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Einzelraumregelung

Autoren
OldBo
18.01.2018
Wichtige Voraussetzungen für den sinnvollen Einsatz einer Einzelraumregelung (ERR) sind, neben der Vorschrift, diese nach der EnEV einbauen zu müssen, eine fachgerechte Auslegung der Heizflächen nach der Raumheizlastberechnung nach DIN EN 12831, eine nach den Werten einer Rohrnetzberechnung abgeglichene Anlage (hydraulischer Abgleich) und eine dem Gebäude (Bauart, Dämmung, Luftdichte) und der Anlage (Art der Heizflächen [Radiatoren- oder Plattenheizkörper, Konvektoren, Flächenheizung]) angepasste Heizkurve.
Verschiedene Anwendungen von Einzelraumregelungen
 Verschiedene Anwendungen von Einzelraumregelungen
Wichtige Voraussetzungen für den sinnvollen Einsatz einer Einzelraumregelung (ERR) sind, neben der Vorschrift, diese nach der EnEV einbauen zu müssen, eine fachgerechte Auslegung der Heizflächen nach der Raumheizlastberechnung nach DIN EN 12831, eine nach den Werten einer Rohrnetzberechnung abgeglichene Anlage (hydraulischer Abgleich) und eine dem Gebäude (Bauart, Dämmung, Luftdichte) und der Anlage (Art der Heizflächen [Radiatoren- oder Plattenheizkörper, Konvektoren, Flächenheizung]) angepasste Heizkurve der Heizungsregelungen. Die Temperatur des Heizungswassers sollte keine der Störgrößen (Fremdwärme - Sonneneinstrahlung, interne Wärmequellen [elektrische Geräte, Kaminofen, viele Personen]) sein. Eine verminderte Wärmeabgabe (Absenkbetrieb) an den Heizflächen sollte in erster Linie über die Systemtemperatur und nicht über das Abwürgen des Volumenstromes an den Heizflächen sein.

Es wird aber wohl noch etwas Zeit ins Land gehen, bis auch der letzte Fachmann und die Betreiber der Anlagen dieses verinnerlichen.

Es kommen immer mehr zeitgesteuerte Ventilaufsätze und Raumthermostaten zum Einsatz, um einzelne Räume abzusenken oder ganz abzuschalten. Besonders in Mehrfamilienhäusern kann es zu Problemen mit der Umlaufwassermenge kommen. Wenn in diesen Anlagen keine selbstregegelnde Pumpen eingesetzt werden, kann es zu Geräuschen im Rohrsystem und/oder an den Heizkörperventilen kommen. Außerdem würde sich der Volumenstrom an den noch offenen Ventilen erhöhen, was wiederum im geringen Umfang vermehrt zur Störgröße werden kann, also zum weiteren Abwürgen der nächsten Heizkörper.

Inwieweit eine Einzelraumregelung in sehr gut gedämmten und luftdichten Gebäuden, die mit einer Flächenheizung (Fußboden- und/oder Wandheizung) ausgestattet sind und in denen der Selbstregeleffekt greift, sinnvoll ist, wird immer wieder diskutiert >>> Einzelraumregelung - ERR - Ja oder Nein?
Zentralgerät - Heizungsregler
Bauteile einer Vorlauftemperaturregelung
 Bauteile einer Vorlauftemperaturregelung
Frei programmierbare<br />Universalregelung - UVR 1611
 Frei programmierbare
Universalregelung - UVR 1611
Quelle: Technische Alternative
Elektronische Steuerungsgerätegesellschaft m.b.H
Das Zentralgerät (Heizungsregler) ist das Herz einer Heizungs-, RLT- und Solaranlage. Die einfachste Funktion in einer außentemperaturgeführten Vorlauftemperaturregelung ist das Verarbeiten der Eingangsimpulse, die von einem Außentemperaturfühler (AF) und dem Vorlauftemperaturfühler (VF) kommen. Der Sollwert für den Regler wird von der Außentemperatur (Führungsgröße) vorgegeben und durch die Heizkurve (Heizkennlinie) dargestellt. Über den Regler wird ein Stellglied (Mischventil) angesteuert. Dieses versucht, die Vorlauftemperatur (VF - Regelgröße), die aufgrund der Außentemperatur (AF) errechnetet wurde, herzustellen. Eine Erweiterung zur besseren Regelung in gut gedämmten und luftdichten Gebäuden ist der Einsatz von Sonnenfühler (SF) und Windfühler (WF).

