Heizkurve / Heizkennlinie
von Tobias Mayer

Die Heizkennlinie sorgt für eine "ideale" Anpassung der Vorlauftemperatur an den Wärmebedarf.

Grundlage hierfür ist die Außentemperatur. Mit absinkender Außentemperatur steigt die Vorlauftemperatur bezüglich der eingestellten Heizkennlinie.

Somit geht dieses regelungstechnisches Spiel nur mit einer witterungsgeführten Heizungsregelung die laut EnEV bei Neuanlagen vorgeschrieben ist. Diese Einstellmöglichkeit trägt nicht nur ihren Beitrag zur thermischen Behaglichkeit bei, sondern schont auch den Geldbeutel.

Anlagen ohne witterungsgeführten Reglung verballern regelrecht teure Heizenergie da diese, egal ob Winter oder Sommer, nur eine fest eingestellte Temperatur auf Abruf bereithalten und diese erst bei Öffnen der Heizungsventile auf die Reise zu den Heizkörpern zur Wärmeabgabe schicken.

Richtig energieaufwendig ist es wenn die Reglung so alt ist das sie noch nicht einmal über eine Nachtabsenkung verfügt, dann wird selbst nachts die eingestellte Temperatur gehalten obwohl sie nicht benötigt wird. Da sollte man sich die Frage stellen was teurer ist: Die Modernisierung der Heizungsanlage oder das weitere unnötige Verschwenden von Brennstoffen....

Wie sieht die Kennlinientabelle aus:

Wie gehe ich mit dieser Tabelle um?

Beispiel:

Nehmen wir eine Außentemperatur von -10°C an und beziehen diese auf die Heizkennlinie 1.2. Somit ergibt sich eine Vorlauftemperatur des Heizsystems von ca. 63°C.

Anlagen mit Fußbodenheizung werden mit einer Heizkennlinie von ca. 0.2 - 0.8 gefahren, da die Vorlauftemperatur begrenzt wird; höhere Temperaturen schaden dem Bodenbelag und dem Estrich.

Wie sieht das ganze in Bezug auf die Raumtemperatur aus?

Wird die Raum-Solltemperatur um 2°C angehoben wird die Heizkennlinie entlang einer schrägen Linie verschoben. Dadurch wird die Vorlauftemperatur um etwa 6 Kelvin erhöht (Merke: ein Kelvin entspricht einem Grad Celsius).

Richtige Einstellung und Vorgehensweise

  • Raumtemperatur immer zu niedrig: Parallelverschiebung (Niveau) erhöhen
  • Raumtemperatur hauptsächlich an kalten Tagen zu niedrig: Steilheit (Neigung) erhöhen
  • Raumtemperatur in der Übergangszeit zu niedrig, an kalten Tagen ok: Parallelverschiebung (Niveau) erhöhen, Steilheit (Neigung) senken
  • Raumtemperatur in der Übergangszeit zu hoch, an kalten Tagen ok: Parallelverschiebung (Niveau) senken, Steilheit (Neigung) erhöhen.

Steilheit (Neigung)

Parallelverschiebung ( Niveau)

 

Weitere Erklärungen zur Heizkurve

Durch viele Nachfragen zu Begriffen und Vorgehensweisen zur Einstellung der Heizkurve, hier nun weiter tiefergehende Erläuterungen

Begriffserklärung Fußpunkt

Unter dem Fußpunkt versteht man den Anfangspunkt der Heizkurve, dieser kann bei verschiedenen Reglungen unterschiedlicher Hersteller verändert werden; nach Wunsch angehoben oder abgesenkt werden.

Parallelverschiebung (Niveau)

Zwei Begriffe die sich jedoch beide auf die gleiche Einstellung beziehen; neue und alte Bezeichnung

Gleich ist dies mit der Steilheit (Neigung), diese beziehen sich ebenfalls auf die eine und die selbe Einstellmöglichkeit.

Vorgehensweise in der Übergangszeit zum Winter

Wurde eine bestimmte Neigung der Heizkurve festgelegt, so kann dies gerade in der Winterübergangszeit zu einem Wärmeenergiemangel führen. Abhilfe schafft hier die Parallelverschiebung indem eine Korrektur nach oben erfolgt. Somit wird verhindert das Räume mit zu wenig Energie versorgt werden und die Raumtemperatur zu niedrig ist. Gleichzeitig muss eine Änderung der Heizkurve erfolgen, es muss eine flachere Kurve gewählt werden.

Zu viel Energieaufwendung

Im Normalfall wird eine überhöhte Energielieferung durch den Wärmeerzeuger nicht wahrgenommen, da die am Heizkörper vorhandenen Thermostatventile bei erreichen der Raumtemperatur abriegeln. Um die Anlagenparameter zu optimieren muss in diesem Fall genau anders herum vorgegangen/eingestellt werden wie in der Übergangzeit zum Winter. D.h. die Parallelverschiebung hat nach unten zu erfolgen und eine steilere Heizkurve ist zu wählen.


Um jedoch die gewünschte Raum-Wohlfühltemperatur und somit die “Thermisch Behaglichkeit” zu erreichen bedarf es der Beachtung einiger wichtiger Faktoren

Jeder Mensch hat eine andere Empfindung bezüglich der Raumtemperatur mit der er sich wohl fühlt, somit kann eine auf “Norm” eingestellte Anlage für den einen behaglich, für den nächsten zu warm und einen anderen wiederum zu kühl sein.

Energiesparen steht bei den heuten Energiepreisen an oberste Stelle, jedoch wird dieses durch viele falsche Einstellungen oder durch das einfache Nichtwissen nicht erreicht bzw. umgesetzt.

Was nutzt eine passende Anlage wenn sie nicht richtig eingestellt, optimiert ist?

Um jede Heizfläche mit genügend Energie zu versorgen genügt es nicht den Wärmeerzeuger aufzustellen und einzuschalten.

Viel zu häufig tauchen nach der Inbetriebnahme Probleme auf. Einige Räume werden brüllend warm und andere erreichen einfach keine vernünftige Raumtemperatur. Da wurde wohl kein Wert auf einen hydraulischen Abgleich gelegt. Dieser ist gleichzeitig mit der Rohrnetzberechnung das “A” und “O“ um eine optimale Anlagenfunktion zu gewährleisten. Egal ob Fußbodenheizung oder Heizkörper, der hydraulische Abgleich ist unumgänglich, da reicht es nicht immer die Umwälzpumpe eine Stufe höher zu stellen; vor allem muss dies noch lange nicht den gewünschten Effekt erzielen und mal ganz davon abgesehen das die Pumpe mehr Energie benötigt und somit Mehrkosten verursacht.

Ab einer Anlagenleistung von mehr als 25 KW, ist der Einbau einer elektronischen Pumpe (automatische Drehzahlanpassung nach Anforderung) nach der EnEV vorgeschrieben. Durch ihre Leistungsanpassung sind sie energiesparend. Der Einbau ist empfehlenswert, auch für Anlagen < 25 KW, es muss nur ermittelt werden ob sich diese Mehrinvestition bezahlt macht; dabei hilft der Heizungsbauer des Vertrauens gerne weiter.

Fakt ist, die Anlage muss vom Fachmann richtig und im Sinne der Energieeinsparung eingestellt sein, damit sie letztendlich vom Kunden auf seine Bedürfnisse abgestimmt werden kann. Ob der Kunde dann jedoch genauso energiebewusst mit den Anlagenkomponenten- und Parametern umgeht ist fraglich...

Quelle: Tobias Mayer

Einstellen der Heizkurve
Außentemperatur- und witterungsgeführte Heizungsregelungen

Rücklaufheizkurve
von Peter Bergstein
In der Regel wird eine außentemperatur- oder witterungsgeführte Heizungsanlage über die Vorlaufheizkurve eingestellt und dann die Anlage abgeglichen. Bei dieser Regelungsart kommt keine Rückmeldung, ob die Einstellung bedarfgerecht ist.
Bei einer Rücklauftemperaturregelung kommt eine Rückmeldung aus der Anlage. Eine Grundvorausetzung ist ein fachlich korrekter Hydraulischer Abgleich und später der Thermische Abgleich. Eine Lösung ist das Berechnen der Rücklaufheizkurve. Abhängig von der Witterungstemperatur wird mittels einer Heizkurve eine Vorlauftemperatur für die jeweilige Gruppe (Heizkreis) errechnet. Die errechnete Vorlauftemperatur kann mit einem einstellbaren Minimal- und Maximalwert begrenzt werden. Die Rücklauftemperatur der Gruppe wird auf eine errechnete maximale Rücklauftemperatur begrenzt. Diese maximale Rücklauftemperatur wird abhängig von der Witterungstemperatur mittels einer Heizkurve errechnet. Wenn die gemessene Rücklauftemperatur höher als die errechnete maximale Rücklauftemperatur ist, wird mittels eines PID-Regler ein Kompensationswert errechnet. Hiermit wird die gewünschte Vorlauftemperatur der Gruppe gesenkt. Das Ventil wird nun modulierend geschlossen, so dass die Rücklauftemperatur abnimmt.

Erklärung der Begriffe dieser Regelung

Anti-Blockierschaltung
Bei der Anti-Blockierschaltung kann man den Wochentag und die Zeit einstellen, wann die Pumpe eingeschaltet wird, um ein Festsetzen der Pumpe zu verhindern.
Frostgrenze
Die Frostgrenze wird aktiv, wenn die Witterungstemperatur während der eingestellten Zeitdauer unter die eingestellte Grenze kommt.
Grenzwertüberwachung
Die Minimum- und Maximumgrenzen, wann nach der Messung überwacht werden muss. Bei der Überschreitung der eingestellten Grenzen wird dies gemeldet. Diese Einstellungen sind nur Überwachungen (Meldung), mit diesen Daten wird in der Regelung nichts bewirkt.
Heizkurve
Formel : Y = Y1 + ( X - X1 ) * (( Y2 - Y1 ) / ( X2 - X1 ))
Nachlaufzeit Pumpen
Wenn eine Regelung gestoppt ist, werden die Pumpen noch eine einstellbare Nachlaufzeit in Betrieb bleiben.
PID-Regler
Der PID wird je nach Regler alle 1 oder 10 Sekunden neu berechnet. Druckregler haben in der Regel "eine Sekunde PIDs", Temperaturregler haben "zehn Sekunden PIDs". Die wirkliche Ausgabe zum Regelorgan ist immer die Gesamtberechnung von Totzone, Kr, Ti, Td, Minimal- und Maximalwert.
Totzone wird zur Verhinderung einer unruhigen Regelung genutzt. Hier kann ein Bereich um den Sollwert eingestellt werden, in dem die Errechnung unterbrochen wird. Beispiel: Wenn der sollwert 21,0 °C und die Totzone 1,0 °K beträgt, stoppt zwischen 20,0 °C und 22,0°C die Berechung, als ob der Sollwert erreicht ist.
Kr sorgt dafür, dass die Errechnung bei einer Differenz zwischen dem Sollwert und Istwert angepasst wird. Beispiel: Bei einem Kr von 2.0 und einer Fehler-Änderung von 5.0, wird das Ergebnis einmalig 2,0*5,0=10 % angepasst.
Ti sorgt dafür, dass bei einem konstanten Fehler zwischen dem Sollwert und Istwert, die Errechnung weiterhin angepasst wird. Wenn Ti auf 0 Minuten eingestellt wird, ist die Errechnung infolge des I-Reglers ausgeschaltet. Beispiel: Bei einem Ti von 2 Minuten, einem Fehler von 5,0 und einem Kr von 2,0, wird die Berechnung alle 2 Minuten um 2,0*5,0=10 % angepasst. Die Ausgabe zum Regelorgan erfolgt bei einem 10 Sekunden PID alle 10 Sekunden mit dem entsprechenden prozentualen Anteil von den errechneten 10 %, um nach zwei Minuten den berechneten Wert zu erreichen. Beispiel; Errechnung 10 % und Ti von 2 Minuten, je 10 Sekunden einem Anpassung von 10/12=0,12 %.
Td sorgt dafür, dass bei einer Fehler-Änderung einmalig angepasst wird. Dazu wird ermittelt, wie oft bei dem eingestellten Td eine neue Berechnung ausgeführt wird. Dieser Wert wird mit dem Kr und der Fehler-Erhöhung multipliziert. Wenn Td auf 0 Minuten eingestellt wird, ist die Errechnung infolge des D-Reglers ausgeschaltet. Beispiel: 10 Sekunden PID; Einstellung Td 40 Sekunden, Kr 2,0. Bei einer Fehler-Änderung von 1.0 pro 10 Sekunden ergibt sich eine einmalige Anpassung des Reglers um 4*2,0*1=8 %. Bei der nächsten 10 Sekunden Berechnung wird diese Anpassung um 8 % wieder rückgängig gemacht
Startwert ist der Wert, auf den der Regler gesetzt wird, wenn der PID Regler gestartet wird und die erste Ausgabe größer "0" gemacht wird. Der Startwert ist der Ausgangspunkt der Berechnung und hat nur für den Start des Reglers Bedeutung.
Der Minimal- und Maximalwert bestimmen die Grenze des Errechnungsbereichs.
Regelorgan
Das Regelorgan gibt die Steuerung des Reglers an den Prozeß weiter. Das Regelorgan sorgt dafür, daß es beim Regler keine Informationen über den anzusteuernden Prozeß gibt.
Die Laufzeit ist die Zeitdauer, die der Regler benötigt, um von 0 nach 100 % zu öffnen. Anhand dieser eingestellten Laufzeit wird der Regler gesteuert. Die minimale Verstellung ist die kleinstmögliche Einstellung des Reglers, der durch die Reglersteuerung realisiert werden kann.
Der Minimal- und Maximalprozentsatz bestimmen den Reglerbereich. Bei einer Zählersteuerung ohne Rückmeldung werden diese Werte automatisch 0 und 100 %.

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Schema mit einer Mehrgruppenanlage

Rücklauftemperatur-Messreihen
Quelle: Pits-Optimizer - Peter Bergstein

  • Die Rücklaufregelung funktioniert nur zu 100 % in hydraulisch einwandfrei abgeglichenen Systemen.
  • Die Rücklaufheizkurve ist eine um die Spreizung reduzierte Vorlaufheizkurve, deshalb der Hydraulische Abgleich bzw. Thermische Abgleich bis zum Abwinken.
  • Wenn die Rücklauftemperatur sich ihrem Sollwert nähert kann man davon ausgehen, dass die Räume warm sind.
  • Mit modulierenden Brennern ist das die genialste Lösung, so laufen Brenner den ganzen Tag.
  • Bei einstufigen Brennern verlängert es die Laufzeiten und verhindert häufige Brennerstarts (Takten).

Eine erhebliche Energieeinsparung bei dieser Regelungsart wird erreicht durch

  • eine Verringerung der Taktung der Wärmeerzeuger
  • ein Absenkung des Temperaturniveaus
  • Nutzung interner und externe Wärmegewinne

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Priva Blue ID C4 Controller
Quelle: Priva Building Intelligence GmbH

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Schema mit einem Priva Blue ID C4 Controller
Quelle: Pits-Optimizer - Peter Bergstein

Heizungsregler für 1 gem. Heizkreis und Warmwasserbereitung
Peter Bergstein - Pits-Optimizer

 

In dem Beispielschema ist der Priva Blue ID C4 Controller fertig programmiert für:

  • 1 Modulierenden / oder 1 Stufigen Kessel inkl. Fühler
  • 1 Gemischten Heizkreis inkl. Fühler
  • 1 Warmwasserbereitung inkl. Zirkulationspumpenregelung
  • eingebaut in ein professionelles Gehäuse Rittal BG 1577 inkl. Programmierung.
  • Netzwerkzugang zur Bedienung vom heimischen PC ist inklusive.
  • Touchscreen: Optional
  • Zugang per Internet: Optional .(Einrichtung des Routers)

Im Gegensatz zum Standartregler kann folgendes realisiert werden:

  • Ansteuerung beliebig vieler Pumpen und Ventile
  • Verwendung von herstellerunabhängigen Temperaturfühlern
  • Delta T Regelung
  • 0 bis 10 V temperaturgeführte Ansteuerung des Wärmeerzeugers nicht nur Leistungsgeführt wie die meisten Standartregler
  • Rücklaufgeführte Regelung
  • Optimiertes Start Stop Programm (Restwärmenutzung des Gebäudes)
  • Ansteuerung von Pumpen mittels Bacnet, Modbus
  • Drehzahlregelung von Pumpen über 0 bis 10V zur optimalen Anpassung der Wassermenge an den tatsächlichen Bedarf
  • Fernwartung über GSM Modem oder Ethernet
  • Startüberwachung des Wärmeerzeugers (bei zu häufigen Starts wird der Service darüber informiert)
  • Alle Anlagen Hydrauliken sind programmierbar und im Regler zu verarbeiten
  • Echte Heizkurven und nicht nur festgelegte Standartkurven

Dieses Prinzip funktioniert nur, wenn ein Hydraulischer Abgleich, besser ein Thermischer Abgleich, durchgeführt wurde.


Hysterese
Eine verzögerte Wirkungsänderung nach Änderung der Ursache nennt man Hysterese. Anders ausgedrückt, die Differenz zwischen dem Ein-/Ausschalten bezeichnet man als Hysterese.
Beispiel:
Ein Temperaturregler schaltet die Heizung ein, wenn es zu kalt ist und aus, wenn es warm genug ist. Er schaltet also temperaturabhängig Ein und Aus. Die Temperatur, bei der geschaltet werden soll, ist die eingestellte Solltemperatur (z.B. 20°C). Wäre die Ein- und Ausschalttemperatur gleich (z.B. unter 20°C ein; über 20°C aus) würde der Regler nicht wissen, ob er Ein- oder Ausschalten soll, wenn er exakt die eingestellte Solltemperatur misst. In der Praxis würde er rasch ein/ausschalten, was weder für die Relais noch für die angeschlossene Pumpe, Ventil usw. die Lebensdauer verlängern würde.
Deswegen braucht jeder Regler eine unterschiedliche Ein- und Ausschalttemperatur. Die Differenz zwischen Ein-/Ausschalttemperatur bezeichnet man als Hysterese.

