Der Heizungsmischer wird in der Regel verwendet, wenn die Energiequelle (z.B. Gasheizung) die Wärme nicht direkt an die Abnehmer (z.B. Fußbodenheizung) übergibt, sondern über einen Puffer die Wärme bezogen wird. Der (physikalische) Mischer ist dafür verantwortlich, die gewünschte Vorlauftemperatur bereitzustellen. Er mischt dazu das heiße Wasser mit dem eigenen Rücklauf im richtigen Verhältnis. Der Heizungsmischer-Baustein ist für die Ausregelung des Mischers zuständig.
Am Eingang T wird dazu die gewünschte Vorlauftemperatur angeschlossen. Diese kommt vom Baustein Intelligente Temperatursteuerung, welche die SOLL-Vorlauftemperatur insbesondere aufgrund der Außentemperatur berechnet.
Am Eingang AI wird die aktuell gemessene Vorlauftemperatur angeschlossen. Der Fühler wird am Zulauf zum Heizkreisverteiler, nach Mischer und Pumpe, platziert.
Um den Mischer zu bewegen, kann entweder ein Mischer mit 0-10V Eingang verwendet werden (Anschluss AQ), oder ein Mischer mit einer AUF- und einer ZU-Leitung. Diese werden dann an Qo ("open") und Qc ("close") angeschlossen.
Bei den Parametern ist die Mischerlaufzeit R einzustellen, sowie die Abtastzeit des Reglers S.
Die komplexeste Einstellung sind die Regler-Parameter. Loxone hat den Heizungsmischer-Baustein als PI-Regler implementiert. Dafür ist der Proportional-Anteil (Kp%) sowie der Integral-Anteil (Ki%) zu konfigurieren. Der P-Anteil regelt immer proportional zur Abweichung dagegen, um den Zielwert zu erreichen. Der I-Anteil summiert Regelabweichungen auf, er ist damit "lernfähig". Mit den beiden Parametern stellt man ein, wie stark der Einfluss dieser Anteile auf die Regelwirkung sind.
Dieses Beispiel basiert auf einer Fußbodenheizung. Im Großen und Ganzen kann das auch für Radiatorheizungen verwendet werden. Bei Fußbodenheizungen müssen mehr Aspekte berücksichtigt werden.
Bei allen folgenden Tests immer vorher "Im Miniserver speichern"! Mit der LiveView können die Werte beobachtet werden.
Kontrolliere die Richtung der Fahrt!
Für die Verwendung von Qo und Qc wird die Laufzeit des Mischers benötigt. Die Ansteuerung der Auslenkung wird vom Baustein über die Laufzeit berechnet.
Die Zeit entweder aus der Dokumentation des Mischers entnehmen, oder ausmessen:
Die Abtastzeit bestimmt, in welchem Intervall der Regler die Temperatur übernimmt und eine Mischerfahrt durchführt. Wichtig ist, zum Zeitpunkt des nächsten Intervalls eine vorherige Mischeränderung bereits beim Temperaturfühler angekommen ist.
Einflüsse auf die minimale Abtastzeit:
Grundsätzlich ist das Ziel, eine möglichst lange Abtastzeit zu haben, jedoch ausreichend schnell die Zieltemperatur zu erreichen. Je länger die Abtastzeit ist, desto weniger Mischerbewegungen und Relais-Schaltzyklen gibt es (Beispiel: Heizperiode 6 Monate, Pumpenlaufzeit durchschnittlich 18 Stunden pro Tag, ergibt bei einer Abtastzeit von 60 Sekunden potentiell 194.000 Mischerbewegungen und Relais-Schaltzyklen im Jahr! Bei 120 Sekunden nur die Hälfte!).
Ist die Abtastzeit zu kurz eingestellt, wird das zu unkontrollierbarem Schwingen des Regelkreises führen.
Minimale Abtastzeit ermitteln
Das muss nicht auf die Sekunde genau sein. Es liefert einen Anhaltspunkt für die minimale Abtastzeit.
Fürs weitere Testen kannst du 1 Minute einstellen, für den Live-Betrieb ist ein guter Wert für die Abtastzeit sind 2 bis 3 Minuten. Sowohl für Tests als auch "Live" mindestens die oben ermittelte Zeit.
In der Intelligenten Temperatursteuerung folgendes durchführen:
Die Einschaltschwelle gibt an, wie viel mindestens ein Thermostatventil der Heizkreise geöffnet sein muss, damit die ITS die Pumpe freigibt. Meine Empfehlung für Str ist 30% (Standard: 20%).
Wenn kein einziges Ventil weit genug geöffnet ist, dass ein Durchfluss entstehen kann (oder der Durchfluss sehr gering ist), drückt die Pumpe ins "Nichts", außerdem erreicht das Wasser den Temperaturfühler sehr spät → Unkontrollierbares Schwingen des Heizungsmischer-Reglers.
Die Komponenten nach dem Mischer haben in der Regel eine oder zwei Temperaturlimits (maximale Betriebstemperatur, kurzzeitig maximale Betriebstemperatur). Das betrifft insbesondere die Fußbodenheizungsrohre, aber ggf. auch den Heizkreisverteiler und in weiterer Folge auch den Estrich und den Bodenbelag.
