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).
Unsere Fußbodenheizung wird durch ein Funktionsmodul Heizkreisregler FBHEIZ der UVR1611 gesteuert. Die Vorlauftemperatur wird dabei über einen Mischer A8/A9 geregelt, der warmes Wasser in den Heizkreis mischt und so die Vorlauftemperatur auf ihrem Sollwert hält. Wärmequelle ist dabei der Pufferspeicher oder die Gasbrennwerttherme, falls der Puffer leer ist. Der Heizkreisregler FBHEIZ bekommt zudem die Aussentemperatur S 12, um über die Heizkennlinie die Vorlaufsolltemperatur zu berechnen. Zusätzlich wird die Heizkreispumpe A 7 geschaltet. Diese passt ihre Leistung selbständig an die Erfordernisse an.
Die Funktion Anforderung Heizung HZ_ANF prüft, ob die Heizung aus dem Pufferspeicher als Wärmequelle betrieben werden kann (S 6) oder ob die Gastherme aktiviert werden muss. Dazu wird der aktuelle Wert der Vorlauftemperatur S 10 mit dem Sollwert verglichen, der vom Heizkreisregler FBHEIZ errechnet wurde. Der Gasbrenner wird angefordert, wenn die Vorlauftemperatur S 10 deutlich unter ihren Sollwert absinkt, der Wärmebedarf also nicht mehr aus dem Puffer gedeckt werden kann. Als Abschalttemperatur dient die Temperatur in der Mitte des Puffers S 6, denn aus diesem Bereich wird die Wärme für den Heizbetrieb bezogen. Zusätzlich ist in diesem Modul noch eine geringfügige Unterdeckung konfiguriert. Dies fördert die Stabilität des Systems, weil kurzzeitige Temperaturschwankungen der Puffermitte (z.B. durch Strömungseffekte oder Schalten von Pumpen oder Ventilen der Solaranlage) nicht sofort zu einer Anforderung der Gastherme führen. In Kombination mit den Schaltschwellen ist es auf diese Weise auch möglich, den Pufferspeicher bis auf einige Grad unterhalb der Vorlaufsolltemperatur zu leeren bevor der Brenner aktiviert wird.
Die Leistungssteuerung der Gastherme erfolgt über ein 0-10V-Signal A 15, das von der PID-Regelung Brenner1 erzeugt wird. Der Regler wird als Differenzregler betrieben, wobei die Vorlauf-Solltemperatur den größeren und die tatsächliche Vorlauftemperatur S 10 den kleineren Wert der Differenzbildung bestimmen. Steuergröße ist die tats&amul;chliche Vorlauftemperatur S 10, wobei für die Differenz ein kleiner positiver Wert (ca. 0.5°C) eingestellt ist. Damit wird die Leistung der Gasbrennwerttherme A 15 so geregelt, dass die tatsächliche Vorlauftemperatur S 10 geringfügig unter der errechneten Vorlaufsolltemperatur liegt. Die Heizkurve im Heizkreisregler FBHEIZ wurde um diese Differenz nach oben verschoben, so dass die Heizung mit der korrekten Vorlauftemperatur betrieben wird.
Dieser Trick ist auf Grund des Hydraulikschemas notwendig, denn die Vorlauftemperatur wird sowohl von der Stellung des Mischers A8/A9 beeinflusst, geregelt vom Heizkreisregler FBHEIZ, als auch von der Temperatur S 9 auf der Zuführungsleitung , geregelt von der PID-Regelung Brenner1 wenn der Gasbrenner aktiv ist. Somit wirken zwei unabhängig gesteuerte Regelgrößßen auf dieselbe Steuergröße S 10, was zu unerwünschtem Regelverhalten führen kann. Durch die unterschiedlichen Sollwerte der beiden Regelungen wird jedoch eine Priorisierung der beiden Regelungen erreicht, was zu folgendem erwünschten Verhalten führt:
Durch die Timerfunktion VERZG1 wird die Freigabe der PID-Regelung Brenner1 um einige Minuten verzögert, während die Anforderung selbst direkt in die Analogfunktion Max(An)3 geleitet wird. Dies bewirkt, dass der Brenner mit minimaler Leistung an der Untergenze seines Modulationsbereichs gestartet wird und seine Leistung (A 15) erst nach Ablauf einiger Minuten auf den erforderlichen Wert hochgeregelt wird. Da die Zuführungsleitungen und der Brenner selbst beim Start noch kalt sind, dauert es eine gewisse Zeit, bis die Wärme im Heizkreislauf ankommt. Würde die PID-Regelung gleichzeitig mit dem Brennerstart aktiviert, so würde sie die Brennerleistung unnötig stark hochregeln und eine Leistungsspitze erzeugen.
Warmwasser wird über eine Frischwasserstation erzeugt. Die dazu nötige Wärmemenge wird dem oberen Teil des Pufferspeichers entnommen, der deshalb auf Warmwassertemperatur gehalten wird. Dies erfolgt soweit möglich über die Solaranlage. Wenn deren Leistung nicht ausreicht, dann wird erfolgt die Erwärmung dieses Pufferbereiches über die Gastherme.
Der Einsatz des Gasbrenners erfolgt nach einem ähnlichen Algorithmus wie bei der Fußbodenheizung, der Sollwert ist hier allerdings fest vorgegeben und unabhängig von der Außentemperatur. Über die Anforderung WW_ANF wird geprüft, ob der Puffer oben (S 7) eine ausreichende Temperatur besitzt. Wenn nicht, dann wird der Brenner A 15 gestartet und über die PID-Regelung Brenner2 so geregelt, dass die Wassertemperatur am Ausgang der Gastherme S 9 den effektiven Sollwert der Warmwassertemperatur erreicht. Das Wasser wird also nicht stärker erwärmt als erforderlich und der Brennwerteffekt wird besser ausgenutzt. Weil das von der Therme erwärmte Wasser oben in den Puffer eingespeist wird, verschiebt sich im Verlauf des Vorgangs die Schichtung im Puffer nach unten. Das zur Therme strömende und von dieser erhitzte Speicherwasser wird also zunehmend wärmer, weshalb die Leistung der Gastherme geregelt und im Verlauf des Vorgangs zurückgenommen werden muss.
Damit für die Warmwasserbereitung nur ein möglichst geringes Wasservolumen aufgeheizt werden muss, werden über die beidem Umschaltventile A 3 und A 5 Vor- und Rücklauf der Gastherme in den oberen Pufferbereich verlegt. Diese zieht daher Speicherwasser vom unteren Ende des Warmwasserbereichs im Puffer an und speist es nach Erwärmung von oben in den Puffer ein. Die Umschaltventile werden über thermische Stellmotoren geschaltet, so dass der Umschaltvorgang erst mit einer Verzögerung erfolgt. Die einzelnen Funktionen bewirken folgendes Schaltverhalten: