Ökonomisch heizen - Wärmebedarfsrelais FHT 8W Teil 1/2
Aus ELVjournal
01/2008
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Technische Daten
Versorgungsspannung | 230 V, 50 Hz, 10 mA |
Schaltausgang | 1 x um, 230 V, 8 A |
Anzahl anlernbarer Regler | max. 10 |
Funkfrequenz | 868,35 MHz |
Gehäuse-Schutzart | IP 65 |
Gehäuseabmessungen | 115 x 90 x 55 mm |
Viele
Heizungsanlagen inklusive der Umwälzpumpe arbeiten ineffi zient im
Dauerbetrieb, unabhängig vom tatsächlichen Wärmebedarf im Haus. Betreibt
man eine ELV-FHT-Einzelraumregelung, kann das
Wärmebedarfsrelais FHT 8W sehr einfach Abhilfe schaffen. Es wertet die
zwischen Raumregler und Funk-Ventilantrieb versandten Daten für maximal
10 Räume aus und kann die Heizungsanlage exakt und energiesparend
entsprechend dem tatsächlichen Wärmebedarf steuern.Energiefresser ausgebremst
Dass
die Heizungsanlage den größten Energieverbraucher, auch in puncto
Strom, im Haus darstellt, ist nichts Neues. Mit den ständig steigenden
Energiepreisen gerät sie allerdings immer mehr in den Fokus ihrer
kostenbewussten Benutzer. Da man die Heizung aber nun einmal benötigt,
sollte man zumindest alle Möglichkeiten der Minimierung des
Energieverbrauchs ausschöpfen. Der erste Ansatz ist ganz sicher eine
elektronische Temperaturregelung für jeden beheizten Raum. Der nächste
wäre neben diversen baulichen Maßnahmen wie Dämmung, Isolierung der
Heizungsrohre usw. die Heizungsanlage selbst. Besitzt man keinen
Heizkessel der modernsten Generation mit integrierter
Zirkulationssteuerung, Außentemperatur-Nachführung,
Vor-/Rücklauferfassung usw., heizt der Kessel nämlich meist am
tatsächlichen Bedarf vorbei. Bei älteren Heizkesseln wird eben einfach
eine Vorlauftemperatur vorgegeben, vielleicht kommen noch eine Schaltuhr
für eine nächtliche Absenkphase sowie ein per Kabel verbundener
Raumthermostat hinzu, das war’s aber auch meist schon. So werkeln
Brenner und Umwälzpumpen ununterbrochen vor sich hin und verbrauchen
viel mehr Energie, als tatsächlich benötigt wird, da man sinnlos immer
neu erwärmtes Wasser durch die Leitung treibt, auch wenn die
Regelventile der Heizkörper in den Räumen längst zugedreht sind. Dabei
wird nicht nur viel Heizenergie nutzlos verbraucht, auch die Umwälzpumpe
betätigt sich als großer Dauer-Stromfresser im Haus. Gerade hier kann
man aber wirksam ansetzen!Grundlage
unserer Lösung ist der Einsatz des Funk-Raumreglersystems FHT von ELV.
Elektronische Heizungsregler dieses Systems senden in regelmäßigen
Abständen Funkbefehle mit der vom Regelalgorithmus berechneten
Ventilöffnung an die auf den Heizungsventilen montierten Antriebe. Das
FHT 8W liest diese Funkbefehle mit und stellt fest, ob innerhalb des
Systems Wärmebedarf vorhanden ist. Ist dies der Fall, so wird das Relais
eingeschaltet. Zusätzlich zeigt das Display den Schaltzustand „An“ und
die grüne LED ist eingeschaltet. Liegt kein Wärmebedarf vor, so fällt
das Relais ab. Im Display ist dieser Zustand mit „Aus“ dargestellt und
die LED leuchtet nicht. Der Relaiskontakt ist auf geeignete Weise mit
der Heizungsanlage zu verbinden und kann dann so auf diese einwirken,
dass Energie gespart wird, wenn kein Wärmebedarf vorhanden ist.
Einsparungen lassen sich z. B. dadurch erreichen, dass der Brenner nicht
eingeschaltet wird, wenn keiner der Heizkörper Wärme abnimmt. Gleiches
gilt für die Umwälzpumpe, die, wie bereits beschrieben, bei vielen
Heizungsanlagen ununterbrochen mit voller Förderleistung betrieben wird
und dabei eine nicht geringe Menge an elektrischer Energie verbraucht. Im
Automatik-Modus werden die von den Reglern empfangenen Werte minütlich
mit den zugehörigen Grenzwerten verglichen. Ist die Ventilöffnung gleich
dem Grenzwert oder hat diesen überschritten, so ist Wärmebedarf
vorhanden. Die zum jeweiligen Regler gehörenden Segmente auf dem Display
sind eingeschaltet: Bei
diesem Beispiel liegt somit für die Regler 1, 3, 4 und 8 ein
Wärmebedarf vor. Mitgelesen werden kann die Kommunikation aller Regler
des FHT-Systems, also FHT 8R, FHT 8B, FHT 80b und FHZ 1000 mit den
Ventilantrieben FHT 8S und FHT 8V. Das FHT 8W sollte so platziert
werden, dass die Funksignale sämtlicher angelernter Regler problemlos
empfangen werden können. Gegebenenfalls ist dies vor der endgültigen
Montage zu testen. Empfängt das FHT 8W länger als 15 Minuten kein
Funksignal, so liegt für diesen Kanal ein Empfangsausfall vor. Dieser
Kanal wird bei der Wärmebedarfsprüfung nicht mehr beachtet und das
zugehörige Kanalsymbol im Display blinkt. Sollte der seltene Fall
eintreten, dass kein Regler mehr empfangen werden kann, so fehlen die
notwendigen Informationen für die Wärmebedarfsprüfung und das Relais
wird aus Sicherheitsgründen eingeschaltet. Sollte
sich der geeignete Montageplatz zu weit entfernt von der zu steuernden
Heizungsanlage befinden und eine Kabelverbindung sich deshalb schwierig
gestalten, so besteht die Möglichkeit, das Schaltsignal über ein
optional bestückbares Sendemodul als FS20-Befehl auszusenden und hiermit
einen FS20-Funk-Schalter anzusteuern. Auch diese Funkverbindung ist so
gestaltet, dass der Empfänger in einen definierten Zustand geht, wenn
die Funkbefehle über einen längeren Zeitraum ausbleiben. Bedienung

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Bild 1: Übersicht über das Bedienmenü des FHT 8W |
Die
Bedienung des FHT 8W ist im Diagramm in Abbildung 1 übersichtlich
dargestellt. Das Gerät startet grundsätzlich im Automatik-Modus (1). Mit
der Taste „Menü/Enter” wird das Hauptmenü aufgerufen (2). Es stehen die
Menüpunkte „Manuell”, „Status”, „Anlernen”, „Löschen”, „Grenzwerte” und
„FS20” zur Verfügung. Der gewünschte Menüpunkt wird mit „+” und „-”
ausgewählt und mit der „Menü/Enter“-Taste bestätigtManuell
In
der Betriebsart „Manuell“ (3) wird der Wärmebedarf der Regler nicht
beachtet. Das Relais und, sofern vorhanden, der FS20-Schalter werden
gemäß der mit „+” und „-” gewählten Vorgabe an- bzw. ausgeschaltet. Wie
in allen anderen Untermenüs gelangt man durch Betätigen der „ESC“-Taste
wieder direkt in den Automatik-Modus.
Status
Nach
Anwahl dieses Menüpunktes (4) lassen sich die aktuellen Zustände der
Regler abfragen. Mit der „+” und „-”-Taste können die einzelnen Regler
ausgewählt werden. Welcher Regler aktuell auf dem Display angezeigt
wird, ist aus der Balkenanzeige am oberen Displayrand ersichtlich. Es
wird die Ventilöffnung in Prozent angezeigt. Bei ungenutzten
Speicherplätzen erscheinen Balken in der Anzeige. Liegt für den Regler
ein Empfangsausfall vor, so zeigt das Display „EA“. Resultiert aus der
Ventilöffnung ein Wärmebedarf, so ist das entsprechende Symbol rechts
unten im Display eingeblendet:
In
diesem Beispiel hat der auf Speicherplatz 4 angelernte Regler das
zugehörige Ventil auf 38 % geöffnet. Hieraus resultiert ein Wärmebedarf. Anlernen
Ist
diese Funktion (5) ausgewählt, so wartet das FHT 8W auf den
Anlernbefehl eines Reglers. Der Regler sendet diesen in der
Sonderfunktion „Code“ (s. Anleitung des Reglers). Empfängt das FHT 8W
einen entsprechenden Befehl, so wird dieser Regler auf dem nächsten
freien Speicherplatz abgelegt. Auf der Anzeige wird die Adresse des
Reglers angezeigt und in der oberen Zeile dargestellt, welchem
Speicherplatz dieser Regler zugewiesen wurde. Sind bereits alle
Speicherplätze belegt, so erscheint die Fehlermeldung „E1“ und es lassen
sich keine weiteren Regler anlernen. Die Fehlermeldung „E2“ zeigt an,
dass der Regler bereits angelernt ist.
Löschen
Soll
ein Regler gelöscht und der Speicherplatz wieder freigegeben werden, so
ist er in diesem Untermenü (6) mit „+“ und „-“ auszuwählen und dann mit
der Taste „Menü/Enter“ zu bestätigen. Neben dem Speicherplatz wird auch
die Adresse des Reglers angezeigt.
Grenzwerte
Der
Grenzwert bestimmt, ab wie viel Prozent Ventilöffnung beim jeweiligen
Regler ein Wärmebedarf vorhanden ist. Ist die Ventilöffnung gleich oder
größer als der hier eingestellte Grenzwert, so wird dies als Wärmebedarf
gewertet. Die Werkseinstellung liegt bei 1 %. Es kann z. B. sinnvoll
sein, diesen Wert dann heraufzusetzen, wenn das Ventil erst bei einem
größeren Wert öffnet bzw. einen merklichen Wasserdurchfluss zulässt.
Zunächst ist der gewünschte Regler auszuwählen (7). Auch hier wird neben
dem Speicherplatz die Adresse des Reglers mit angezeigt. Ist der Regler
mit „Menü/Enter” ausgewählt, so wird der bisherige Grenzwert angezeigt
und kann mit „+” und „-” verändert werden (8). Mit Betätigen der Taste
„Menü/Enter” erfolgt die Speicherung des neuen Wertes.
FS20
Das FS20-Menü (9) verzweigt in die drei Untermenüpunkte „Aktivieren“, „Adresse“ und „Anlernen“.FS20 Aktivieren
Unter
diesem Menüpunkt (10) lässt sich das Verhalten des FS20-Sendeausgangs
festlegen. In der Einstellung „0“ ist der FS20-Ausgang deaktiviert.
Diese Einstellung ist dann zu verwenden, wenn kein Sendemodul bestückt
ist oder dieses nicht genutzt werden soll. In der Einstellung „1“ ist
der vom Sender angesteuerte Schalter bei Wärmebedarf aktiv. In der
Einstellung „2“ hingegen ist er dann aktiv, wenn kein Wärmebedarf
vorhanden ist. Diese Auswahl ermöglicht es, das Verhalten bei einem
Ausfall der Funkstrecke zu definieren. Liegt eine solche Störung vor, so
fällt das Relais des Empfängers grundsätzlich spätestens eine
Viertelstunde, nachdem es den letzten Befehl empfangen hat, ab.
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Tabelle 1: Die Zuordnung der internen und externen Relaiskontakte zu den Zuständen des Wärmebedarfs |
Wird
ein Empfänger verwendet, der einen Umschalt-Relaiskontakt als Ausgang
hat, so lässt sich frei definieren, ob der Kontakt bei Wärmebedarf
geschlossen oder geöffnet wird und ob bei einem Funkausfall die
Schalterstellung „Wärmebedarf vorhanden“ oder „kein Wärmebedarf
vorhanden“ aktiv wird. Die Konfigurationsmöglichkeiten sind in der
Tabelle 1 noch einmal übersichtlich dargestellt.FS20-Adresse
Nacheinander
werden die Teile der FS20-Adresse „Hauscode Teil 1“ (HC1) (11),
„Hauscode Teil 2“ (HC2) (12), „Adressgruppe“ (AG) (13) und
„Unteradresse“ (UA) (14) angezeigt und können mit den Tasten „+” und „-”
verändert werden. Die Speicherung der Änderungen erfolgt erst, nachdem
der letzte Schritt, die Unteradresse, mit der Taste „Menü/Enter“
bestätigt worden ist. Zu beachten ist, dass die Adressgruppe 44 ebenso
wie die Unteradresse 44 eine besondere Bedeutung haben. Werden diese
eingestellt, so fungiert das Gerät als Master bzw. eine Funktionsgruppe
wird angesprochen. Nähere Informationen hierzu finden sich in den
Bedienungsanleitungen der verschiedenen FS20-Komponenten.FS20 Anlernen
Zunächst ist der anzulernende Aktor in den Programmier-Modus
zu bringen. Wie dies erfolgt, ist in der Anleitung des Aktors
beschrieben. Wird dann der Menüpunkt „FS20 Anlernen”
ausgewählt, so sendet das FHT 8W einen Befehl aus, und der
Aktor sollte auf den Funkkanal angelernt sein.Verwendung des internen Relais

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Bild 2: Schaltung des Relaisausgangs des FHT 8W |
Das
im FHT 8W befindliche Relais wird stets abhängig vom Wärmebedarf
geschaltet. Ist kein Wärmebedarf vorhanden, so ist das Relais in
Ruhelage, d. h., die Kontakte sind, wie im Schaltbild (Abbildung 2 zeigt
einen Auszug daraus) bzw. wie im Bestückungsdruck der Platine
dargestellt, verbunden. Liegt Wärmebedarf vor, so zieht das Relais an.
In vielen anderen ELV-Geräten kommen Relais zum Einsatz, die darauf
optimiert sind, netzbetriebene Verbraucher mit einem Strom von bis zu 16
Ampere schalten zu können. Die bei diesen Relais verwendeten
Kontaktmaterialien erlauben nicht nur diese hohen Lastströme, sondern
verkraften auch die beim Schalten von induktiven Lasten und Verbrauchern
mit hohem Einschaltstrom (Glühlampen, Schaltnetzteile) auftretenden
hohen Strom- bzw. Spannungsspitzen sehr gut. Solche Kontaktmaterialien
sind jedoch nicht geeignet, um eine Signalspannung zu schalten. Denn im
Laufe der Zeit kommt es zur Ablagerung von Fremdschichten auf den
verwendeten Kontaktwerkstoffen. Hierdurch entstehen hohe
Kontaktwiderstände, die erst ab einer gewissen Mindestspannung, der
sogenannten Frittspannung, überwunden werden. Ist die Signalspannung
geringer als die Frittspannung, so resultieren hieraus Fehlfunktionen.
Da Steuereingänge von Heizungsanlagen häufig mit Kleinspannung arbeiten,
kommt beim FHT 8W deshalb ein anderer Relais-Typ zum Einsatz. Die
Kontakte sind hier mit Gold überzogen, das aufgrund seiner Edelmetall-
Eigenschaften der Ablagerung von Fremdschichten vorbeugt. Die maximale
Belastbarkeit des verwendeten Relais ist allerdings auf 8 Ampere
begrenzt.
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Bild 3: So muss die Absicherung der Last erfolgen, um die Relaiskontakte des internen Relais nicht zu überlasten. |
Wenn
ein netzbetriebener Verbraucher direkt geschaltet werden soll, muss
deshalb eine geeignete Absicherung, wie in Abbildung 3 dargestellt,
vorgesehen werden. In vielen Anwendungsfällen dürfte dies bereits durch
die interne Sicherung der Heizungsanlage gegeben sein. Grundsätzlich
gibt es verschiedene Möglichkeiten, das Wärmebedarfsrelais an die
Heizungsanlage anzuschließen. Die beste Variante stellt sicherlich ein
entsprechender Steuereingang dar. Viele moderne Kesselsteuerungen
verfügen über frei konfigurierbare Eingänge, die beispielsweise in
Ferienhäusern die Fernsteuerung über ein Wählgerät ermöglichen.Dieser
Eingang ist dann so zu parametrieren, dass die Heizungsanlage in den
„Stand-by-Modus“ geschaltet wird, wenn kein Wärmebedarf vorhanden ist.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, das FHT 8W auf den Eingang des
Fernbediengerätes bzw. des Raumthermostaten einwirken zu lassen. Einen
solchen Eingang besitzen fast alle Kesselsteuerungen, auch ältere. Liegt
dann kein Wärmebedarf vor, wird die Anlage vom Nennbetrieb auf
Absenkbetrieb heruntergefahren. Des Weiteren kann das Relais natürlich
auch direkt in die Zuleitung der Umwälzpumpe eingeschleift werden. Dies
stellt allerdings die ungünstigste Lösung dar, da der Kessel weiterhin
das Wasser aufheizt, die Wärme aber nicht abtransportiert wird. Zum
einen wird hierbei das Energiesparpotential nicht vollständig
ausgeschöpft, zum anderen kann die Kesselsteuerung aufgrund der
Tatsache, dass die Wärme nicht abgenommen wird, evtl. in den
Störungszustand gehen. Nähere Informationen, wie die Anschaltung
erfolgen kann, finden sich im Handbuch bzw. der Installationsanleitung
der Kesselsteuerung. Im Zweifellsfall sollte ein Heizungsfachmann zu
Rate gezogen werden. Verwendung der FS20-Funkstrecke
Über
die FS20-Funkstrecke besteht die Möglichkeit, das Schaltsignal an einer
vom Montageort des FHT 8W entfernten Stelle zu nutzen, ohne dass
hierfür eine Kabelverbindung geschaffen werden muss. Dies bietet sich z.
