Zwei Regelungen müssen unterschiedliche Aufgaben übernehmen
Bei einer kombinierten Heizungsanlage gibt es häufig mindestens zwei Regelungsebenen. Die Ofenregelung kümmert sich in erster Linie darum, die vom Ofen erzeugte Wärme sicher in den Heizkreis beziehungsweise den Pufferspeicher zu übertragen. Die übergeordnete Heizungsregelung entscheidet dagegen, wann Räume oder Warmwasser zusätzliche Energie benötigen.
Diese Aufgaben sollte man sauber voneinander trennen.
Die Ofenregelung überwacht beispielsweise:
- die Temperatur im Wasserwärmetauscher des Ofens,
- die Temperatur im Pufferspeicher,
- die Temperaturdifferenz zwischen Ofen und Speicher,
- die Ladepumpe,
- je nach System eine Rücklaufanhebung,
- bei automatischen Geräten weitere Betriebszustände des Ofens.
Eine Heizungsregelung verarbeitet dagegen unter anderem:
- Außentemperatur,
- gewünschte Vorlauftemperatur,
- Heizkurve,
- Raumtemperatur,
- Warmwasserbedarf,
- Temperaturen innerhalb des Pufferspeichers,
- Betriebszustände weiterer Wärmeerzeuger.
Problematisch wird es, wenn beide Systeme dieselbe Aufgabe anhand unterschiedlicher Informationen beurteilen.
Ein einfaches Beispiel: Der Ofen hat den oberen Bereich des Puffers bereits auf 65 °C erwärmt. Die Gasheizung erhält diese Information jedoch nicht und betrachtet nur ihren eigenen Heizkreis. Sie erkennt einen Wärmebedarf und startet trotzdem. Technisch funktioniert die Anlage zwar, die zuvor gespeicherte Ofenenergie wird aber möglicherweise nicht zuerst genutzt.
Eine abgestimmte Regelung versucht deshalb, verfügbare Wärme aus dem Pufferspeicher einzubeziehen, bevor ein zusätzlicher Wärmeerzeuger angefordert wird.
Temperaturfühler entscheiden, was die Regelung tatsächlich „sieht“
Ein Temperaturfühler misst immer nur die Temperatur an seiner jeweiligen Position. Gerade bei Pufferspeichern ist das wichtig, denn ein Speicher besitzt normalerweise keine einheitliche Temperatur.
Warmes Wasser sammelt sich bevorzugt im oberen Bereich, kühleres Wasser befindet sich weiter unten. Während der Ofen den Speicher lädt oder die Heizkreise Wärme entnehmen, können zwischen oben und unten deutliche Temperaturunterschiede bestehen.
Darum hängt die Aussage eines Fühlers stark von seinem Einbauort ab.
Fühlerposition |
Mögliche Aufgabe |
|---|---|
Ofenvorlauf oder Wärmetauscher |
Erkennt, wann der Ofen ausreichend warm ist |
Pufferspeicher unten |
Hilft zu beurteilen, ob der Ofen noch sinnvoll Wärme in den Speicher übertragen kann |
Pufferspeicher oben |
Zeigt, ob bereits direkt nutzbare Wärme für Heizung oder Warmwasser vorhanden ist |
Pufferspeicher mittig |
Kann den nutzbaren Ladezustand eines größeren Speicherbereichs erfassen |
Heizkreisvorlauf |
Kontrolliert die tatsächlich bereitgestellte Vorlauftemperatur |
Außentemperaturfühler |
Grundlage für eine witterungsgeführte Heizungsregelung |
Für die Ladepumpe eines wasserführenden Ofens wird häufig nicht nur eine einzelne Temperatur betrachtet. Sinnvoll ist eine Differenzregelung: Der Regler vergleicht die Temperatur des Ofens mit der Temperatur an einer definierten Stelle des Speichers.
Ist der Ofen deutlich wärmer als der Speicher, kann die Pumpe Wärme transportieren. Liegen beide Temperaturen sehr dicht beieinander oder ist der Speicher sogar wärmer, würde ein weiterer Pumpenbetrieb kaum Nutzen bringen und könnte unter ungünstigen Bedingungen Wärme aus dem Speicher wieder in Richtung Ofen transportieren.
Die konkreten Ein- und Ausschalttemperaturen sind geräte- und anlagenabhängig. Werte sollten deshalb nicht pauschal von einer anderen Installation übernommen werden.
Warum eine Hysterese wichtig ist
Eine Regelung sollte außerdem nicht beim kleinsten Temperaturwechsel ständig ein- und ausschalten.
Angenommen, eine Pumpe startet exakt bei 60 °C und stoppt ebenfalls wieder bei 60 °C. Schwankt der Messwert geringfügig um diese Grenze, könnte die Pumpe innerhalb kurzer Zeit mehrfach schalten.
Eine Hysterese schafft Abstand zwischen Ein- und Ausschaltpunkt. Vergleichbare Differenzregler arbeiten deshalb beispielsweise mit einer größeren Temperaturdifferenz zum Einschalten und einer kleineren Differenz zum Ausschalten.
Dadurch läuft die Anlage ruhiger und vermeidet unnötige Schaltvorgänge.
Was eine Vorrangschaltung im Heizsystem bewirken kann
Eine Vorrangschaltung legt fest, welcher Wärmeerzeuger oder welcher Verbraucher unter bestimmten Bedingungen bevorzugt wird.
Bei einer Anlage mit wasserführendem Ofen kann die Regelstrategie beispielsweise vorsehen, dass zunächst Wärme aus dem Pufferspeicher verwendet wird. Erst wenn diese für den aktuellen Heizbedarf nicht mehr ausreicht, erhält der Gas-, Öl- oder Wärmepumpenerzeuger eine Freigabe.
Das bedeutet nicht zwangsläufig, dass der zweite Wärmeerzeuger abgeschaltet werden muss, sobald irgendwo im Speicher noch warmes Wasser vorhanden ist.
Entscheidend ist vielmehr, ob die vorhandene Temperatur hoch genug für den aktuellen Bedarf ist.
Ein Heizkörperkreis benötigt an einem kalten Wintertag möglicherweise 50 °C Vorlauf. Eine Fußbodenheizung kann dagegen mit deutlich niedrigeren Temperaturen arbeiten. Enthält der Pufferspeicher beispielsweise noch Wasser mit 38 °C, könnte diese Energie für eine Fußbodenheizung bereits nutzbar sein, für einen höher temperierten Heizkörperkreis aber nicht ausreichen.
Eine sinnvolle Regelung betrachtet deshalb nicht ausschließlich die Frage:
„Ist der Pufferspeicher warm?“
Sondern eher:
„Ist die vorhandene Puffertemperatur hoch genug, um den aktuellen Wärmebedarf zu decken?“
Erst wenn das nicht mehr der Fall ist, wird der zusätzliche Wärmeerzeuger freigegeben.
Vollständiger und teilweiser Vorrang
Je nach Anlagenkonzept können unterschiedliche Strategien sinnvoll sein.
Vollständiger Vorrang:
Solange bestimmte Temperaturbedingungen erfüllt sind, bleibt der zweite Wärmeerzeuger gesperrt.
Bedarfsabhängige Unterstützung:
Ofen beziehungsweise Pufferspeicher liefern einen Teil der benötigten Energie. Reicht das Temperaturniveau nicht aus, hebt ein weiterer Wärmeerzeuger die Temperatur an.
Paralleler Betrieb:
In bestimmten Anlagen können beide Wärmeerzeuger gleichzeitig arbeiten. Das kann beispielsweise bei sehr hohem Wärmebedarf vorgesehen sein.
Welche Variante technisch sinnvoll ist, hängt stark von Hydraulik, Speicheraufbau, Wärmeverteilung und den verwendeten Regelungen ab.
Die Ladepumpe darf nicht nur nach Heizbedarf schalten
Eine häufige Fehlannahme besteht darin, die Ladepumpe des Ofens ähnlich wie eine normale Heizkreispumpe zu behandeln.
Ihre Aufgabe ist jedoch eine andere: Sie muss die im Ofen erzeugte Wärme zuverlässig abführen und zum Pufferspeicher transportieren.
Dafür muss zunächst eine ausreichende Ofentemperatur erreicht sein. Gleichzeitig sollte vermieden werden, dass sehr kaltes Rücklaufwasser dauerhaft durch den Wärmetauscher strömt.