(Beispiel meiner FBH-Rohre)
Diese Temperaturen sollten niemals überschritten werden. Wenn das Heizsystem (z.B. Holz- oder Solarpuffer) diese Temperaturen überschreiten können, sollte man einen Sicherheitsmechanismus einbauen, der eine außerordentliche Überschreitung verhindert.
Zusätzlich zu der nachfolgend beschriebenen Softwarelösung, kann es sinnvoll sein, ein Anlegethermostat (Temperaturbegrenzer) in die Zuleitung der Heizkreispumpe "einzuschleifen". Der Anlegethermostat wird nach dem Vorlaufmischer an das (Vorlauf-)Rohr angebracht, wird eine einstellbare Temperatur überschritten, unterbricht er die Stromversorgung der Heizkreispumpe um Anlageschäden zu vermeiden.
Potentielle Ereignisse, die zu einer Überschreitung führen könnten:
Weil die Sicherheitsbegrenzungen auch immer eine Zeit dauern, bis sie wirksam werden, sollte man die eigenen Limits entsprechend niedriger ansetzen.
In meinem System habe ich dafür eine mehrstufige Sicherheitsbegrenzung eingebaut. Am besten können mehrere Bedingungen in einem Statusbaustein kombiniert werden.
Für die oben gezeigten Rohre (t 60°C, tmax 70°C) habe ich mir folgende eigene Limits gesetzt: Einflussnahme auf die Komponenten bei über 48°C, und Notabschaltung bei über 58°C.
Im Grunde prüfe ich in einem Statusbaustein folgende Bedingungen - die Ausgabe ist ein %-Wert für den Max-Eingang des Heizungsmischers:
Mit dieser Formel berechne ich eine prozentuelle, maximale Auslenkung des Mischers (Max-Eingang):
Formel: (I2/I1)*100+10
Sicherheitstemperatur (48 Grad) dividiert durch die Temperatur von Puffer-Zone 1 (der Zulauf zum Mischer) in Prozent (mal 100), und dazu 10% Reserve.
Die Formel ist eine Annäherung! Sie verhindert nicht gänzlich, dass die Sicherheitstemperatur überschritten wird.
Nicht auf den Bildern ist eine zweite Sicherheitsschaltung:
Wenn die Vorlauftemperatur des Mischers meine zweite Sicherheitstemperatur 58°C überschreitet, wird die Heizkreispumpe abgeschaltet.
Wer sich das antun will, kann sich die trockene Materie des PI-Reglers in der Wikipedia durchlesen: https://de.wikipedia.org/wiki/Regler
Die Reglereinstellung ist von so vielen Faktoren im Heizsystem abhängig, dass es kein absolutes "Rcichtig" oder "Falsch" gibt. Da diese Aussage aber nciemandem weiterhilft, habe ich hier ein paar Konfigurationen getestet und dargestellt.
Je nach Konfiguration kann es zu folgenden Situationen kommen:
Ein leichtes Pendeln (unter +/- 1 Grad) in der normalen Heizphase ist gerade noch akzeptabel, wenn man keine bessere Einstellung findet. Meine Mischer haben im Normalbetrieb eine Abweichung +/- 0,2°C, was normal ist, da sich das Umfeld ständig ändert (Wärme des Zulaufs steigt oder sinkt, Rücklauf des Heizkreises steigt, die Soll-Temperatur ändert sich kontinuierlich, der Durchsatz ändert sich durch öffnende und schließende Ventile...).
Die Einstellung ist eine Prozedur. Nimm dir mehrere Stunden Zeit, oder korrigiere deine Settings zwischendurch immer wieder.
Nur so kannst du sinnvoll beobachten, was dein Mischer macht.
Die Abtastzeit ist bei allen Beispielen 180 Sekunden, d.h. es erfolgt nur alle drei Minuten eine Mischerfahrt.
Wie zu sehen ist, ist die Standardkonfiguration von Loxone wahrscheinlich für Fußbodenheizungen nicht zu gebrauchen. Die Regelstellung (rot) schwankt stark zwischen 2 und 7, und die Vorlauftemperatur (grün) schaukelt sich sogar auf - beim dritten Ausschlag sind das bereits 36°C statt der angeforderten 28°C (orange).
Bei diesem Setup ist der Proportionalanteil geviertelt (0,5 statt 2), d.h. die Abweichung des Reglers wird nur mit einem geringeren Gegensteuern korrigiert.
Der Proportionanteil ist noch etwas geringer, d.h. das Nachregeln ist nochmals "entschleunigt". Auch der Integralanteil ist kleiner (0,01 statt 0,033). Das macht die Regelung "pessimistisch"bzw. sehr langsam, aber gegen Überschwingen sicher.
Die Regelung ist sehr langsam (in meinem Setup sind 11 Intervalle 33 Minuten), jedoch wird ja auch vorher schon - nur weniger - Heißwasser beigemischt. Diese vorsichtige Phase wirkt sich hauptsächlich derart stark aus, wenn die Heizung gerade startet, oder es ungewöhnlich große Änderungen bei den Temperaturen gibt. Läuft die Heizung jedoch, sind die Abweichungen so minimal, dass Stell-Intervalle des Mischers komplett entfallen (weil sich der Stellwert nicht ändert).
Spielt euer Kind auch immer mit dem Heizungsmischer rum? 