B. dann an, wenn die Heizungsanlage sich in einem Raum des Hauses
befindet, in dem keine zuverlässigen Empfangsbedingungen für den Empfang
der Signale aller Regler gewährleistet sind.
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Bild
4: Die beiden Einsatzvarianten des FHT 8W, oben mit FS20-Ansteuerung,
unten ist der interne Relaiskontakt direkt an die Heizung angeschlossen. |
Verdeutlicht
wird dies durch die beiden Funktionsschaltbilder in Abbildung 4. Im
oberen Teil ist das FHT 8W direkt mit der Heizungsanlage verbunden, die
FS20-Funkstrecke wird nicht verwendet. Im unteren Teil sammelt das FHT
8W wiederum die Informationen der Regler an einer zentralen Stelle im
Haus. Für die Anbindung an die Heizungsanlage wird aber nicht das
interne Relais genutzt, sondern ein per FS20 angesprochener
Funk-Schalter. Voraussetzung für die Nutzung der FS20-Funkstrecke ist,
dass das Sendemodul HFS 1 auf der Controllerplatine bestückt ist. Als
Empfänger eignen sich grundsätzlich alle FS20- Schaltaktoren. Diese
werden allerdings nicht mit einem Befehl angesteuert, der den Ausgang
dauerhaft aktiviert, sondern mit einem Timerbefehl, der den Aktor für
maximal 15 Minuten aktiviert. Solange dieser Zustand bestehen bleiben
soll, sendet das FHT 8W regelmäßig neue „Einschalten für 15
Minuten“-Befehle, die den Aktor retriggern. Hierdurch ist gewährleistet,
dass der Aktor bei einer Unterbrechung der Funkverbindung nicht einfach
im letzten Schaltzustand verbleibt, sondern nach spätestens 15 Minuten
ausschaltet.Über
den Menüpunkt „FS20 Aktivieren“ kann festgelegt werden, ob das Relais
des Empfängers aktiviert werden soll, wenn Wärmebedarf vorhanden ist
(„1“) oder wenn kein Wärmebedarf vorhanden ist („2“). In der
Grundeinstellung („0“) erfolgt keine Aussendung von FS20-Funkbefehlen.
Wird dann noch ein Schaltaktor mit Wechsler-Relaisausgang wie z. B. der
FS20 AS1 verwendet, so lässt sich ein beliebiges Verhalten für den
Normalbetrieb (Kontakt bei Wärmebedarf geöffnet oder geschlossen) und
bei Empfangsausfall (Kontakt geöffnet oder geschlossen) realisieren. Ist
bei „FS20 Aktivieren” die Option „2“ gewählt, so schaltet das Relais
des Funkempfängers umgekehrt zum Schaltverhalten des internen Relais.
Hierbei sei noch einmal auf die Übersicht in Tabelle 1 hingewiesen. Im
zweiten und abschließenden Teil des Artikels stellen wir die Schaltung
des FHT 8W vor und besprechen Nachbau und Installation des Gerätes. Fachbeitrag online und als PDF-Download herunterladen
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