Terminverzeichnis

Terminverzeichnis
Analogthermostat
Einfach gesagt – das Analogthermostat ist nicht programmierbar. Die Auswertung der
Messwerte und der Schaltung kann auf unterschiedliche Weise erfolgen – es kann sich
um Membranthermostate, Bimetallthermostate oder auch elektronische Thermostate
handeln – das Fundament bleibt doch dasselbe: das Thermostat ist nicht
programmierbar. Der Benutzer des Thermostates stellt den Sollwert (Temperatur) ein
und für jede weitere Änderung ist wieder ein Eingriff des Benutzers nötig. Einige
Analogthermostate können doch mit der Funktion Temperaturdämpfung dotiert sein, die
die Programmierung in beschränktem Maß ersetzen kann – s. Temperaturdämpfung.
Gemäß dem Thermostatentyp kann die Kontaktgabe mittels einer Kontrollleuchte
signalisiert werden.
Digitalthermostat (programmierbar)
Die Digitalthermostate ermöglichen automatische Einschaltung und Ausschaltung des
Heizsystems und gleichzeitig ermöglichen sie, während des Tages die Temperatur des
beheizten Raums (auf dem beheizten Fußboden) auf solchen Werten zu halten, die für
Sie in jeweiliger Zeit die besten sind. Die einzelnen Thermostate unterscheiden sich
dadurch, wie viel Male pro Tag sie diese Temperatur ändern können (Zahl der
Temperaturänderungen), ob es möglich ist, für jede Änderung eine andere Temperatur
einzustellen, oder ob das Thermostat nur zwischen zwei voreingestellten Temperaturen
umschaltet, usw. Die Thermostate können mit weiteren Funktionen dotiert sein, z.B.
PARTY Modus, URLAUB Modus oder z.B. Betriebsstundenzähler. Bei der Auswahl des
Thermostates ist es zu berücksichtigen, von wem das Thermostat bedient wird
und zu welchem Zweck es dienen wird. Einige Thermostate bieten eine wirklich breite
Skala an Einstellungsmöglichkeiten, was aber durch mehr komplizierte Bedienung
begleitet ist. Ein unrichtig eingestelltes Thermostat kann die Betriebsparameter der
ganzen Anwendung entwerten.
Zentralregelung
Der Termin Zentralregelung wird sehr oft mit dem bei Warmwassersysteme mit
Gaskessel verwendeten System verbunden, wann ein programmierbares
Wandthermostat im Wohnraum angebracht ist, das die Temperatur überwacht und
Gaskessel ein- oder ausschaltet. Das ganze Objekt wird dann gemäß diesem einzigen
Zimmer beheizt. Für heutige Bedürfnisse ist dieses System schon veraltet und seine
Parameter sind unausreichend. Bei der elektrischen Heizung versteht man unter
derZentralregelung die Programmierung und Steuerung der Temperaturen in einzelnen
Zimmern aus einem Ort (zentral), für jedes Zimmer ist es doch möglich ein völlig
individuelles Regime einzustellen, also wann und auf welche Temperatur das Zimmer
beheizt sein soll. Gewöhnlich ermöglichen die Zentralregelungssysteme der elektrischen
Heizung auch den Anschluss an den Hauscomputer, auf dem jeweilige Software
installiert ist. Dadurch wird der Bedienungskomfort bedeutend erhöht und vereinfacht, es
ist möglich die aktuellen Temperaturen im Objekt on-line zu überwachen, in
voreingestelltes Programm operativ einzugreifen und auch die Betriebsstunden zu
überwachen und zählen.
Temperaturdämpfung
Die Temperaturdämpfung ist die Funktion, bei der das Analogthermostat - bei dem
Signal aus einem externen Regelelement (s. Regler für Dämpfungssteuerung) - die
Solltemperatur (eingestellte Temperatur) um den voraus definierten Wert (gewöhnlich
5K) – ohne Eingriff des Benutzers – erniedrigt. Z.B. wenn das Thermostat so eingestellt
ist, dass es die Raumtemperatur von 22°C hält, erniedrigt es nach der Annahme des
Signals aus dem Temperaturdämpfungsregler die Raumtemperatur um 5K also an 17°C.
Bei weiterem Signal kehrt die Temperatur wieder zu 22°C zurück. Achtung: damit diese
Funktion verwendet sein kann, sind die Thermostate mit einem geeigneten
Temperaturdämpfungsregler zu kombinieren. Ein Temperaturdämpfungsregler kann
mehrere Analogthermostate gleichzeitig steuern. Die Funktion der Temperaturdämpfung
wird nur bei den Analogthermostaten verwendet, bei den Digitalthermostaten sind die
Temperaturänderungen direkt im Thermostat zu programmieren.
Temperaturdämpfung – wie sie funktioniert?
Die Thermostate verwenden zur Temperaturmessung die sog. Thermistore. Es handelt
sich um einen kleinen Bestandteil, der seinen Widerstand bei steigender Temperatur
ändert. Zum Beispiel bei dem Fußbodenfühler ist der Thermistor in einem
Kunststoffendstück am Ende des Fühlers versteckt. Im Thermostat ist gespeichert,
welche Widerstandswerte den konkreten Temperaturen entsprechen (sog. Charakteristik
des Fühlers) und das Thermostat „erkennt“ danach, welche Temperatur herrscht. Falls
das Thermostat mit der Funktion Temperaturdämpfung ausgestattet ist, ist ein weiterer
Widerstand in den Kreis des Fühlers zugegeben. Bei dem Signal aus dem
Dämpfungsregler beginnt das Signal aus dem Temperaturfühler diesen Widerstand zu
passieren. Der Widerstandswert, der jetzt vom Regler gemessen wird, ist höher und der
Regler „denkt“, dass er eine höhere Temperatur gemessen hat, als jene, die im
Zimmer (Fußboden) wirklich herrscht.
Schaltkontakt
Bei dem Schaltkontakt des Thermostates wird der Wert in Ampere angegeben; dieser
Wert bezeichnet, wie viel Strom durch den Kontakt strömen kann. Falls dieser Wert
überschritten wird, werden die Kontakte heiß; bei der Schaltung (Annährung der
Kontakte) entsteht dann eine Entladung (der Kontakt funkelt), was zu Kontaktabbrand
und dann auch zu vollständiger Unterbrechung des Schaltkontakts führt.
Die Durchflussstrommenge kann man mittels folgender Formel feststellen: I=P/U
wo gilt: I ist die Durchflussstrommenge in Ampeer [A], P die Leistungsabnahme des
angeschlossenen Verbrauchsgeräts (Heizung) in Watt [W] und U ist die Netzspannung in
Volt [V].
Bei der Berechnung ist zu berücksichtigen, dass die Netzspannung variieren kann und je
niedriger die Spannung ist (Unterspannung in Netz), desto mehr Strom strömt durch den
Kontakt. Es sollten also nie die Verbrauchsgeräte zu den Kontakten angeschlossen sein,
deren Leistungsabnahme nah dem Höchstwert des Schaltkontakts liegt. Bei den
Raumthermostaten kann die zugelassene Leistungsabnahme des angeschlossenen
Verbrauchsgeräts auch beschränkt sein. Z.B. das Thermostat hat den Schaltkontakt von
16A, was der Leistungsabnahme von ca. 3.500W entspricht; in der Anleitung ist doch
angeführt, dass die höchste zugelassene geschaltete Leistungsabnahme 2.000W
beträgt. Es ist deswegen, dass der Kontakt innerhalb des Thermostates im geschalteten
Zustand heizt und dadurch den integrierten Raumfühler beeinflusst. Das Thermostat
zeigt dann eine höhere Raumtemperatur als jene wirkliche. Bei einigen Thermostaten
befindet sich im Programm ein Algorithmus, in dem möglich ist die Leistung des
angeschlossenen Heizgeräts einzustellen; die Messtemperatur wird dann danach
korrigiert. Trotzdem ist es bei leistungsfähigeren Heizgeräten günstiger, die Schaltung
mittels eines Kraftrelais – sog. Schütz – zu lösen; dadurch werden die Probleme mit der
Messungsgenauigkeit der Raumtemperatur verhindert und auch die Lebensdauer der
Schaltkontakte wird länger.
Programmreserve
Bei den Digitalthermostaten ist es nötig, die Reserve des eingestellten Programms zu
lösen, dass es bei eventuellem kurzzeitigem Stromausfall zu keinem Zurücksetzen des
Thermostates kommt. Gewöhnlich befinden sich im Thermostat Miniaturbatterien oder
Ladungsakkumulatore, alternativ können es auch kleine Kondensatore sein, welche aus
dem Netz geladen werden und bei Stromausfall das eingestellte Programm im Speicher
halten. Während diesen Stromausfällen schalten die Thermostaten gewöhnlich aus und
können nicht bedient sein, damit die Batterien möglichst lange funktionell bleiben. Ein
Problem kann der Satz für direkte Beheizung bei der elektrischen Heizung, wann die
Thermostatspeisung 4x täglich, immer für eine Stunde, unterbrochen wird. Die
Standardbatterien oder Kondensatore sind für diese Frequenz nicht dimensioniert und
ihre Lebensdauer vermindert sich so schnell. Für diese Anwendungen sind deshalb die
Thermostate mit Großraumkondensatoren und dem Speicher EEPROM oder mindestens
mit Lithiumakkumulatoren mehr geeignet. Die zweite Möglichkeit bei dem Satz für direkte
Beheizung ist, die angeschlossene Heizung mittels eines Kraftrelais zu schalten und die
Thermostatspeisung aus dem nicht blockierten (nicht heizenden) Kreis zu lösen.
Gleichzeitig werden dadurch auch die Schaltkontakte geschont – s.Schaltkontakt.
Impulsdauermodulation (PWM) und Fuzzy-Logik
In den Analogthermostaten wird das einfachste Steuerungssystem verwendet – d.h.
Zustand ein/aus. Falls die Solltemperatur auf dem Thermostat eingestellt ist, schaltet das
Thermostat den Schaltkontakt und die Heizung heizt ununterbrochen. Nachdem die
Solltemperatur erreicht ist, schaltet das Thermostat die Heizung aus. Weil aber jedes
Heizsystem eine gewisse Trägheit hat, heizt es noch für eine gewisse Zeit, auch wenn
die Heizung ausgeschaltet ist – dadurch wird das Zimmer überheizt. Aufgrund desselben
Steuerungssystems (ein/aus) können auch die programmierbaren Thermostate arbeiten,
in modernen Typen ist doch schon eine Funktion integriert, mit der die
Regelungsgenauigkeit erhöht wird:
Impulsdauerregelung (PWM) – gerade durch diese Funktion wird die unerwünschte
Überhitzung des Zimmers verhindert. Während die üblichen Thermostate die Heizung
erst dann ausschalten, wann die Solltemperatur erreicht ist, beginnt das Thermostat mit
der PWM Funktion noch vor Erreichung der Solltemperatur zu pulsieren – d.h. es beginnt
die Heizung wechselnd aus- und einzuschalten. Je näher die Temperatur im Zimmer der
Solltemperatur liegt, ändert sich auch die Länge von einzelnen Impulsen – die
Temperatur
im
Zimmer
stabilisiert
sich
so
genau
am
Sollwert.
Fuzzy-Logik – Die mit dieser Funktion ausgestatteten Thermostate werden auch als
„intelligente“ Thermostate oder „selbst lernende“ Thermostate bezeichnet. Vereinfacht
gesagt, handelt es sich darum, dass das Thermostat die Zeit auswertet, welche das
Heizsystem zu Anheizen des Zimmers an Solltemperatur braucht. Schrittweise „lernt“ es
also, dass falls 21°C im Zimmer um 7 Uhr morgens sein sollen und während der Nacht
das Zimmer bis zu 18°C kalt wurde, muss es das Heizsystem schon um 2 Stunden
früher einschalten, damit die Solltemperatur um 7 Uhr erreicht wird. Die Thermostate
ohne diese Funktion schalten um 7 Uhr morgens, wann sie gemäß dem Programm
beginnen sollen, höhere Temperatur im Zimmer zu halten. In der Praxis kommen doch
die Situationen vor, wann der Benutzer einen Eingriff ins Thermostat macht, was bei
üblichem Thermostat zu sofortiger Kontaktgabe oder umgekehrt Kontaktöffnung führt;
bei den Thermostaten mit der Fuzzy-Logik kann es doch einige zehn Sekunden dauern,
bis das Thermostat die Anforderung auswertet und mit seinen „Erfahrungen“ konfrontiert.
Die Situation kann bei dem Benutzer zu falscher Vermutung führen, dass das
Thermostat nicht richtig arbeitet.
