Heizungssteuerung mit Homematic

Nachdem wir beim letzten Mal die Komponenten für eine Rolladensteuerung per Hausautomation zusammengestellt haben, geht es diesmal um die Steuerung der Heizungsanlage mit Homematic.

Steuerung der Fussbodenheizung

Um zu verstehen, wie sich per Hausautomation die Fußbodenheizung steuern lässt, haben wir zunächst bei mehreren Heizungsinstallateuren ausgekundschaftet, wie eine normale Fußbodenheizungsanlage funktioniert. Denn genau wie bei der Steuerung der Rolladen war uns wichtig, möglichst wenig in die Gewerke der Hausbaufirma einzugreifen, um jeder Diskussion über Gewährleistung aus dem Weg zu gehen.

Die Fußbodenheizung ist dabei viel leichter zu steuern, als man zunächst meint.

Heizungsanlage und Heizkreispumpe

Die Heizungsanlage (in unserem Fall eine Wärmepumpe) sorgt über verschiedene Sensoren dafür, dass das Wasser im Heizungskreislauf eine möglichst konstante Temperatur hat (die sogenannte Vorlauftemperatur).

Blick in den Heizkreisverteiler: oben der Vorlauf unten der Rücklauf

Mit Hilfe einer kleinen elektrischen Heizungspumpe wird das aufgeheizte Wasser vom Heizkessel zu den Heizkreisverteilern gepumpt. Die Heizkreisverteiler (pro Etage meist einer) verteilen das Wasser dann in die Heizungsschlangen im Fußboden der einzelnenen Räume.

Da die Wärme nur mit Hilfe der Heizungspumpe im Heizkreislauf bewegt wird, ist diese Pumpe fast durchgehend in Betrieb. Daher sollte man darauf achten, dass die Sanitärfirma ein möglichst energiesparendes Modell (wie beim Kühlschrank gibt es hier Energiesparklassen wie z.B. A+) einbaut. Diese Pumpen verbrauchen nicht nur weniger Energie für das Pumpen, sondern schalten sich auch selbständig ab, wenn keine Wärmeenergie mehr benötigt wird.

Die Heizschlangen der Fußbodenheizung im Wohnzimmer

Über die Heizschlangen im Fußboden gibt die Heizung ihre Wärme an die Räume ab. Das Wasser im Heizkreislauf wird dabei kälter und fließt zurück zur Heizungsanlage. Die Heizungsanlage vergleicht über Sensoren laufend die Temperatur des aufgeheizten Vorlaufwassers mit der Temperatur des Rücklaufs. Solange das Wasser im Rücklauf deutlich kälter zurück kommt, als das „losgeschickte“ Wasser im Vorlauf, geht die Heizungsanlage davon aus, dass noch weiteres Warmwasser zum Heizen benötigt wird und heizt das Wasser auf.

Die Raumthermostate, Heizkreisverteiler und Stellventile

Hier kommen die Raumthermostate ins Spiel. In jedem Raum, in dem man es wohlig warm haben möchte, sollte ein Raumthermostat vorgesehen sein. Hier kann der Hausbewohner die für ihn angenehme Raumtemperatur einstellen.

Das Thermostat misst die Raumtemperatur. Ist es im Raum zu kalt, wird durch das Thermostat ein Stromkreis geschlossen und damit ein elektrischer Stellmotor gestartet. Dieser sitzt im Heizkreisverteiler auf dem Ventil für den Heizkreislauf des jeweiligen Raums. Die Stellmotoren öffnen oder schließen das Heizkreislaufventil und steuern damit den Wasserzufluss für den jeweiligen Raum. Sind alle Stellmotoren geschlossen (=es wird keine Wärme benötigt), fließt das Heizwasser nicht in die Räume, sondern direkt zurück zur Heizung. Diese stellt fest, dass die Vorlauf- und die Rücklauftemperatur fast identisch sind und hört auf, weiter zu heizen. Erst wenn die Raumthermostate die Ventile wieder öffnen und Wasser durch die Heizschlangen fließt, beginnt die Heizung wieder mit dem Aufheizen des Heizungswassers.

Einbau der Hausautomation

Um die Heizung im eigenen Heim über die Hausautomation zu steuern, ist ein Eingriff in die Heizungsanlage nicht erforderlich. Die Steuerung spielt sich nur im Bereich der Raumthermostate und der Stellmotoren ab. Denn die (meist nur von einer Fachfirma zu verstehende) Heizungsanlage folgt später nur der Anforderung der einzelnen Heizkreise.

Und daher braucht es nur wenige Komponenten für die elektronische Steuerung der Fußbodenheizung:

Komponenten zur Steuerung der Fußbodenheizung: Homematic Zentrale, Raumthermostat und Funkaktor

In jedem Raum erforderlich ist ein Raumthermostat von Homematic.

Funk-Wandthermostat HM-CC-TC mit Wandmontageplatte

Hierfür hat EQ3 das Funk-Wandthermostat HM-CC-TC im Angebot. Per Funk sendet es die aktuelle Raumtemperatur und  Luftfeuchtigkeit an die Homematic Zentrale CCU-1. Anders als bei der Rolladensteuerung oder dem Steuern von Licht ist für die Steuerung der Heizung in jedem Fall eine Zentrale erforderlich. Hier wird die Programmierung der Heizung gespeichert und werden die Steuerungswerte wie die minimale und maximale Raumtemperatur und auch die Steuerung der Raumtemperatur über den Tagesverlauf hinterlegt.

Die Thermostate senden ihre Messwerte alle 120 bis 184 Sekunden an die Zentrale. Die Laufzeit der Batterien beträgt laut Homematic 2 Jahre.

Solltemperatur nur über die Zentrale?

Was wir noch nicht abschließend klären konnten ist, ob die gewünschte Raumtemperatur nur über die Zentrale oder auch direkt über die Raumthermostate eingestellt werden kann. Die Thermostate lassen sich, wie viele Homematic Komponenten, mit diversen Geräten verbinden. So kann das Thermostat auch benutzt werden, um einen Stellmotor für einen normalen Wandheizkörper direkt zu steuern. In diesem Fall wird keine Zentrale benötigt.

Bei einem ersten Schnelltest haben wir gelesen, dass bei einer Kopplung des Thermostats direkt mit der Zentrale die gewünschte Raumtemperatur nicht mehr über das kleine Drehrad am Thermostat eingestellt werden kann, sondern nur noch direkt über die Zentrale. Die Thermostate senden dann nur die gemessene Temperatur und Luftfeuchtigkeit.

Das würde eine gewisse Einschränkung beim Bedienkomfort bedeuten. Ob es tatsächlich so ist, können wir jedoch aktuell noch nicht sagen, weil wir die Programmierung bislang nur grob ausprobieren konnten. Womöglich gibt es da doch eine Möglichkeit, wenn man nur ein bisschen sucht.

Zuverlässigkeit der Funk-Thermostate

Sind die Thermostate einmal mit der Zentrale gekoppelt, unterhalten sich beide über das BidCos Protokoll von Homematic. Ein Funkprotokoll, dass in zwei Richtungen kommuniziert. Das Thermostat sendet die gemessenen Werte und die Zentrale bestätigt, dass die Werte korrekt empfangen wurden. Gleichzeitig weiß die Zentrale, dass es den Sensor gibt. Sollte der Sensor keine Werte mehr senden oder ausfallen, bemerkt die Zentrale dies und meldet es als Störung, so dass man sicher sein kann, dass die Kommunikation zuverlässig läuft. Vorteil der batteriebetriebenen Sensoren ist zudem, dass man den Montageort jederzeit wechseln kann, sollte später mal ein Schrank genau dort hinkommen, wo beim Einzug noch ein Thermostat hing.

Steuerung der Stellmotoren

Funkaktor HM-LC-Sw4-DR mit vier Kanälen

Mit Hilfe der in der Zentrale gespeicherten Werte für die Raumtemperatur steuert die Programmierung, ob das Ventil für den Heizkreislauf geöffnet oder geschlossen werden muss. Ist also für die Küche eine Temperatur zwischen 18° und 21°C festgelegt und das Thermostat meldet, dass die Temperatur auf 18°C gefallen ist, wird an einen Aktor der Befehl „Stromkreis schließen“ geschickt. Dieser schließt den Stromkreis des zugehörigen Stellmotors, worauf sich das Ventil öffnet und warmes Wasser in den Heizkreislauf der Küche fließt. So lange, bis die Raumtemperatur 21°C erreicht hat und das Ventil wieder geschlossen wird.

Fußbodenheizung ist träge

Hierbei sind ein paar Dinge wichtig zu wissen: Fußbodenheizungen sind sogenannte träge Heizungssysteme. Anders als ein Wandheizkörper reagieren sie sehr langsam und benötigen länger um eine bestimmte Temperatur zu erreichen, als ein kleiner Heizkörper an der Wand. Die Temperaturunterschiede zwischen Minimum und Maximum sollten daher nicht so extrem wie bei Wandheizungen gewählt werden. Außerdem kann diese Trägheit bedeuten, dass der Heizkreislauf schon geschlossen werden kann, bevor die Maximaltemperatur erreicht wurde. Zuletzt sollte berücksichtigt werden, dass bei einer Absenkung der Heizung während des Arbeitstages die Heizung frühzeitig wieder aufwärmen muss, damit das eigene Heim nicht bei der Rückkehr kalt ist. All diese Werte gilt es in den ersten Wochen nach dem Einzug auszuprobieren und Erfahrungen zu sammeln.

Dennoch sollte man gerade bei den heutigen Energiepreisen überlegen, dass sich mit einer klugen Heizungssteuerung recht leicht Geld einsparen lässt, wenn sich die Heizung an die persönlichen Lebensgewohnheiten anpasst.

Was im Heizkreisverteiler passiert

Stellmotor von Zewotherm mit NC Eigenschaft (normally closed = stromlos geschlossen)

Im Heizkreisverteiler werden die elektrischen Stellmotoren auf die Ventile montiert. Die 230V Anschlussleitungen werden an die Homematic Aktoren angeschlossen. Sofern ein Raum aufgrund seiner Größe mehrere Heizkreise und damit Stellmotoren hat, werden diese zusammen auf einen Anschluss des Aktors gelegt. Damit gibt es pro Raum ein Thermostat und jeweils einen Kanal auf dem Aktor.

Stellmotor und 230V Anschlusskabel

Es ist sinnvoll, mit dem Sanitärinstallateur über die Größe des Heizkreisverteilers zu sprechen. Je nachdem, wieviel Platz nach dem Einbau der Heizkreise noch verbleibt, können die Aktoren samt Hutschiene in den Schrank montiert werden.

Im OG Heizkreisverteiler ist rechts noch Platz zum Einbau einer Hutschiene für zwei Homematic Aktoren (im Bild liegen bereits die Stellmotoren für den späteren Einbau)

In unserem Fall ist im Erdgeschoss trotz des größtmöglichen Verteilers kein Platz mehr, so dass wir für die Aktoren einen kleinen Elektroverteiler darüber montieren müssen und alle Stellmotorleitungen zum Verteiler verlegen. Hört sich viel wilder an, als es tatsächlich ist.

Was entfällt und vorher abgesprochen werden muss

In unserem Fall sind die Raumthermostate samt Stellmotoren im Leistungsumfang des Elektrikers. Daher haben wir mit ihm abgesprochen, dass er nur die Stellmotoren liefert. Da er jedoch weder die Thermostate, noch die elektrischen Leitungen vom Raumthermostat bis zum Heizkreisverteiler montieren muss, haben wir hierfür eine Gutschrift vereinbart. So spart man auf diesem Weg einen Teil der Kosten für die Hausautomation wieder ein.

Zusammenfassung Steuerung der Fußbodenheizung

• Funk-Wandthermostat HM-CC-TC
• Funkaktor HM-LC-Sw4-DR
• Homematic Zentrale CCU-1

Was kommt

Bleibt eigentlich „nur noch“ der Bereich „Steuerung der Beleuchtung“. Hier gibt es auch noch ein paar sehr interessante Module und Möglichkeiten, die sich hoffentlich in etwas weniger Worten gut beschreiben lassen.

Sicherlich sind die Artikel zur Technik hinter der Hausautomation etwas „länglich“, dennoch hoffe ich, dass sie all jenen etwas weiterhelfen, die sich für die Technik hinter einer Hausautomation interessieren und überlegen, ob es vielleicht etwas für das eigene Heim sein könnte.

Wenn Ihr mögt, freue ich mich über Fragen oder Feedback.

Von F