Hier kommt bei vielen wasserführenden Festbrennstoffgeräten eine Rücklaufanhebung ins Spiel. Sie mischt einen Teil des heißen Vorlaufwassers zurück und hält dadurch die Rücklauftemperatur auf einem vorgesehenen Niveau. Welche Mindesttemperatur erforderlich ist, gibt der Geräte- beziehungsweise Systemhersteller vor.
Bei der Pumpenregelung spielen damit mehrere Bedingungen zusammen:
- Der Ofen erreicht eine ausreichende Betriebstemperatur.
- Gegenüber dem Pufferspeicher besteht ein sinnvoller Temperaturüberschuss.
- Die Ladepumpe beginnt mit dem Wärmetransport.
- Die Rücklaufanhebung hält die vorgesehene Rücklauftemperatur.
- Sinkt die nutzbare Temperaturdifferenz wieder, wird die Pumpe entsprechend der Regelstrategie abgeschaltet.
Bei einem Scheitholzofen kommt noch eine Besonderheit hinzu: Ein einmal entfachtes Holzfeuer lässt sich nicht auf Knopfdruck beenden. Die Wärme muss auch dann sicher abgeführt werden, wenn der Pufferspeicher bereits weitgehend geladen ist.
Deshalb dürfen Komfortfunktionen wie eine Kesselsperre oder eine Vorranglogik niemals sicherheitsrelevante Einrichtungen ersetzen. Thermische Ablaufsicherung, Sicherheitsventil, Ausdehnungsgefäß und die vom Hersteller geforderte hydraulische Einbindung erfüllen andere Aufgaben und müssen unabhängig davon funktionieren.
Woran du eine schlecht abgestimmte Regelung erkennst
Regelungsprobleme zeigen sich oft nicht durch einen eindeutigen Fehlercode. Viel häufiger wirkt die Anlage grundsätzlich funktionsfähig, arbeitet aber unnötig unruhig oder nutzt die vorhandene Energie schlecht.
Hinweise können sein:
- Der Hauptwärmeerzeuger startet, obwohl der obere Pufferspeicherbereich noch ausreichend warm ist.
- Die Ladepumpe des Ofens startet und stoppt innerhalb kurzer Zeit mehrfach.
- Der Speicher wird warm, die Heizkreise greifen auf diese Wärme aber kaum zurück.
- Die Zusatzheizung bleibt gesperrt, obwohl die nutzbare Puffertemperatur bereits zu niedrig ist.
- Ein Temperaturfühler zeigt Werte, die nicht zum tatsächlichen Anlagenzustand passen.
- Nach dem Erlöschen des Ofens läuft eine Pumpe unnötig lange weiter.
- Der Pufferspeicher verliert durch ungeeignete Pumpen- oder Ventilzustände schneller Wärme als erwartet.
- Unterschiedliche Regler fordern gleichzeitig widersprüchliche Betriebszustände an.
Bei der Fehlersuche lohnt es sich deshalb, nicht sofort einzelne Solltemperaturen zu verändern. Zuerst sollte geklärt werden, welche Fühler vorhanden sind, wo sie sitzen und welche Regelung ihren jeweiligen Messwert verarbeitet.
Ebenso wichtig ist die Hydraulik. Eine noch so sauber programmierte Regelung kann ungünstig angeordnete Anschlüsse, falsch arbeitende Rückschlagventile oder ungeeignete Volumenströme nicht vollständig ausgleichen.
Gute Abstimmung beginnt beim gesamten Anlagenkonzept
Ofen, Pufferspeicher und Hauptheizung sollten als gemeinsames System betrachtet werden. Die Ofenregelung sorgt dafür, dass erzeugte Wärme zuverlässig in den Speicher gelangt. Die Heizungsregelung entscheidet anschließend, wann diese Energie für die Verbraucher ausreicht und wann ein weiterer Wärmeerzeuger benötigt wird.
Temperaturfühler bilden dabei die Grundlage jeder Entscheidung. Ihre Position muss zur vorgesehenen Regelstrategie passen. Auch Ein- und Ausschaltgrenzen, Temperaturdifferenzen sowie mögliche Sperr- oder Vorrangfunktionen sollten zusammen geplant werden.
Bei bestehenden Anlagen lohnt sich daher häufig eine Prüfung des gesamten Regelablaufs statt einzelner Parameter. Besonders bei mehreren Wärmeerzeugern kann schon ein ungünstiger Messpunkt dazu führen, dass technisch vorhandene Energie von der Regelung schlicht nicht erkannt wird.