Moderne Regelgeräte bieten umfangreiche Optionen zur Einstellung verschiedener Anlagenfunktionen. Eine kompakte und vielseitig verwendbare Regelung für Solar- bzw. Heizungsanlagen und den im Anlagenbereich benötigten Pumpen und Ventilen ist heutzutage Stand der Technik.











Bei der Universalregelung UVR 1611 gelangen 16 Fühlersignale über einen Überspannungsschutz, Tiefpass und Multiplexer zum A/D- Wandler des Prozessors. Über eine abstimmbare Referenz kann die Wertigkeit des Messsignals errechnet werden. Außerdem  werden vom Rechner periodisch alle Bedienelemente abgetastet, die Anzeige beschrieben, sowie der CAN- Bus behandelt. Nach der Berechnung der Temperaturen und der daraus resultierenden Verknüpfung werden über Leistungstreiber die entsprechenden Ausgänge geschaltet. Als Schutz vor einem Datenverlust besitzt das Gerät einen nicht flüchtigen Speicher (EEPROM) und für die Gangreserve der Uhr einen Superkondensator (für ca. 3 Tage).
Thermostatventil
Ventil mit Fühlerelement (Flüssigkeit)
 Ventil mit Fühlerelement (Flüssigkeit)
Quelle: Oventrop GmbH & Co. KG
Mit dem Thermostatventil ist ein einfaches Einzelraumregelsystem zu erstellen.  Sie erlauben die Einstellung einer tieferen Raumtemperatur als die durch die Heizkurve (Heizkennlinie) festgelegte (Schlafzimmer, nicht genutzte Räume) und erfüllen die Vorgabe der EnEV, indem sie bei Fremdwärne (Sonneneinstrahlung, interne Wärmequellen [elektrische Geräte, Kaminofen, viele Personen]) schließen und so energiesparend wirken. Eine Überhitzung der Räume kann durch die Ventile nicht verhindert werden, denn sie können nicht "kühlen".

Die thermostatischen Heizkörperregler sind P-Regler mit einer relativ grossen bleibenden Regeldifferenz. Bei dem Einsatz einer außentemperatur- oder witterungsgeführten Vorlauftemperaturregelung müssen die thermostatischen Heizkörperregler nur noch die Feinregelung im Raum übernehmen. Dadurch macht sich die bleibende Regeldifferenz nur noch beim Auftreten von Störgrössen (Fremdwärme) bemerkbar. Dabei darf die Systemtemperatur nicht als Störgröße wirken und der Volumenstrom muss der Raumheizlast angepasst werden. So etwas nennt man auch hydraulischen Abgleich.

Die Folge des fehlenden Abgleichs ist, dass die Heizkreise (Heizkörper) mit höheren Widerständen nicht warm werden. Die falsche "logische" Folgerung wäre, den Pumpendruck zu erhöhen (höhere Schaltstufe, größere Pumpe). Dies bedeutet aber einen höheren Stromverbrauch, evtl. extreme Fließgeräusche, Einbau eines Überströmventils (Energievernichtung) und Lufteinsaugung (Verschiebung des Nullpunktes). Dadurch werden die Probleme noch größer.

Der Flüssigkeitsfühler im Thermostatkopf reagiert auf die Abweichungen vom eingestelltem Sollwert der Raumtemperatur. Bei steigender Raumtemperatur dehnt sich die Flüssigkeit im Flüssigkeits-Fühlerelement aus und drückt den Faltenbalg zusammen. Hierdurch wird das Ventil stetig geschlossen und die Wärmeabgabe des Heizkörpers durch weniger Volumemstrom reduziert. Die Entlastungssicherung mit ihrer Feder sorgt bei dem geschlossenen Ventil dafür, dass Kräfte, die durch weitere Ausdehnung des Faltenbalgs entstehen, kompensiert werden und nicht auf den Ventilstössel weitergeleitet werden. Bei sinkender Raumtemperatur dehnt sich der Faltenbalg wieder aus und das Ventil öffnet durch die interne Feder im Ventileinsatz.

