Was ist der eigentliche Sinn der Regelungstechnik?

Eine "Regelung" ist grundsätzlich etwas anderes als eine "Steuerung".

Eine Regelung misst die "Regelgröße" (z.B. die Raumtemperatur), verarbeitet dieses Signal mit dem so genannten "Regelalgorithmus" und gibt eine "Stellgröße" an ein "Stellglied" aus, womit die "Regelgröße" in die gewünschte Richtung verändert werden soll.

Dies ist nicht zu verwechseln mit einer "Steuerung". Eine Steuerung regelt nicht die Regelgröße, sondern verändert nur die Stellgröße abhängig einer Führungsgröße, hat sozusagen kein Feedback.

Eine Steuerung kann also grundsätzlich nicht so genau arbeiten als eine Regelung, da die Steuerung nicht nach der Regelgröße, sondern nur nach einer Führungsgröße arbeitet. Wenn man das Optimale an Regelverhalten und/oder Energieersparnis haben möchte, ist dieser Unterschied nicht zu vernachlässigen.

Es gibt auch Kombinationen von Steuerung und Regelung. z.B. sind herkömmliche witterungsgeführte Heizungsregelungen in Wirklichkeit eine Kombination aus Steuerung und Regelung:

Die Außentemperatur=Führungsgröße wird gemessen und über ein Berechnungsprogramm der Sollwert der Regelgröße (in diesem Fall Regelgröße=Vorlauftemperatur) berechnet. Dieser Vorgang ist eine Steuerung.

Dieser Sollwert der Regelgröße wird an die Vorlauftemperaturregelung weitergegeben, welche dann versucht, die Regelgröße entsprechend zu erreichen.

In diesem Beispiel wird also über eine Steuerung eine Regelung mit dem notwendigen Sollwert der Regelgröße bedient.

Da dem Bewohner des Hauses aber nicht die Vorlauftemperatur des Heizungswassers wichtig ist, sondern die Raumtemperatur in seinen Wohnräumen, wird hier eigentlich die falsche Regelgröße geregelt.

Wenn man also den Wirkungskreis gedanklich nicht nur auf die Heizungsanlage beschränkt (die Heizungsregelung soll nicht nur sich selbst regeln, sondern bitteschön die Temperatur in den Räumen!), sondern auf die zu beheizenden Wohnräume erweitert, wirkt die Vorlauftemperatur wiederum nur als Stellglied auf die Heizkörper und diese wiederum nur als Stellglied auf die eigentlich gewünschte Größe=Raumtemperatur ein.

Dies bedeutet regelungstechnisch nichts anderes, als dass es sich wiederum nur um eine Steuerung handelt, denn die witterungsgeführte Vorlauftemperaturregelung der Heizungsanlage regelt nicht die Raumtemperatur, sondern nur drei Stellglieder weiter vorne, die Heizwassertemperatur. Es wird also nur ein Stellglied geregelt, nicht die eigentlich erwünschte Regelgröße, d.h. es handelt sich nur um eine Steuerung.

In der Praxis sind diese regelungstechnischen Verworrenheiten recht bedeutent:

Wenn z.B. die Sonne durch die Fenster scheint (oder ein Kaminofen brennt, oder sich z.B. 12 Personen im Zimmer befinden, oder viele Computer einen Büroraum aufheizen, usw.), ist eine witterungsgeführte Vorlauftemperaturregelung ohne weitere Hilfsmittel nicht in der Lage, dies zu erkennen und heizt munter weiter, da sich deren einzige zwei Bezugspunkte (die Außentemperatur und die Heizwasservorlauftemperatur) nicht bzw. nur gering verändert haben.

Anhand dieses Beispiels wird deutlich, warum die "Heizungsanlagenverordnung 1994" und danach auch die "Energieeinsparverordnung 2002" als Mindeststandard vorschreiben:

Die Heizungsanlage muss mindestens gleitend betrieben werden und die Raumtemperatur muss über Raumthermostate geregelt werden.

Die Energieeinsparverordnung 2002 wird also bereits durch veraltete Regelungstechnik erfüllt:

Es genügt eine witterungsgeführte Kesseltemperaturregelung oder Vorlauftemperaturregelung in Kombination mit primitiven Bimetall-Zweipunktraumtemperaturreglern (welche dem Namen "Raumtemperaturregler" eigentlich nicht würdig wären, da diese äußerst ungenau und null intelligent sind) oder mit herkömmlichen Heizkörper-Thermostatköpfen (=Proportionalreglern ohne Hilfsenergie, d.h. mit bleibender Proportional-Regelabweichung).

Was kann moderne Regelungstechnik leisten?

Moderne Regelungstechnik kann weit mehr leisten, als viele Hersteller, Händler, Heizungsbauer, Elektriker und Endkunden gewöhnlich so denken.

 Warum sollte die Regelungstechnik auf dem Stand der 70iger und 80iger Jahre stehengeblieben sein, nur weil viele z.B. eine "witterungsgeführte Vorlauftemperaturregelung" als Stand der Technik anpreisen?

Grundsätzlich sind alle nur denkbaren Prozesse regelbar oder steuerbar. Dies kann dann auch leicht in Spielereien ausarten.

Aber der hauptsächliche Sinn moderner Regelungstechnik ist keineswegs Spielerei, sondern bedeutet handfeste Vorteile wie z.B. Energieeinsparung, besserer Wohnkomfort, leichtere Bedienung, usw.

