Heizungsanlage

Unsere Heizungsanlage besteht aus einem zentralen Pufferspeicher mit 2 Wärmeerzeugern (Buderus Gasbrennwertgerät und Walltherm Holzvergaser) und 2 Heizkreisen (Fußbodenheizung und Radiatoren) . Zusätzlich existiert eine thermische Solaranlage mit 10m2 Flachkollektoren in exakter Südausrichtung.

Unser Haus war ursprünglich mit einer Ölheizung ausgestattet, die zuerst durch den Walltherm und die Solaranlage ersetzt wurde, später um die Gasheizung ergänzt wurde. Dadurch sind einige Dinge nicht optimal gelöst, durch die Umbaumaßnahmen ging das aber nicht mit vertretbarem Aufwand.


Steuerung

Die Steuerung der Anlage übernimmt eine UVR1611, deren Parametrisierung ich selbst vorgenommen habe. Ich habe diesen Schritt mit dem Einbau der Gasheizung vorgenommen. Bei der Auswahl des Heizungsbauers habe ich das berücksichtigt, indem ich bei der Angebotsanfrage angegeben habe, dass ich die Steuerung selbst anschaffen und selbst konfigurieren will. Als Bedingung habe ich die Ansteuerung der Gasheizung mittels 0–10V Interface genannt.

Hier ist die Steuerung mit Stand vom 18.09.2013 zum Herunterladen: uvr.zip

Die Zusammenhänge werden weiter unten erklärt.

Simboard

Für die ersten Schritte mit der UVR1611 habe ich mir ein Simulationsboard mitbestellt, damit kann man die gröbsten Fehler in der Programmlogik vor dem Einsatz in der Heizungsanlage erkennen und abstellen. UVR1611 und BL-NET werden dort eingesetzt bzw. angeschlossen, mit den Drehpotis können dann Eingangswerte simuliert werden und die Reaktion der Regelung beobachtet werden. Ein Nachteil ist, dass das Simboard mit Poti-Widerstandswerten arbeitet, die eine Konfiguration der Eingänge als KTY-81 erfordert. In meiner Anlage verwende ich überwiegend PT1000 Sensoren, so dass ich diese Eingänge jedesmal umkonfigurieren muss. Das Simboard kam aber seit dem ersten Echtbetrieb der Steuerung gar nicht mehr zum Einsatz, und die Umstellung ist auch schnell gemacht.

Belegung der UVR1611

Die Ein- und Ausgänge der UVR habe ich im Tapps-Programm an einer Stelle zusammengelegt, die in den Modulen verwendeten Exemplare habe ich dann von dort nur noch kopiert. Dadurch habe ich einen Überblick über die noch freien Ein- und Ausgänge, und ich kann an zentraler Stelle deren Konfiguration auslesen und ggf. ändern.

Die Eingänge Puffer 64, Puffer 118 und Puffer 164 stehen für Temperatursensoren, die in der entsprechenden Höhe (in cm) vom Boden aus gemessen außen an der Pufferwand angebracht sind. Ich habe dazu nackte pt1000-Sensoren direkt auf die Stahlhülle geklebt.

Grafische Zustandsanzeige

Die UVR kann eine grafische Zustandsanzeige per Webserver bereitstellen, ich habe sie einfach gehalten und nutze sie nur im Haus-LAN. Einen Livestatus via Internet habe ich nicht vorgesehen. Die Grafik enthält auch Werte, die noch gar nicht funktionieren oder deren Fühler noch nicht angeschlossen sind.

Randbedingungen

Heizgrenze und Puffer-Entleerungsschutz

Die Freigabe der beiden Heizkreise wird abhängig von Außentemperatur und Puffertemperatur Mitte gegeben. Steigt die Außentemperatur auf 17 Grad, wird abgeschaltet. Bei Unterschreitung von 16 Grad wird wieder eingeschaltet. Zusätzlich wird überwacht, ob der Pufferspeicher in der Mitte unter 22 Grad fällt. In diesem Fall werden die Heizkreise auch gesperrt. Bei einem Anstieg auf über 25 Grad werden sie wieder freigegeben. Dadurch soll verhindert werden, dass bei einer Störung des Brenners auf die Warmwasser-Reserve zurückgegriffen wird.