Kleine Hysterese: Vorteil ist eine genaue Regelung. Nachteil ein zu häufiges Ein-/Ausschalten.

Große Hysterese: Vorteil ist seltenes Ein-/Ausschalten. Nachteil ist eine ungenaue Regelung.

So kennt z. B. ein Zweipunktregler nur zwei Zustände "An" - "Aus". Sie werden dann eingebaut, wenn eine präzise Einhaltung des Sollwertes nicht gefordert wird oder wenn der Steller bzw. das Stellglied keine stetige Regelung zulässt. In Heizungsanlagen werden sie benutzt, um z. B. im Kesselkreis die Wassertemperatur konstant zu halten. Hierbei darf die Kesseltemperatur um einige Kelvin schwanken.
Um den Sollwert genau einhalten zu können, müsste der Regler schnell hintereinander ein- und ausschalten. Um das zu vermeiden, hat der Zweipunktregler eine Hysterese. Das ist der Bereich um den Sollwert, innerhalb dem der Istwert schwanken darf. Es wird also ein Minimalwert festgelegt, der geringer als der Sollwert ist, und ein Maximalwert, der etwas höher als er Sollwert eingestellt wird. Die Schaltpunkte schwanken in der Regel gleichmäßig um den Sollwert. Die Einstellung der Hysterese hängt davon ab, wie genau der Sollwert eingehalten werden muss. Eine zu große Schalthäufigkeit führt zu einem höheren Verschleiß der der Schaltvorrichtungen und des Stellers bzw. Stellglieds (Regler, Brenner, Kompressor einer Wärmepumpe).

Beitrag aus dem HaustechnikForum vom 20. 12. 2011

Zitat von Dennis_n
Heute Nacht sind die Temperaturen ja gut gesunken und im Haus wurde es merklich etwas kälter. Laut Thermostaten ca. 1 Grad. Hebe ich nun die Heizkurve an oder die Raumsolltemp.?

Erhöhe die Steigung, wenn es vorher bei den milderen Temperaturen gepasst hat.

Es gibt ein paar "einfache" Regeln für die Behandlung der Heizkurve und Parallelverscheibung/Raumsolltemp:

1. Ist es im Haus bei geöffneten Raumthermostaten in den betreffenden Räumen sowohl bei kälteren ATs (ca. <5°C), als auch bei milderen ATs (>5°C) zu KALT, sollte die Parallelverschiebung/Raumsolltemp erhöht werden.

2. Ist es im Haus bei geöffneten Raumthermostaten in den betreffenden Räumen sowohl bei kälteren ATs (ca. <5°C), als auch bei milderen ATs (>5°C) zu WARM, sollte die Parallelverschiebung/Raumsolltemp gesenkt werden.

3. Ist es im Haus bei geöffneten Raumthermostaten in den betreffenden Räumen NUR bei kälteren ATs (ca. <5°C) zu KALT, sollte die Steigung der Heizkurve erhöht werden; evtl muss dann bei milderen ATs die Parallelverschiebung/Raumsolltemp etwas gesenkt werden, da es sonst bei milderen ATs unter Umständen zu warm wird. Letzten Punkt also nach Veränderung der Steigung im Anschluss bei milderen ATs erneut überprüfen!

4. Ist es im Haus bei geöffneten Raumthermostaten in den betreffenden Räumen NUR bei milderen ATs (ca. >5°C) zu KALT, sollte die Parallelverschiebung/Raumsolltemp erhöht werden; evtl muss dann bei kälteren ATs die Steigung etwas gesenkt werden, da es sonst bei kälteren ATs unter Umständen zu warm wird. Letzten Punkt also nach Veränderung der Parallelverschiebung/Raumsolltemp im Anschluss bei kälteren ATs erneut überprüfen.

-> bei Gegenteiliger Tempentwicklung im Haus, als beschrieben, bei den einzelnen Punkten bitte entsprechend umgekehrt vorgehen (statt erhöhen, erniedrigen bzw. statt senken, erhöhen)

GRUNDSÄTZLICH: Veränderungen nur in kleinen Schritten (bis 1,0°C) vornehmen und anschließend bei annähernd ähnlichen ATs prüfen, ob die Temp im Haus angenehm ist; ggf. nachregeln.

Gruß
DenisHH

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