Unser Bestreben ist daher, unseren Kunden in der Vielzahl möglicher Regelungstechniken das für den jeweiligen Kunden Passende auszuwählen und mit einem guten Preis/Leistungsverhältnis praxisgerecht auszuführen.

Witterunsgeführte Vorlauftemperaturregelung mit Raumtemperaturaufschaltung

Man kann die althergebrachte witterungsgeführte Vorlauftemperaturregelung etwas "aufpeppen", indem man einen elektronischen Raumthermostat aufschaltet.

Diese Kombination arbeitet solange wie eine herkömmliche witterungsgeführte Vorlauftemperaturregelung, bis der so genannte "Führungsraum" (= z.B. das Wohnzimmer), in welchem der Raumthermostat installiert wurde, zu warm wird. Dann errechnet der Mikroprozessor eine neue Führungsgröße aus Außentemperatur und Raumtemperatur aus, d.h. reduziert die Heizleistung bei steigender Raumtemperatur.

Dies führt zu etwas weniger Energieverbrauch und zu deutlich besserem Regelverhalten bei Fremdwärme (z.B. Sonneneinstrahlung), denn schließlich erkennt die Regelung (wenn der Führungsraum zu warm ist, d.h. erst nach einiger Zeit) den zu warmen Führungsraum und reduziert somit die Heizleistung.

Viele Hersteller bieten dies ohne Mehrpreis an, z.B. kann man eine Vaillant VRC430 Regelung, welche gewöhnlich in das Bedienfeld einer Gastherme eingeclipst wird, ohne weiteres mit wenig Mehrkosten (man muss nur ein Kabel vom Heizraum bis ins Wohnzimmer installieren) im Wohnzimmer an die Wand schrauben und in der Regelung das Feature "Raumtemperaturaufschaltung" eincodieren.

Mit dieser Maßnahme hat man zugleich noch den Komfort einer Fernbedienung realisiert, d.h. Bedienung vom Wohnzimmer aus und nicht vom Heizraum aus.

Witterungsgeführte Rücklauftemperaturregelung

Im Unterschied zur Vorlauftemperaturregelung regelt diese Variante die Heizwasser-Rücklauftemperatur.

Viele Heizungsbauer mögen nun meinen, dies sei kein großer Unterschied, Vorlauftemperatur oder Rücklauftemperatur ist doch abzüglich der so genannten "Spreizung" fast vergleichbar.

Hier irren die Unwissenden allerdings gewaltig.

Eine Vorlauftemperaturreglung hat nahezu kein Feedback, was von den Heizflächen im Haus zurückkommt, was also tatsächlich verbraucht wird.

Eine Rücklauftemperaturregelung hingegen hat das volle Feedback der Heizflächen. Verbrauchen diese mehr, d.h. kommt das Heizungswasser kälter zurück, regelt die Rücklauftemperaturregelung stark nach. Verbrauchen die Heizflächen weniger, d.h. kommt das Heizungswasser wärmer zurück, reduziert die Rücklauftemperaturregelung die Heizleistung.

Wenn man das Regelungsprinzip der Rücklauftemperaturregelung verstanden hat und zudem das Verhalten der Heizflächen, Wasservolumenströme, usw. auch versteht und richtig einzuregulieren imstande ist, bietet eine Rücklauftemperaturregelung erhebliches Energieeinsparpotential, da sie sich dynamisch dem tatsächlichen Verbrauch anpasst.

Viele Ingenieure behaupten sogar, die Rücklauftemperaturregelung sei das Nonplusultra der Heizungsregelungstechnik, d.h. spart deutlich Energie ein, verbessert die Regelgenauigkeit und verringert Investitionskosten.

Dies stimmt prinzipiell zwar schon, doch setzt dies voraus, dass sowohl Heizungsbauer als auch Bauherrschaft alle Zusammenhänge vollständig verstanden haben und die anderen Stellglieder (Heizungsumwälzpumpe, Ventile, Raumthermostate, usw.) dementsprechend einstellen bzw. bedienen.

Da dies also für viele Heizungsbauer und Endkunden zu schwierig ist, konnte die (dynamische) Rücklauftemperaturregelung die althergebrachte (statische) Vorlauftemperaturregelung bisher nicht vom Markt verdrängen.

Man muss auch berücksichtigen, bei welchen Heizungssystemen es sich lohnt, die Bauherrschaft entsprechend ausführlich in diese Materie einzuweisen und bei welchen Heizungssystemen dieser Aufwand dem Sprichwort "mit Kanonen auf Spatzen schießen" folgend zu wenig lohnenswert wäre.

Daher bieten wir als technologieführender Betrieb der Haustechnikbranche unseren Kunden mit Wärmepumpenanlagen eine so genannte "Thermodynamische Optimierung" an (da sich die Wirtschaftlichkeit bei Wärmepumpen hierdurch extrem stark verbessert. Thermodynamische Optimierung ist aber noch weitreichender, vgl. extra Kapitel hierzu), während wir uns für Kunden mit Gasheizung, Ölheizung, Holzpelletsheizung, usw. damit eher zurückhalten.

Energiebilanzregelung

Zweipunktregelung

Proportionalregelung (Stetigregelung,Analogsignal)

Proportional-Integral-Regelung , Dreipunktregelung

Proportional-Integral-Differential-Regelung

Pulsweitenmodulation

drehzahlgeregelte Pumpen

modular erweiterbare Regelungstechnik

Internetanschluß, Modemanschluß

Gebäudeleittechnik (BUS-System)