Hydraulischer Abgleich für Fußbodenheizung.

Der hydraulische Abgleich für Fußbodenheizungen erfolgt in Smart-Heat-OS mit dem Rücklauftemperatur-Verfahren. In der PRO-Variante ergeben sich durch dynamische Berechnungsmethoden und die Maximaldurchfluss-Anpassung zudem bemerkenswerte zusätzliche Vorteile.

Das Problem:

Konventionelle Methoden des hydraulischen Abgleichs bei Fußbodenheizungen sind aufwändig zu berechnende Behelfslösungen, die eine direkte Messung umgehen. Gerade im Bestand können die für eine genaue Berechnung notwendigen Rohrlängen der Heizschleifen meist nur geschätzt werden. Temperaturverluste im Verteilsystem werden bei der Berechnung generell nicht berücksichtigt.

Die Lösung:

Mit Controme wird der hydraulische Abgleich gemäß des Rücklauftemperatur-Verfahrens durchgeführt. Durch den Abgleich aller Heizschleifen auf die gleiche Mitteltemperatur ist ein sehr genauer Abgleich möglich, der die tatsächlichen Gegebenheiten unter Berücksichtigung aller Einflussfaktoren widerspiegelt. Das Ergebnis übertrifft die konventionellen Berechnungsmethoden deutlich.

Hydraulischer Abgleich mit Controme: So funktioniert’s.

Der hydraulische Abgleich erfolgt in Controme Smart-Heat im Rahmen von 2 aufeinander aufbauenden Schritten.

Schritt 1: Automatischer hydraulischer Abgleich (AHA)

Smart-Heat-OS erstellt zunächst in einem definierten Ablauf, einen statischen hydraulischen Abgleich. Dabei werden alle Heizkreisverteiler des Gebäudes gleichzeitig einbezogen und untereinander valide abgeglichen. Die Durchflussmengen werden über die stufenlos einstellbaren PRO-Stellantriebe so lange begrenzt, bis alle Heizschleifen die gleiche Rücklauftemperatur aufweisen. Aufgrund der frei skalierbaren Systemarchitektur von Controme gibt es keine Grenzen bei der Gebäudegröße oder der Anzahl der Heizkreisverteiler.

–> zur Anleitung support.controme.com

Schritt 2: Dynamischer hydraulischer Maximalabgleich (DHMA) mit Maximaldurchfluss-Anpassung

Die im zuvor beschriebenen automatischen hydraulischen Abgleich (AHA) ermittelten maximalen Öffnungswerte für jede Heizschleife sind ausschließlich für die Betriebssituation Vollast (“Alle Räume sollen aktuell mit maximaler und gleicher Menge an Wärmeenergie versorgt werden“) optimal. Diese Betriebssituation ist jedoch sehr selten.

Der dynamische Abgleich Maximalabgleich (DHMA) berechnet deshalb aufbauend auf den im automatischen hydraulischen Abgleich ermittelten Werten, individuell zu jeder Betriebssituation die maximal mögliche Ventilöffnung für jede Heizschleife.

Der innovative DHMA-Regelalgorithmus berücksichtigt dabei alle aktuellen Betriebsinformationen und entscheidet intelligent für jede einzelne Heizschleife, ob ein Ventil bei Bedarf über den im automatischen hydraulischen Abgleich (AHA) ermittelten Maximalwert geöffnet werden darf. Smart-Heat OS stellt dabei gleichzeitig immer die Versorgung aller anderen Räume sicher.

  • Dadurch können Aufheizzeiten stark verkürzt werden.
  • Es wird bei gleicher Heizleistung eine geringere Vorlauftemperatur benötigt.
  • Es ist weniger Leistung der Heizkreispumpe notwendig, da die Pumpe nicht gegen unnötig limitierte Ventile andrücken muss (Hinweis: Eine Differenzdruck-geregelte Pumpe adaptiert dies automatisch).

Fallbeispiel 1 – Nur 1 von 8 Räumen hat Wärmebedarf
Die im statischen hydraulischen Abgleich ermittelte maximal erlaubte Ventilöffnung für Bad ist 55%. In der Betriebssituation “Ausschließlich das Bad hat Wärmebedarf”, wird durch die Maximaldurchfluss-Anpassung das Ventil im Bad je nach notwendiger Wärmemenge bis zu 100% geöffnet. Es ist ja nicht notwendig, auf andere Räume Rücksicht zu nehmen, wenn diese ohnehin keinen Wärmebedarf haben. Durch die Maximaldurchfluss-Anpassung kann das Bad also bei Bedarf fast die doppelte Wärmemenge erhalten.

Fallbeispiel 2 – 4 von 8 Räumen haben Wärmebedarf
Die über den statischen hydraulischen Abgleich definierten maximal erlaubten Ventilöffnungen sind z.B.

  • 50% (Wärmebedarf, Raum soll schnellstmöglich beheizt werden)
  • 60% (Wärmebedarf, Raum soll schnellstmöglich beheizt werden)
  • 70% (Wärmebedarf, Raum soll schnellstmöglich beheizt werden)
  • 80% (Wärmebedarf, Raum soll schnellstmöglich beheizt werden)
  • 30% (Raum hat keinen Wärmebedarf, Ventil ist aktuell geschlossen)
  • 60% (Raum hat keinen Wärmebedarf, Ventil ist aktuell geschlossen)
  • 20% (Raum hat keinen Wärmebedarf, Ventil ist aktuell geschlossen)
  • 40% (Raum hat keinen Wärmebedarf, Ventil ist aktuell geschlossen)

Ziel ist nun, die Ventile der Räume mit Wärmebedarf maximal möglich zu öffnen und dabei gleichzeitig eine gleichmäßige Versorgung sicherzustellen.

Das Ventil mit der größten im statischen Abgleich ermittelten Öffnung (Raum 4) wird auf 100% gestellt. Die Ventilöffnung wurde demnach um 25% erhöht.
Die anderen Räume werden um den gleichen Wert (+25%) angeglichen. Daraus ergibt sich nun:

  • 50% * 1,25 = 62,5%
  • 60% * 1,25 = 75%
  • 70% * 1,25 = 87,5%
  • 80% –> 100%

Effekt: Jeder der 4 Räume erhält in diesem Beispiel in der Aufheizphase um 25% mehr Energie.

Anschließend wird der dynamische Abgleich auf Basis der neuen Ventilöffnungen erneut gestartet um etwaige kleinere Unstimmigkeiten der initialen Anpassung auszugleichen.

Fallbeispiel 3 – 4 von 8 Räumen haben Wärmebedarf. Davon 1 Raum aber mit wenig Wärmebedarf.
Die über den statischen hydraulischen Abgleich definierten maximal erlaubten Ventilöffnungen sind z.B.

  • 50% (max. Wärmebedarf, Raum soll schnellstmöglich beheizt werden)
  • 60% (max. Wärmebedarf, Raum soll schnellstmöglich beheizt werden)
  • 70% (max. Wärmebedarf, Raum soll schnellstmöglich beheizt werden)
  • 80% (etwas Wärmebedarf, das Ventil wurde bereits auf 25% zurückgeregelt, weil die Ziel-Rücklauftemperatur bereits erreicht wurde.)
  • 30% (Raum hat keinen Wärmebedarf, Ventil ist aktuell geschlossen)
  • 60% (Raum hat keinen Wärmebedarf, Ventil ist aktuell geschlossen)
  • 20% (Raum hat keinen Wärmebedarf, Ventil ist aktuell geschlossen)
  • 40% (Raum hat keinen Wärmebedarf, Ventil ist aktuell geschlossen)

Ziel ist nun, die Ventile der 3 Räume mit max. Wärmebedarf maximal möglich zu öffnen und dabei gleichzeitig Raum 4 noch genau so viel Wärmeenergie zu geben, damit die Ziel-Rücklauftemperatur gehalten wird.

Das Ventil mit der größten im statischen Abgleich ermittelten Öffnung ist nach wie vor Raum 4. Die reale Öffnung ist jedoch 25%. Dadurch wird Raum 3 zum maßgeblichen Raum für die Maximalöffnung und wird auf 100% gesetzt. Die Ventilöffnung von Raum 3 wurde demnach um 42,8% erhöht. Die anderen Räume werden um den gleichen Wert (+25%) angeglichen. Daraus ergibt sich nun:

  • 50% * 1,428 = 71,4%
  • 60% * 1,428 = 85,68%
  • 70% * 1,428 = 100%
  • 25% * 1,428 –> 35,7%

Effekt: Die 3 Räume die maximal beheizt werden sollen, erhält in diesem Beispiel in der Aufheizphase um 42% mehr Energie. Raum 4 wird gerade so versorgt, dass er die Ziel-Rücklauftemperatur halten kann.

Schlussendlich sorgt Smart-Heat-OS durch die Maximaldurchfluss-Regelung

1. für die maximal möglichen Ventilöffnungen und gleicht

2. das Gesamtsystem immer auf die aktuelle Situation ab.

Die Auswirkungen dieser Funktion sind enorm, da sich in nahezu jeder Betriebssituation eine deutliche Verbesserungen des Regelverhaltens ergibt. Unsere Beobachtungen haben ergeben, dass Ziel-Rücklauftemperaturen durch die Maximaldurchfluss-Regelung teilweise bis zu 5 x schneller erreicht werden. Die Vorlauftemperatur kann deutlich niedriger gestellt werden (niedrigere Temperatur aber z.B. doppelte Durchflussmenge), was bei vielen Wärmeerzeugern zu einem effizienteren Betrieb führt (z.B. bei Wärmepumpen).

Schritt 3: Regelbetrieb mit Deep-Learning

Das beschriebene Plugin “hydraulischer Abgleich” übergibt in der Folge laufend die maximal erlaubte Öffnung jeder Heizschleife an den KI-Regelalgorithmus für Fußbodenheizungen.

Dieser analysiert mit Deep-Learning Methoden die Verläufe der Raum- und Rücklauftemperaturen und errechnet daraus unter Berücksichtigung von Wettervorhersage-Daten zu jedem Zeitpunkt die optimale Fußbodentemperatur. Entsprechend dem Ergebnis wird dann die tatsächliche Öffnung jedes Stellantriebs eingestellt.

> weitere Infos

Vergleich „Floor-Gateway SMART“ und „Floor-Gateway PRO“

Fußbodenheizungssteuerung „Floor-Gateway SMART“

Der hydraulische Abgleich wird manuell eingeregelt, in dem Durchflussmengen in den Heizschleifen mit zu hoher Temperatur begrenzt werden. Das Verfahren ist manuell, jedoch sehr einfach und wurde bereits tausendfach durchgeführt.

Fußbodenheizungssteuerung „Floor-Gateway PRO“

Der hydraulische Abgleich erfolgt vollautomatisch über das Software-Modul “automatischer hydraulischer Abgleich”. Durch dynamische Anpassung und die Maximaldurchfluss-Anpassung wird eine qualitativ nochmals deutlich hochwertigere Regelqualität erreicht.

Wir lieben es Smart-Heat-OS weiterzuentwickeln!

Wir bei Controme entwickeln mit viel Begeisterung und Leidenschaft die fortschrittlichste Heizungssteuerung. Zusammen freuen wir uns jeden Tag, Controme gemeinsam für Sie weiterzuentwickeln und noch besser zu machen. Es ist unsere Essenz, ein dauerhaft hohes Innovationstempo zu fahren! Updates sind immer kostenlos und können ganz einfach per Klick auf Ihren Miniserver geladen werden.