Warmwasser

Warmwasser wird vorerst nicht rund um die Uhr in Duschmengen bereitgehalten. Das liegt daran, dass die Anbindung des Gasbrenners noch geändert werden muss. Momentan mischt die Umwälzpumpe im Brenner den Pufferinhalt kräftig durch, wodurch bei Warmwasser-Vorhaltung der komplette Puffer auf WW-Wunschtemperatur hochgeheizt wird. Für die Heizkreise ist das aber gar nicht notwendig, so dass hier per Zeittabelle hochgeheizt wird. Dieses Provisorium muss mal so bleiben, bis eine Lösung für die Brenneranbindung da ist.

Pufferbegrenzung

Wenn die Puffermitte auf über 72 Grad aufgeheizt ist, und gleichzeitig keine Heizkreisfreigabe vorliegt, wird eine Art Notentleerung aktiviert. Dieser Zustand tritt meist im Sommer bei Solarüberschuss auf, ein noch höher aufgeheizter Puffer würde die Solaranlage in die Stagnation fahren, was ich vermeiden möchte. Lieber heize ich meinen Keller hoch. Mit Hilfe einer Profilfunktion wird der Radiatoren-Heizkreis langsam hochgeheizt, zuerst auf 20 Grad, dann alle 8 Minuten um 4 Grad erhöht. Bei 48 Grad wird nicht mehr weiter erhöht. Das ganze ist noch experimentell, derzeit muss ich noch die Ventile der Heizkörper passend auf- und zudrehen. Wenn das Prinzip dauerhaft bleibt, will ich die Kellerheizkörper mit Stellantrieben ausstatten. Wichtig ist, dass die Ansteuerung des Radiatoren-Mischers und deren Pumpe nicht in 2 Modulen gleichzeitig aktiviert werden kann. Hier ist das durch die negierte Heizkreis-Freigabe als erster Bedingung automatisch ausgeschlossen.

Heizkreise

Radiatoren

Die Heizkörper werden über einen gewöhnlichen außentemperatur­geführten Heizkreisregler gefahren.

Als Kenndaten sind angegeben:

  • Vorlauftemperatur bei +10 Grad: 28 Grad
  • Vorlauftemperatur bei –20 Grad: 42 Grad
  • Maximale Vorlauftemperatur: 48 Grad
  • Minimale Vorlauftemperatur: 20 Grad

Abschaltbedingungen sind nicht eingetragen. Die ermittelte Solltemperatur wird an anderer Stelle auch benötigt und als Signal herausgeführt.

Fußbodenheizung

Die Fußbodenheizung wird auf die Rücklauftemperatur als Führungsgröße geregelt, durch diesen Forenbeitrag bin ich auf die Idee gekommen. Solltemperatur ist auf einen Fixwert von 22,7 Grad eingestellt. Die Vorlauftemperatur wird auf einen Maximalwert von 28 Grad begrenzt. Die Heizkreis-Freigabe schaltet die Heizkreispumpe ein, die Mischerregelfun­ktion wird aber nur aktiviert, wenn die Vorlauftemperatur unter dem Maximalwert liegt. So wird gewährleistet, dass der Mischer bei Überschreitung wieder in die voreingestellte Ruhestellung geschlossen fährt, die Pumpe aber weiterläuft und die Temperatur wieder absinkt. Das wird allenfalls in Aufheizphasen z.B. nach Stillstand der Anlage wegen Defekt oder Wartung relevant. Dann fährt der Heizkreis immer bis 28 Grad hoch und regelt dann wieder komplett ab, bis die Räume genügend aufgewärmt sind.

Wärmeerzeuger

Gasbrenner

Ich nehme den höheren Wert aus Warmwasser-Sollwert und Heizkörper-Vorlaufsollwert und vergleiche diesen mit der Puffermitte (Puffer 118). Ist der Pufferwert kleiner als der Sollwert, wird der Sollwert an die nächste MAX-Funktion angelegt.

Parallel wird verglichen, ob der obere Pufferwert (Puffer 167) unter 42 Grad gefallen ist. Falls ja, werden die 42 Grad als 2. Wert an die nächste MAX-Funktion angelegt.

Der höhere der beiden angelegten Werte wird dann als Sollwert an den Brenner ausgegeben.

Hat also der Puffer oben eine Warmwasser-Reserve, und gleichzeitig ist die Puffermitte warm genug für den Heizkreis, bleibt der Brenner aus.

Der Sollwert für die Fußbodenheizung fließt nicht in die Entscheidung ein, da er in jedem Fall niedriger als der Sollwert der Radiatoren ist.

Holzofen

Der Holzofen ist mit einem Temperaturfühler im Wärmetauscher (Eingang S8) ausgestattet. Dessen Wert wird als Zubringertemperatur in eine Ladepumpe-Funktion gespeist, der untere Pufferwert (Puffer 64) als Referenztemperatur. Die Funktion schaltet bei einer Differenz von 6 Grad ein, bei unterschreiten von 3 Grad wieder aus. Das ganze greift nur, wenn die Zubringertemperatur über 60 Grad (die Pumpe soll nur loslaufen, wenn der Holzofen auch feuert) und die Referenztemperatur unter 90 Grad sind (Pumpenschutz).

Der Ausgang der Ladepumpe-Funktion schaltet die Pumpe aber noch nicht ein, sondern gibt einen PID-Regler frei, der die Pumpe drehzahlgeregelt betreibt. Er ist als Absolutwertregler konfiguriert mit diesen Parametern:

Zuluftklappe

In Planung befindet sich eine Steuerung der Zuluftklappe, die allerdings noch nicht gebaut ist. In der Konfiguration ist sie bereits berücksichtigt. Über einen Rauchrohrfühler (S10, zeigt 1/10 der tatsächlichen Temperatur) will ich ermitteln, ob der Ofen feuert (S10 > 30 Grad) und die Zuluftklappe durch einen Stellmotor öffnen lassen. Als Schutz gegen eine vergessene Direktheizklappe beim Anheizen prüfe ich dann auch, ob der Rauchrohrfühler mehr als 350 Grad erreicht. Dann soll die Zuluftklappe wieder schließen.

Die Idee dazu habe ich von aus dem Forum Wallthermfreunde

Solar

Für die Regelung der Solarpumpe habe ich mich hier mit Ideen versorgt: Solar4Me-Forenbeitrag

Kollektortemperatur und Puffer 64 speisen die Eingänge einer einfachen Solarregelung-Funktion mit folgenden Parametern:

Die Funktion schaltet die Solarpumpe nicht einfach ein, sondern gibt eine PID-Regelung frei, bei der Absolutwertre­gelung, Differenzregelung und Ereignisregelung aktiv sind:

Fazit

Bisher bin ich mit der UVR1611 sehr zufrieden. Der ursprüngliche Plan, die Steuerung mit PC-Technik oder Mikrocontroller zu realisieren, wäre sicher spannender, aber auch nicht so schnell zielführend gewesen. Es bleibt auch so noch genügend Optimierungspo­tential 🙂

Notizen zur UVR1611

Tipps und Tricks

TAPPS unter Debian

  • Installation von wine ohne Besonderheiten
  • Installation von TAPPS:
wine TAPPS_1_29_DE.exe
  • Der Zielpfad muss aus 8.3 Verzeichnissen bestehen, bspw. C:\TAPPS
  • Die DLL CTL3DV2.DLL muss von einem Windows-PC in ~/.wine/drive_c/win­dows/system32 kopiert werden
  • Memory Manager und F-Editor können ohne Installation kopiert und sofort gestartet werden

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