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Heizungsregler: Funktion, Arten und Regelverhalten

Heizungsregler sorgen dafür, dass bestimmte Sollwerte einer Heizung immer eingehalten werden. Dazu werten sie Signale verschiedenster Sensoren aus und geben Anweisungen an Aktoren im Regelkreis. Wir erklären, wie die Bauteile funktionieren und mit welchem Regelverhalten sie auf eingehende Signale reagieren.

Funktionsweise von Heizungsreglern einfach erklärt

Geht es um das Thema Heizung steuern, sind Heizungsregler unabdingbar. Denn sie wirken so auf die Anlage ein, dass sich Sollwerte wie Raumtemperaturen trotz äußerer Einflüsse möglichst genau einstellen. Damit das funktioniert, vergleichen sie einen Sollwert (Führungsgröße) ständig mit einem Istwert (Regelgröße). Tritt eine Regelabweichung auf, ermitteln Regler eine Stellgröße, die diese Abweichung ausgleichen soll. Wichtig ist, dass sie dabei auch das Zeitverhalten des Regelkreises berücksichtigen. Das Regelverhalten muss also immer zu den entsprechenden Einsatzbedingungen passen.

Stetige Heizungsregler und ihr typisches Regelverhalten

Stetige Regler überwachen die Ist-Werte des Regelkreises dauerhaft und greifen ununterbrochen in die Heizungsanlage ein. Typische Arten sind P-, I- und D-Regler, die sich in Ihrem Regelverhalten unterscheiden.

  • Proportional-Regler (P-Regler) verstärken die Regelabweichung lediglich. Sie sind einfach aufgebaut, günstig in der Herstellung und reagieren schnell. Charakteristisch für das Regelverhalten ist jedoch, dass die Regelgröße immer um den Sollwert schwingt, diesen aber theoretisch nie ganz erreicht.
  • Integrale Regler (I-Regler) bilden das mathematische Integral der Regelabweichung und geben ein lineares Ausgangssignal ab. Sie merken sich dabei die Abweichung vom Sollwert und reagieren angepasst auf diese. Während das Regelverhalten sehr genau ist, arbeiten die Heizungsregler langsam.
  • Differenzialregler (D-Regler) reagieren sehr schnell auf eine Änderung der Regelgröße. Weicht diese konstant vom Sollwert ab, bleibt ein Regelverhalten jedoch aus. Aus diesem Grund kommen D-Regler nie allein zum Einsatz. Sie können P- und I-Regler ergänzen.

In der Praxis kommen häufig Regler mit kombinierten Eigenschaften zum Einsatz. Diese verbinden die charakteristischen Regelverhalten und lassen sich optimal auf die gewünschte Anwendung anpassen. Je nachdem, welche Anteile die Komponenten beinhalten, werden sie als PI-, PD- oder PID-Regler bezeichnet.

In der Praxis kommen häufig Regler mit kombinierten Eigenschaften zum Einsatz. Diese verbinden die charakteristischen Regelverhalten und lassen sich optimal auf die gewünschte Anwendung anpassen. Je nachdem, welche Anteile die Komponenten beinhalten, werden sie als PI-, PD- oder PID-Regler bezeichnet.

Unstetige Regler und ihr Regelverhalten im Überblick

Unstetige Regler reagieren nur dann, wenn die Stellgröße einen bestimmten Zustand einnimmt. Unterscheiden lassen sich dabei unter anderem Zweipunkt, Mehrpunkt- oder Fuzzyregler.

  • Zweipunktregler kennen nur die Zustände Ein und Aus. Sie haben theoretisch kein Zeitverhalten und eignen sich für Aufgaben mit festem Sollwert. Ein Beispiel ist der Bimetall-Schalter. Haben die unstetigen Heizungsregler mehrere Schaltzustände, sprechen Experten von sogenannten Mehrpunktreglern.
  • Fuzzyregler wandeln konkrete Eingangsgrößen in linguistische Begriffe um. Aus einer Raumtemperatur von 30 Grad Celsius wird zum Beispiel der Begriff heiß. Anschließend verknüpft die Technik mehrere solcher Begriffe und erstellt eine Regelanweisung, die sie dann als konkrete Stellgröße an ein Stellglied übermittelt. Die spezielle Fuzzy-Logik eignet sich vor allem für Regelaufgaben mit mehreren Regelgrößen.

Digitale Heizungsregler reagieren individuell

Digitale Heizungsregler wandeln analoge Regelgrößen in digitale Informationen um. Diese lassen sich dann mit rechnergestützten Programmen, Gleichungen und Algorithmen individuell verarbeiten. Die Systeme passen optimal zu den Anforderungen des Regelkreises und sparen viel Platz. So kann ein einziger Rechner gleichzeitig das Regelglied verschiedener Regelkreise sein.