Homematic IP: Motorische Fußbodenheizungssteuerung

Der Fußbodenheizungsaktor („FALMOT“) für bis zu 12 Heizkreise, die motorischen Stellantriebe und ein breites Spektrum von Wandthermostaten sind Teil der offenen Homematic IP Plattform. Als erster OEM konnte Bosch/Buderus gewonnen werden, der die Lösung bereits auf seinem Messestand bei der ISH 2019 in Frankfurt/Main präsentiert hat. Die FALMOT kann auf Basis der gleichen – für Homematic IP veröffentlichten – Schnittstellen und Softwarekomponenten integriert werden, was die Arbeit von Softwareherstellern, Systemintegratoren und OEM gleichermaßen erleichtert.

Stand der Technik waren bisher Fußbodenheizungen, bei denen die einzelnen Heizkreise mit sogenannten thermischen Antrieben geregelt werden. Diese werden im Inneren durch Strom erhitzt, wodurch ein Stift im Ventil für die Steuerung des Durchflusses bei wasserbasierten Fußbodenheizungen heruntergedrückt wird. Von den Thermostaten werden die thermischen Antriebe als ON/OFF-Steller mit einer Pulsbreitenmodulation verwendet. Beispielsweise erfolgt die Regelung der Ventile in einem „Takt“ von 15 Minuten, in dem die Ventile für eine bestimmte Dauer geöffnet und dann für den Rest der Zeit geschlossen werden. Der Stromverbrauch liegt hier bei 1–3 Watt pro Ventil, während des Öffnens 1,5–5 Watt und bei einigen Herstellern sogar noch darüber. Fraunhofer hat für die motorische Fußbodenheizungssteuerung einen Energiebedarf von weniger als 2 KWh, also Stromkosten von weniger als 0,60 Euro gemessen. Und dieser Betrag gilt nicht für einen, sondern 12 Antriebe gleichzeitig.

So wird die Taktung vermieden

Die motorischen Antriebe werden bei der FALMOT stetig geregelt. Das heißt, dass die Ventile mit den Antrieben je nach tatsächlichem Energiebedarf des Raums weiter geöffnet beziehungsweise geschlossen werden. Gegenüber den bisherigen ON/OFF-Steuerungen wird damit die Wärme vom Erzeuger auch permanent abgenommen. Gerade Wärmepumpen erreichen ihre angegebenen Effizienzwerte nicht, wenn sie laufend Ein- und Ausschalten müssen, d. h. wenn sie im getakteten Betrieb laufen. Die Auflösung der motorischen Antriebe beträgt nur 0,8 μm, wodurch selbst in der saisonalen Übergangszeit mit geringeren Durchflussmengen eine Taktung vermieden werden kann.

Thermischer Abgleich mit Algorithmen

Wie auch die Homematic IP Heizkörperthermostate bietet ebenso die FALMOT den Thermischen Abgleich als Innovation. Beim Hydraulischen Abgleich wird bisher versucht, die für den Raum benötigte und vom Heizsystem abgegebene Wärmemenge über einen Abgleich der Durchflussmengen, Vorlauftemperatur und Wasserdruck – daher auch der Name – in Balance zu bringen. Hierfür wird ein theoretischer Tag mit -14 ⁰C angenommen. Bei dem aus den Zeiten rein mechanischer Einzelraumregelungen stammenden Verfahren werden die maximalen Durchflussmengen der Ventile eingestellt, d.h. reduziert, um eine gleichmäßige Erwärmung aller Räume zu erreichen.

Homematic IP nutzt dagegen beim Thermischen Abgleich konsequent die Möglichkeiten moderner Mikrocontroller-basierter Regelalgorithmen, die mechanisch nicht realisierbar wären. Statt eines einfachen P-Reglers wird ein digitaler PID-Regelalgorithmus eingesetzt, der durch ein adaptives, über mehrere Tage wirkendes Regelelement ergänzt wurde.

Vorteil des Thermischen Abgleichs bei Heizkörpern ist, dass er vollkommen automatisch, d. h. ohne Konfiguration erfolgt und kontinuierlich für jeden Tag, mit jeder Temperatur und jedem Wetter ausgeführt wird. Im Vergleich verhält sich der Thermische Abgleich zu dem Hydraulischen Abgleich am Heizkörper, wie eine moderne Einspritzanlage beim Auto mit einem mechanisch geregelten Vergaser.

Smart Home – sobald der Kunde es wünscht

Mit der Funktechnik von Homematic IP lassen sich Fußbodenheizungslösungen kostengünstig realisieren, da Vorgänge wie Schlitze stemmen und Kabel ziehen nicht mehr nötig sind. Auf der Baustelle ist eine Inbetriebnahme der Geräte ohne Internetverbindung oder Zentrale und somit ein „Stand-alone-Betrieb“ möglich.

FALMOT und Wandthermostate lassen sich zu jedem beliebigen Zeitpunkt in die Homematic IP Plattform integrieren. Dazu ist ein Homematic IP Access Point („HAP“) nötig, an den die Produkte angelernt werden. Die Konfiguration erfolgt über das Smartphone. Damit lassen sich Heizprofile oder Urlaubszeiten eingeben. Für die Nutzung der Smartphone-Apps und der Homematic IP Cloud fallen keine weiteren Gebühren an und die Nutzung erfolgt anonym. Alternativ kann die FALMOT auch mit der CCU3, der Smart-Home-Zentrale für Profis, oder den Zentralen verschiedener OEMs verwendet und somit lokal im Heimnetzwerk gesteuert werden.

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