So entsteht eine stufenlose Betätigung des Heizkörperventils mit einer feinen Regelung des Heizmittevolumenstromes zum Heizkörper. Bei einem richtig durchgeführten hydraulischem Abgleich und der passenden Heizkurve wird der Sinn dieser Einrichtung erfüllt,. Dieser ist hauptsächlich, bei Fremdwärme (Sonneneinstrahlung, interne Wärmequellen [elektrische Geräte, Kaminofen, viele Personen]) zu schließen.

Die Raumlufttemperaturen sollten möglichst in der Mitte des Raumes in Sitzhöhe gemessen werden. (Eine normgerechte Raumlufttemperaturmessung sollte in der Mitte des Raumes in 1 m Höhe mit einem wärmestrahlungsgeschützem Thermometer mit einer Messabweichung von max. 0,5 °C erfolgen).

Vor dem Einbau eines Regelventils in die Rohrleitung muss die Anlage fachgerecht gespült und wenn erforderlich, gereinigt werden.

Auslegung - Thermostatventil
Um ein befriedigendes Regelverhalten des Regelventils zu erhalten, muss es einen genügend großen Eigenwiderstand gegenüber dem Druckverlust im System haben. Bei der Auslegung von Regel- oder Thermostatventilen innerhalb der Rohrnetzberechnung müssen folgende Begriffe bekannt sein:
  •  Proportionalbereich
  •  kV-Wert
  •  Ventilautorität
  • Δpmax maximaler Differenzdruck

Proportionalbereich
Das thermostatisch geregeltes Heizkörperventil ist ein Proportionalregler (P-Regler), bei dem der eingestellte Wert am Thermostatkopf ein entsprechender Hub zugeordnet ist. Wenn sich Raumlufttemperatur ändert, dann kommt es zu einer proportionalen Änderung des Ventilhubes. Der Fühler vergleicht die vorhandene Raumtemperatur mit dem eingestellten Sollwert und stellt über die Ventilspindel den Ventilhub den Volumenstrom zum Heizkörper ein. Wenn also die Raumlufttemperatur absinkt, öffnet das Ventil bzw. es schließt bei steigender Raumtemperatur. Dadurch wird die Raumlufttemperatur innerhalb des Proportionalbandes konstant gehalten. Bei einer Warmwasserheizung kommen Ventile mit einem Proportionalbereich (P-Band) von 2 K zum Einsatz. Bei einem P-Band von 1 K und kleiner kommt das Ventil ins "Schwingen", es arbeitet unstabil.
Der Proportionalbereich (Regelbereich) ist die Temperaturänderung, die benötig wird, um das Ventil so weit zu öffnen, dass der dimensionierte Volumenstrom erreicht wird.


kV-Wert
Der kV-Wert und der kVS-Wert kennzeichnet den Durchfluss eines Ventils. Bei dem kV-Wert wird der Durchfluss von Wasser in m3/h, in einem Temperaturbereich von 5 °C bis 30 °C bei einem Druckverlust von 1 bar (10.000 Pa) und einem entsprechenden Hub angegeben.
Beziehung zwischen kV-Wert und Druckdifferenz
m3/h
aus dem kV-Wert errechnet sich der Druckverlust
Pa
Der Zusammenhang des Proportionalbereichs (XP) in Abhängigkeit vom kV-Wert kann in einem Ventil-Diagramm nachvollzogen werden.
Der kVS-Wert gibt den Durchfluss von Wasser in m3/h bei voll geöffnetem Ventil (maximaler Hub und Durchsatz) an.


Ventilautorität
Die Ventilautorität gibt das Verhältnis "a" des Druckverlustes im Ventil zum Gesamtdruckverlust in der Anlage an.
Anteil des Regelventiles am Gesamtdruckverlust
0,..
Die Praxis hat gezeigt, dass die Autoritäten "a" bei Thermostatventilen in Warmwasserheizungsanlagen von mindestens 0,3 bis 0,7 sein sollten. Man kann auch sagen, dass das Ventil einen Druckverlust von 30 bis 70 % vom Gesamtdruckverlust haben sollte.


Δpmax maximaler Differenzdruck
Der maximale Differenzdruck (Druckdifferenz zwischen Eingang und Ausgang des Regelventils) wird von den Ventilherstellern angegeben und sollte nicht überschritten werden, damit die Schließ- und exakte Regelfähigkeit gewährleistet bleibt. Außerdem führt eine zu hohe Druckdifferenz dazu, dass durch die Drosselung an der engsten Stelle im Ventil mechanische Energie in Schallenergie umgewandelt wird und damit zu lästigen Geräuschen und Erosionskorrrosion führen.
Eine zu hohe Druckdifferenz entsteht auch, wenn viele der Thermostatventile in einem Gebäude  schließen. Der Grund kann in Fremdwärme (Sonneneinstrahlung, interne Wärmequellen [elektrische Geräte, Kaminofen, viele Personen]), fehlender hydraulischer Abgleich und/oder in einer zu hohe Heizkurve gegeben sein. Bei einer Umwälzpumpe mit konstanter Fördermenge bzw. Förderhöhe erhöht sich der Durchfluss an den noch offenen Ventilen, was nicht nur zu Geräuschen, sondern auch zum Schließen weiterer Ventile führen kann.
In solchen Anlagen, hier vor allen Dingen Heizkörperanlagen, sollten grundsätzlich differenzdruckgeregelte bzw. selbstregendelde Pumpen, die auch weniger Strom verbrauchen, eingesetzt werden. Bei dieser Pumpentechnik ändert sich die Pumpenkennlinie über die Verstellung der Drehzahl. Überströmventile (Ernergievernichter) sollten heutzutage der Vergangenheit angehören.
Voreinstellung - Thermostatventil
Diagramm zur Ermittlung der Voreinstellung
 Diagramm zur Ermittlung der Voreinstellung
Quelle: Oventrop GmbH & Co. KG
Volumenstrombegrenzung - Voreinstellung
 Volumenstrombegrenzung - Voreinstellung
Voreinstellung eines Handventils
 Voreinstellung eines Handventils
Quelle: TA Heimeier
Im Rahmen einer Rohrnetzberechnung werden die Einstellwerte der Thermostatventile, die für den hydraulischen Abgleich benötigt werden, ermittelt. Dabei errechnet sich der notwendige Pumpendruck aus den Druckverlusten des ungünstigsten Stromkreises (der Kreis hat den größten Druckverlust). Alle anderen Stromkreise (Heizkörper) haben kleinere Druckverluste und müssen durch eine Voreinstellung im Ventil (voreinstellbare Thermostatventile, Strangregulierventile) auf den jeweils geforderten Volumenstrom gedrosselt werden.

Ein falsches Ventil, eine falsche Einstellung oder ein nicht durchgeführter Abgleich führt zu mangelhaft funktionierenden Heizflächen, da die Heizflächen mit höheren Widerständen nicht warm und Heizflächen mit geringen Widerständen überversorgt werden. Auch ein höherer Pumpendruck kann diesen Fehler nicht beseitigen und führt nur zu einen steigenden Stromverbrauch und Fließgeräuschen.

So muss z. B. ein Heizkörper mit einem geringeren Druckverlust (ΔpHK 5.974 Pa) auf den Gesamtdruckverlust (Δpung.HK 7.720 Pa) der Anlage abgeglichen werden. Die Druckdifferenz (ΔpAbgl 1.746 Pa) wird über die Voreinstellung abgedrosselt.

Der Heizkörpermassenstrom bei einem Δt von 20 °C beträgt 11 kg/h. Die Auswahl des Heizkörperventils erfolgt mittels der Herstellerunterlage (in diesem Beispiel Oventrop, Baureihe AV 6). Aus dem Diagramm ist die Voreinstellung bei einer Regeldifferenz von 2 K mit dem Voreinstellwert 2 zu nehmen. Der kV-Wert ist 0,170. Quelle: Uponor GmbH


Auch Handventile haben eine Voreinstellung.
Raumthermostat - Raumregler
Regelung mit Funksteuerung<br /><br /><br /><br />
 Regelung mit Funksteuerung



Quelle: Möhlenhoff Wärmetechnik GmbH
Die elektrischen oder thermostatischen Stellantriebe an den Heizkörperventilen oder an Fußbodenheizungsverteilern werden von einem digitalen Raumtemperatur-Regelgerät geregelt/gesteuert. Dadurch kann eine Raum- oder Zonen-Temperaturregelung mit zeitprogrammgesteuerter Umschaltung von Normal- auf Absenkbetrieb realisiert werden. Sie werden von Raumthermostaten über ein Stromkabel oder über eine Funksteuerung geschaltet. Neben einem Wochenheizprogramm  sind noch weitere Zusatzfunktionen integriert.

•  PI(D)-Regelung ohne bleibende Abweichung
•  Anzeigefeld (Display) mit Zahlenwerten für den aktuellen Temperatur-Sollwert, Balkendiagramm für das aktuelle 24 Stunden.-Heizprogramm und Symbolen für Normal- und Absenkbetrieb
•  Manuelles Verändern des aktuellen Temperatur-Sollwertes
•  Manuelles Umschalten zwischen Normal- und Absenkbetrieb
•  Dauernd Normal- oder Absenkbetrieb
•  Frostschutz
•  Vorübergehendes Schliessen des Ventils bei plötzlichem Temperaturabfall, infolge geöffnetem Fenster (Fensterfunktion)
•  Pumpen-Antiblockierprogramm während längeren Betriebsunterbrüchen
•  Handbetätigung des Ventils, z.B. durch Servicepersonal
Thermostatköpfe
Verschiedene Thermostatköpfe
 Verschiedene Thermostatköpfe
Quelle: Oventrop GmbH & Co. KG
Aufgrund verschiedener Einbauvarianten der Heizkörper gibt es verschiedene Thermostatköpfe. Wichtig ist in jedem Fall, dass das Fühlerelement die "wirkliche" Raumtemperatur erfassen kann. Nur mit einer richtigen Raumtemperatur ist das "Richtige Heizen" möglich. Welcher Thermostatkopf verwendet wird, hängt von folgenden Faktoren ab.
  • von der Länge und Breite des Raumes
  • von der Anordnungsstelle (unter dem Fenster, an der Außen- oder Innenwand)
  • von der Art des Heizkörpers (z. B. Unterflurkonvektor)
  • von den Heizkörperanschlüssen (einfacher oder Mittelanschluss, Ventilheizkörper)
  • von evtl. Abdeckungen (Vorhänge, Verkleidungen)
Da es immer wieder Probleme mit der Übereinstimmung der eingestellten Temperatur und der wirklichen Raumtemperatur gab, sind heutzutage sind auf den Thermostatköpfen keine Temperaturangaben, sondern (Richt)Zahlen (1 bis 5) aufgedruckt. Die dann notwendige Einstellung muss sich der Betreiber merken oder die Skala muss nachjustiert werden. Die gemessene Temperatur ist von dem Ort der Temperaturerfassung (Messstelle) abhängig ist. So z. B. kann die Temperatur im Fußbodenbereich (Heizkörper mit Mittelanschluss, Fernfühler auf der Fußleiste unter dem Heizkörper) um einige Grad von der gewünschten Raumtemperatur abweichen.

Fernfühler werden immer dann eingebaut, wenn die Messstelle die Raumtemperatur nicht richtig erfassen kann. So kann z. B. einfallende Kaltluft unter den Fenstern, starke Wärmeabstrahlung des Heizkörpers oder durch Vorhänge verdeckte Thermostatköpfe eine falsche und ungleichmäßige (Raum)Temperatur messen. Aber auch bei längeren Heizkörpern wird der Fühler unter dem Heizkörper an der Fußleiste angebracht, wo er die konvenktierende Raumluft erfasst.

Fernversteller werden bei verkleideten Heizkörpern und Konvektoren in die Verkeidung bzw. Konvektorschürze eingebaut. Unterflurkonvektoren benötigen auch Fernversteller, weil eine Verstellung der Temperatur im Konvektorschacht schwierig ist
Besonders komfortabel sind elektronische Thermostatköpfe, bei denen aber auch die Raumtemperatur genau gemessen werden muss, damit sie (billig eingekauf) nicht zum Flop werden. Außerdem sollten hier immer selbstregelnde Pumpen oder Differenzdruckregler bzw. Überströmventile eingebaut werden. In allen Fallen muss die Herstelleranweisung beachtet werden.

