Die folgenden Abschnitte erklären Details der Regelalgorithmen. Man kann sie leichter nachvollziehen, wenn man sich das Hydraulikschema und die Gesamtübersicht des Steuerprogramms daneben legt (PDF oder TAPPS2).
Der Abbrand des Kaminofens wird nicht aktiv gesteuert sondern ergibt sich einfach aus der nachgelegten Holzmenge. Die Steuerlogik dient vielmehr dazu, die beim Abbrand freigesetzte Wärmeenergie möglichst effektiv in den Pufferspeicher einzulagern. Dazu wird uuml;ber einen Mischer erwärmtes Wasser aus dem Kreislauf des Kaminofens abgezogen, in den Pufferspeicher eingespeist und zugleich kühleres Wasser aus dem Puffer in den Kaminkreislauf geleitet.
Im Kaminkreislauf zirkuliert dabei relativ heißes Wasser, so dass der im Ofeneinsatz eingebaute Wärmetauscher bei relativ hoher Temperatur betrieben wird. Dies beugt übermäßiger Rußablagerung auf dem Wärmetauscher vor, die die Wärmeübertragung behindern und so den Wirkungsgrad verschlechtern würde.
Der Kaminkreislauf wird aktiviert, sobald der Vergleich KaminAktiv einen Temperaturanstieg im Wärmetauschersensor S11 über eine feste Schwelle von 60°C detektiert. Die Umwälzpumpe A6 im Kaminkreislauf wird daraufhin mit konstanter Drehzahl eingeschaltet und die Mischerregelung MischKamin freigegeben. Das Wasser im Kaminkreislauf wird nun zunächst im geschlossenen Kreislauf umgepumpt (Mischer geschlossen) und aufgeheizt. Damit es in den Pufferspeicher eingespeist werden kann, muss es mindestens eine Temperatur erreichen, die größer als THeizungsunterstützung ist. Die Analogfunktion MAX(An)4 begrenzt dabei die Solltemperatur im Kaminkreislauf nach unten auf ca. 70°C und gibt diese Temperatur an die Mischerregelfunktion MischKamin weiter. Diese regelt dann die Temperatur des zum Wärmetauscher fliessenden Wassers (S3) durch Öffnen oder Schließen des Mischers A10/A11. Steigt diese Temperatur an, so wird der Mischer geöffnet und kühles Wasser aus dem Puffer in den Kaminkreislauf gemischt. Gleichzeitig wird dabei heißes Wasser aus dem Kaminkreislauf abgezogen und in den Puffer geleitet. Der Wärmemengenzähler S14/S15 misst die dabei eingespeiste Leistung. Der Mischer arbeitet hier also im inversen Modus, anders als z. B. der Mischer für Heizkreisläufe, da in diesem Fall ja der Kaminofen die Wärmequelle und der Pufferspeicher die Wärmesenke darstellen.
Die Referenztemperatur für die Heizungsunterstützung wird an mehreren Stellen in der Regelung als Eingangsgröße verwendet. Sie berechnet sich nach folgendem Algorithmus:
Demnach ist THeizungsunterstützung=Min(TPuffer-Mitte,Max(TPuffer-Unten,TVorlauf-FBH-Soll)), was folgende Wirkung auf die Regelung hat:
Gastherme, Solaranlage und Kaminofen werden durch die UVR1611 unabhängig voneinander gesteuert, so dass normalerweise ein Parallelbetrieb erfolgt. Es besteht allerdings eine mittelbare Wechselwirkung über die Temperaturen in der Anlage, die sich beim Betrieb der Systeme ändern und an anderer Stelle wieder als Steuer- oder Führungsgrößßen herangezogen werden. In der Praxis zeigen sich allerdings Situationen, in denen dieses automatische Zusammenspiel der Teilsysteme noch optimiert werden kann:
Zur Behandlung dieser Spezialfälle habe ich vor die auf diesen Seiten beschriebenen Regelalgorithmen eine Logik gesetzt, die die Freigaben von Fußbodenheizung und Gastherme steuert. Eventuelle Sperren aus diesen Bedingungen wirken nur auf den Betrieb der Gastherme. Solaranlage und Kaminofen bleiben unbeeinträchtigt, weil wir zum einen Sonnenenergie einsammeln wollen, wann immer dies möglich ist und zum anderen der Kaminofen ohnehin nicht nach bestimmten Regeln beheizt und nachgeschürt wird.
Die erstgenannten Punkte können durch einfache Abfrage von Bedingungen in der Steuerung umgesetzt werden. Die Sonne-Wolken-Problematik erfordert allerdings eine Analyse des Tastverhältnisses (Duty-Cycle) der Solarleistung, denn an einem wolkigen Tag mit nur kurzen sonnigen Abschnitten soll der Gasbrenner kontinuierlich betrieben werden, während an einem sonnigen Tag mit einzelnen Wolken der Gasbrenner abgeschaltet bleiben soll.
Wir ermitteln dieses Tastverhältnis durch eine zeitliche Mittelung der Pumpendrehzahl im Sekundärkreislauf der Solaranlage mit der Analogfunktion FILTER1. Die Drehzahl ist größer als 0, solange die Anlage in Betrieb ist und gleich 0, wenn die Solaranlage nicht arbeitet, so dass der zeitliche Mittelwert ein Maß dafür ist, wie oft und mit welcher Leistung die Solaranlage im Mittelungszeitraum (20 - 30 min) in Betrieb war. Mit dem Vergleich VERGL1 vergleichen wir diese gemittelte Drehzahl mit einem festen Wert. Liegt sie über diesem Wert, so gehen wir von einem stabilen Solarertrag aus, also einem sonnigen Tag mit einzelnen Wolken, liegt er darunter, so haben wir es nur mit einzelnen kurzen sonnigen Abschnitten bei ansonsten bedecktem Himmel zu tun. Diese Analyse führen wir für den Warmwassermodus und den Heizungsmodus der Solaranlage getrennt aus.
Es sei darauf hingewiesen, dass der Mittelwert neben der reinen Einschaltzeit über die Drehzahl auch die eingestrahlte Leistung berücksichtigt. Würde man nur die reine mittlere Einschaltzeit berechnen wollen, so müsste der Filter am Eingang den Digitalwert des Einschaltzustands verarbeiten, was allerdings auf Grund eines Fehlers in der Firmware der UVR1611 (zu dessen Behebung sich die Herstellerfirma derzeit leider nicht in der Lage sieht, Stand 21.12.12) zu falschen Ergebnissen führt.
Die übrigen Spezialfälle bilden wir durch Logikbausteine ab: