Bohrloch legen, zumörteln und aufzeichnen.

Zur „Materialschlacht“ bei „bedarfsgerechter“ Heizungssteuerung: Habe zwar in fast jeder „Abstellkammer“ einen Heizköper, aber natürlich nur die, die am wichtigsten im Gebrauch und Verbrauch sind mit FHT-Ventilen ausgestattet.

Würde ich da - egal ob alle oder repräsentativ wenige - Ventilstellungen abfragen, hätte ich immer noch folgenden WAF-Killer: im „letzten“ Abstellraum ist ein Ventil ohne Rückmeldung, ausgerechnet da will meine Frau mal eben was schnell über die Heizung zum trocknen legen und dreht voll auf… nichts würde passieren, wenn die „Repräsentativen“ Ventile geschlossen wären -> Ich müsste also jeden, auch wirklich jeden Heizkörper mit einem Rückmeldefähigen Ventil ausstatten. Ob sich das lohnt ?

Speziell zu den FHT’s: Die Reagieren nach meiner Meinung ohnehin erst nach ein paar Tagen mit vernünftigem Einschwingverhalten auf eine Änderung der Vorlauftemperatur.

Gruß Rolf

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Hallo msr_junky,

haben wir es bei mir nicht auch so realisiert, wie Du beschrieben hast? Falls ja, dann laeuft das bei mir ja nun schon fast zwei Jahre als Regelung…

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Hallo Leute,
da es hier anscheinend weniger Interesse gibt an den Feinheiten einer Heizungsregelung verfolge ich das Thema nur noch im Forum von Heizung, Klima, Sanitär, Haustechnik - HaustechnikDialog weiter.
Siehe dort Thema Bedarfs-/lastgeführte Heizungsregelung - Konzept Teil 1
Ein Teil 2 wird bald folgen.

Wer also noch mitdiskutieren möchte, bitte dort. Thema kann von mir aus hier geschlossen werden.
ciao
gollo

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Viel Spass dort.

Wenn die Typen mit den Bunten Sternen vorm Namen (das ist in dem verlinkten Forum das Zeichen für gewerbliche Teilnehmer) auf dich aufmerksam werden, und auch noch feststellen das da ein Kunde -Oh Graus- selbst mitdenkt und jahrzehnte alte Traditionen in Frage stellt, dann wirds lustig.
Sag dann auch gleich das du evtl. über FHTs nachdenkst, die ventile selbst anschrauben könntest, und hydraulischen Abgleich in Frage stellst, dann wirst in der Luft zerissen…

Bleib lieber hier, hier ist die Bastelecke.

Wenn gleich dein Eröffnungsbeitrag sehr akademisch abschreckend wirkte.
Besonders für etwas das viele hier schon lange umgesetzt haben und man auch mit 2-3 einfachen Sätzen beschreiben kann.

mfg
bb

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Hi Torro,

puhh das weiß ich gar nicht mehr genau wie wir das bei dir gemacht haben :frowning:
Du verwendest jedenfalls das gleiche Regelscript wie ich, das läuft wunderprächtig und ich habe auch nichts mehr daran geändert :wink:

Gruß
Tom

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och, ich habe vor bunten Sternen keine Angst :smiley: alte Traditionen muss man auch mal in Frage stellen dürfen, s.u.

Sie versuchen es schon…
Dabei habe ich ob FHT oder nicht, ja noch offen gelassen.
Aber einen zumindest groben hydraulischen Abgleich halte auch ich für sinnvoll - ist aber kein Thema für hier.

Ok, akzeptiert. Aber gibt es nicht auch akademische Bastler oder bastelnde Aka-demikker? :smiley:

Gut, ich werde demnächst hier ein noch neues Diagramm einstellen, mehr (software-)technisch und weniger akademisch. Zufrieden?:wink:

btw Bastler: In Anbetracht der ewigen Grundsatzdiskussionen, ob die (Heizkreis-)Vorlauftemperatur nun abhängig von der Außentemperatur sein soll/muss oder nicht (kommt mir fast so vor wie: ist die Erde nun eine Scheibe oder eine Kugel) überlege ich, ob ich nicht eine Zeitlang Daten bei meiner alten Regelung aufzeichnen sollte.

Ich denke an:

  1. Außentemperatur
  2. Vorlauftemperatur
  3. Brennerstatus (an oder aus)
    Optional
  4. weitere Außentemperatur an anderer Gebäudeseite (wenn das mit der Verkabelung klappt)
  5. Vorlauf von Brenner zum Puffer
  6. Rücklauf von Puffer zum Brenner

Mit 1 - 3 aufgezeichet in 5(?) Minuten-Intervallen müsste man doch schon analysieren können, wie die Korrelation zwischen AT und VL aussieht, wenn die Regelung selbst ohne AT-Fühler bedarfsgeführt arbeitet?
Ich denke an X-Y-Punkte-Diagramm, VL-Temp (Y) über AT(X).

Da meine derzeitige Anlage dies nicht bietet und ich diesen „Versuchsaufbau“ eigentlich nur einmalig brauche, suche ich eine preiswerte Datenlogger-Lösung.
Wer hat einen Tipp für mich?
gollo

P.S. oder hat vielleicht jemand schon ähnliches wie meine alte Regelung realisiert (d.h. ohne Außentemperatur in die Regelung einzubeziehen) und könnte mir Daten zu Verfügung stellen oder gar ein passendes Excel-Dagramm aufbereiten?

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Servus

Daten kannst von mir haben so viele du willst.
Wie schon gesagt, ich habs ja nach genau „deinem“ Konzept laufen.
Gelogged wird alles, sämtl. Raumtemperaturen, Ventilstellungen, Außentemp, Wind,Brennerlaufzeit und nochmal gut 15 Sensoren im Heizraum.

Unterschied ist halt ich hab einen Ölbrenner, welcher an einen Puffer arbeitet.
VL wird über Brennerlaufzeit eingestellt, kein VL Mischer.

Ich hab alles in einer RRD Datenbank. Datenauflösung ist 5min.
Kann sie dir gerne schicken. Von mir aus auch das passende Regelscript dazu.

Wenn dir Plots reichen kannst die auf meiner Homepage machen bis zum abwinken. Leider ist sie aber grad down wie ich sehe. Werds am Abend reparieren.

gruß
bb

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Ich bin gerade dabei, meine per digitemp und RRD direkt in der Fritzbox (freetz) gesammelten und dargestellten Daten nach IPS zu überführen.

Der Zugriff auf die Sensoren ist kein Problem. Mal schaun, ob ich den Code für RRD so in PHP konvertiert bekomme, dass die Darstellung auch so toll wie in der Fritzbox klappt.

Respekt für Dein Regelscript.