Eine andere Art der Temperatureinstellung bzw. -regelung ist der Einsatz von Stellantrieben auf den Ventilen, die über Raumthermostate geschaltet werden
Heizungssteuerung per iPhone
Quelle: ELV Elektronik AG
App für iPhone
 App für iPhone
Quelle: ELV Elektronik AG
MAX!-Cube, Funk-Heizkörper-Thermostat, Fensterkontakte, Eco-Taster
 MAX!-Cube, Funk-Heizkörper-Thermostat, Fensterkontakte, Eco-Taster
Quelle: ELV Elektronik AG
Zunehmend wird eine (Fern-)Steuerung der Heizungsanlage per Netzwerk, Internet oder über App's vom Handy (iPhone bzw. Tablet) angestrebt. Sinnvoll sind diese Einrichtungen z. B. für Ferienhäuser bzw. Ferienappartments oder wenn man unregelmäßig nach Hause kommt. Aber auch technikbegeisterte Betreiber sind auf der Suche nach geeigneten Lösungen.

Eine kostengünstige Möglichkeit ist das MAX!-System. Es besteht aus folgenden Komponenten
  • Steuerung über App oder PC-Internet Router
  • MAX! Cube – Schnittstelle ins Netz
  • MAX!-Funk-Heizkörper-Thermostat, Fensterkontakte, Eco-Taster, Wandthermostat

Das MAX! Cube ist die Schnittstelle in das Netz. Er bildet die Schnittstelle zwischen den per bidirektionalem Funk verbundenen weiteren Komponenten und dem Computer-Netzwerk im Haus. Hier werden alle Konfigurationsdaten gespeichert und arbeite so auch ohne Internet oder PC-Anschluss. Er enthält einige System-Statusanzeigen und gibt Statusmeldungen der Komponenten in das Netzwerk weiter. Diese können dann auf dem jeweiligen Frontend (PC/mobiles Gerät) ausgewertet werden. Der MAX! Cube enthält einen intelligenten Webserver, der bei Netzwerk-einbindung eine automatische Konfiguration vornimmt.

Der MAX!-Funk-Heizkörper-Thermostat ist werkseitig voreinstellt. Über drei Tasten ist jederzeit eine manuelle Bedienung möglich. Wobei bei dem nächsten programmierten Umschaltzeitpunkt der Automatikbetrieb weiterarbeitet.  Eine sogenannte Boost-Funktion sorgt für schnelles Aufheizen, so dass der Raum kurz ab dem programmierten Zeitpunkt aufgeheizt wird. Lernt man einen Fensterkontakt am Thermostaten an, so sorgt dieser für Absenkbetrieb exakt für die Zeit, in der das Fenster zum Lüften geöffnet ist. Per Funk via MAX! Cube und Software-Frontend ist der Thermostat mit einem 7-Tage-Schaltprogramm mit 13 Regelungsphasen je Tag programmierbar.

Der MAX!-Fensterkontakt steuert alle im Raum befindlichen Thermostate gleichzeitig an, wenn er ein Fensteröffnen registriert. Ein solcher Kontakt gehört also an jedes Fenster bzw. an das Fenster, das üblicherweise zum Lüften verwendet wird.

Der MAX! Eco-Taster kann bei dem Verlassen des Hauses bzw. Wohnung/Firma gedrückt werden und alle Thermostate im Haus fahren auf Absenkbetrieb. Es muss also nicht bei einem außerplanmäßigen Absenken die Regelung neu eingestellt werden.

Weitere Funktionen
Aktuelle Forenbeiträge
Passi schrieb: Hi Kevin, also nun hat sie sich wieder auf 3,6 Spreizung geregelt und 0,5 Grad über dem berechnetem Vorlauf. Davor lag sie immer bei ca. 3,1 Spreizung. Meine Berechnungen sind auf 3 Grad Spreizung...
Lise schrieb: Hallöchen, da ich momentan noch an den Feineinstellungen tüftel wollte ich euch mal auf den neuesten Stand bringen. Bzw. das Endergebnis schreiben, damit auch andere etwas davon haben / etwas rausziehen...
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