Elektrische Fußbodenheizung regeln

Grundlegendes

Bei einer elektrischen Fußbodenheizung (für die Einarbeitung in den Fliesenkleber bei Fliesenbelag, als trocken verlegte Alu-Matte unter Parkett/Laminat, oder als Heizdraht) ist nicht nur die Raumtemperatur zu beachten, sondern auch die Bodentemperatur. Bei den im Handel angebotenen Heizmatten-Sets wird deswegen ein Raumthermostat mitgeliefert, das nicht nur die Raumtemperatur misst, sondern auch die Bodentemperatur, und entsprechend vor Überschreitung der maximalen Bodentemperatur abschaltet.

Insbesondere hängt es auch von der Auslegung der Leistung der elektrischen Fußbodenheizung ab: Als Zusatzheizung ausgelegte Matten mit 60-80W/m² können keine so hohe Temperatur erreichen wie Matten mit 150-200W/m².

Um die Regelung der Heizmatten mit Loxone-Bausteinen abzubilden, reicht ein Intelligente Raumregelung (in Folge: IRR) alleine nicht aus (dieser berücksichtigt ausschließlich die Raumtemperatur). Es könnte die maximale Bodentemperatur überschritten werden (je nach Belag meist ca. 30-35°C). Hier unbedingt den Angaben des Matten-Herstellers und des Bodenbelags-Herstellers beachten.


Schutzeinrichtungen

Der Artikel geht nicht auf Schutzeinrichtungen ein (elektrischer Schutz, Brandschutz,...). Bitte alles nach den Vorschriften ausführen.

Mögliche Umsetzungen in der Loxone Config

Ganz einfache Umsetzung (insbesondere Zusatzheizung)

  • Ein IRR wird verwendet, um ein PWM-Signal zur Ansteuerung der Heizmatte zu erzeugen
  • Ein Schwellwertschalter schaltet die Zeitmatte ab, wenn eine festgelegte Maximaltemperatur erreicht ist


Vorteile

  • Ganz einfach aufgebaut

Nachteile

  • Der Boden wird - sofern die Leistung der Heizmatten das hergibt - immer an der eingestellten Maximaltemperatur (Schwellwertschalter Voff) gefahren.


Außengeführte Bodentemperatur für einen Raum

Im oberen Beispiel wird mittels des Schwellwertschalters lediglich die Maximaltemperatur begrenzt.

Im Grunde kann man die elektrische Fußbodenheizung aber auch ansteuern wie eine normale, Außentemperatur-geführte Fußbodenheizung. Dabei wird mittels Außentemperatur die "Vorlauftemperatur" ermittelt, die bei der elektrischen Heizung gleichbedeutend zur Bodentemperatur ist.

Vorteile

  • Immer noch relativ einfach
  • "Heizkurve"-Baustein ermittelt außengeführt die "Vorlauftemperatur" für den Bodenfühler, den wir als Maximaltemperatur im "Differenzschwellwertschalter" setzen.
  • Die "Boost"-Funktionen des IRR werden "mitgenommen" (z.B. Anhebung der Soll-Temperatur während des Aufheizens)
  • Durch Differenzschwellwertschalter gibt es eine Hysterese (Eingang D z.B. -0,5°)
  • Durch das "Deckeln" mit dem Differenzschwellwertschalter heißt das System schnell auf (für "trockene" Verlegung wahrscheinlich gut geeignet)

Nachteile

  • Der "Heizkurve"-Baustein berechnet die Kurve für einen einzelnen Raum, d.h. für jeden Raum braucht es einen "Heizkurve"-Baustein (oder Logiken zum Mittelwert bilden mehrerer Räume etc.)
  • Zur gewünschten Bodentemperatur wird nicht hin-geregelt, sondern bei Erreichen von Tmax dort einfach "abgeschaltet" → das kann zu einem gewissen Überschwingen von Tmax führen (für im Fliesenkleber eingebettete Matten wahrscheinlich schlechter geeignet)

Außengeführte Bodentemperatur mit Raum- und Boden-Regler für mehrere Räume

Das ist ein ENTWURF. Ich weiß nicht, ob das sinnvoll funktioniert, oder überhaupt sinnvoll ist.

  • Die Intelligente Temperatursteuerung wird nur einmal benötigt. Alle "elektrischen" IRR sind dieser ITS zugeordnet.
  • Die Gruppe Heizungsmischer-Pulsweitenmodulator-IRR wird pro Raum benötigt.
  • Die Periodendauer von Heizungsmischer, Pulsweitengenerator und IRR müssen gleich sein.

Der Heizungsmischer regelt die Fußbodentemperatur auf die Vorlauftemperatur der ITS aus. 

Der Analogwert 0-10V des Heizungsmischers wird mittels Pulsweitenmodulator wieder in ein EIN-AUS-Signal umgewandelt.

Der IRR regelt auf die SOLL-Temperatur aus - es ist PWM-Ausgang in dessen Eigenschaften gesetzt.

Nur wenn Pulsweitengenerator UND ITS ein EIN ausgeben, wird das Relais aktiviert. Damit alle genutzen PWM's gleich sind, muss die Periodendauer gleichgesetzt sein.E