Betriebsmoden
Bei den Thermostaten sind die sog. Betriebsmoden angeführt, in denen das Thermostat
funktionieren kann – Raumtemperatur / Fußboden- + Raumtemperatur / nur
Fußbodentemperatur. Der Modus „Raumtemperatur“ ist für die Konvektionsheizung
und Strahlungsheizung bestimmt, also für die Systeme, bei denen nicht nötig ist, die
Fußbodentemperatur zu überwachen. Der Modus „Fußboden- + Raumtemperatur“ ist
für die Fußbodenheizung – das Thermostat überwacht die Raum- sowie
Fußbodentemperatur. In diesem Modus hat die Raumtemperatur größere Priorität – d.h.
falls die Solltemperatur im Zimmer erreicht ist, schaltet die Fußbodenheizung aus, auch
wenn der Fußboden kalt ist. Der Fußbodenfühler hat hier die Funktion eines sog.
Beschränkungsfühlers – er verhindert die Überhitzung des Fußbodens. Der Modus „nur
Fußbodentemperatur“ ist für zusätzliche Fußbodenheizung bestimmt (manchmal wird
sie auch Komfortheizung des Fußbodens genannt). In diesem Modus misst das
Thermostat die Raumtemperatur nicht, er überwacht nur die Fußbodentemperatur und
hält sie am Sollwert. Der Fußboden wird also warm sein, auch wenn das Zimmer durch
eine andere Wärmequelle beheizt wird – im äußersten Fall kann es also zur Überhitzung
des Zimmers kommen.
Zahl der Temperaturänderungen
Bei den Digitalthermostaten wird gewöhnlich die sog. Zahl der Temperaturänderungen
angeführt. Es handelt sich um die Zahl der Zeitangaben, zu denen es möglich ist, eine
Temperaturänderung zu programmieren. Z.B. wenn das Thermostat so programmiert ist,
dass es um 7 Uhr morgens im Zimmer zu heizen beginnen und die Temperatur von 22°C
erreichen soll, handelt es sich um die erste Temperaturänderung. Falls es dann um 9
Uhr die Temperatur an 18°C vermindern soll, handelt es sich schon um die zweite
Temperaturänderung. Die Temperaturänderung ist also eine programmierte Zeitangabe,
zu der die Temperatur geändert sein soll.
Wochen- und Tagesprogramm
Das Thermostat mit Tagesprogramm ermöglicht, eine beinahe unbeschränkte Zahl der
Temperaturänderungen pro Tag einzustellen – z.B. jede 10 Minuten; dieses Programm
wird aber jedes Tag automatisch wiederholt und es ist nicht möglich, ein anderes
Programm z.B. für Arbeitstage und Wochenenden einzustellen. Dieser Typ wird doch
schon nicht mehr verwendet – ausgenommen spezielle Anwendungen. Demgegenüber,
bei dem Digitalthermostat mit Wochenprogramm ist die Zahl der Temperaturänderung
pro Tag beschränkt – gewöhnlich 4 – 6 Änderungen pro Tag; es ermöglicht doch, dass
diese Änderungen für jedes Tag in der Woche unterschiedlich eingestellt sind oder es
teilt die Woche mindestens in Arbeitstage und Wochenende.
Temperaturhysteresis
Die Temperaturhysteresis kann auch als Temperaturverzögerung bezeichnet sein. Damit
das Thermostat, das eine gewisse Temperatur im Zimmer halten soll, die
angeschlossene Heizung nicht immer schaltet, ist die sog. Temperaturhysteresis bei ihm
eingestellt – d.h. der Wert, um den die Temperatur die eingestellte Grenze
unterschreiten soll, damit das Thermostat wieder schaltet. Falls die Hysteresis des
Thermostates 0,5 K beträgt und das Thermostat an die Temperatur von 21°C eingestellt
ist, wird die Heizung bei Erreichung dieser Solltemperatur ausgeschaltet. Sie wird wieder
eingeschaltet, wenn die Temperatur um 0,5 K senkt, also 20,5°C erreicht. Bei den
meisten Thermostaten ist dieser Wert fest eingestellt, bei anderen kann er aber vom
Benutzer programmiert sein. In der Praxis beträgt die optimale Hystereis 0,5-1 K.
Kleinere Hysteresis hat keinen realen Beitrag und eine höhere kann den Wärmekomfort
und Heizungskomfort negativ beeinflussen.