Gängige Heizungsventile:
Die meisten steuerbaren Zulauf-Ventile für Heizungen öffnen oder schließen das Ventil vollständig – z.B. durch das Anlegen oder Abschalten einer bestimmten Spannung. Das lässt eine feine Steuerung, z.B. 50% offen, nicht zu, dafür sind diese Ventile aber von jedem Thermostaten oder Automations-System ansteuerbar. Zu beachten ist dabei, dass diese Ventile ca. 3 Minuten benötigen, um vom geschlossenen Zustand ganz aufzufahren oder umgekehrt. Die Reaktionszeit ist also relativ träge – für die Steuerung von Temperaturen aber durchaus adäquat.

Solche Ventile werden häufig mit einer sogenannten 2-Punkt Regelung eingesetzt: Ein Thermostat öffnet das Ventil, wenn die Raumtemperatur unter dem vorgegebenen Sollwert liegt – andernfalls wird das Ventil geschlossen. Um ein ständiges Ein- und Ausschalten zu vermeiden, wird das Schalten in der Regel mit der Verzögerung einer Hysterese ausgeführt.

Schwingungsverhalten:
Gerade bei Fußbodenheizungen, bei denen die Wärme des Bodens nur nach und nach – also mit deutlicher Verspätung – an die Raumluft abgegeben wird, kann dies zu unangenehmen Effekten führen. Hat die Raumluft die vorgegebene Temperatur erreicht, ist der Boden maximal warm. Zudem dauert das Schließen des Ventils weitere 3 Minuten. Das führt häufig dazu, dass die Raumluft zu stark und über den Sollwert hinaus erwärmt wird. Dasselbe passiert auch in umgekehrter Richtung: Ist das Ventil geschlossen, kühlt der Boden aus und fühlt sich kalt an; erst wenn auch die Raumluft unter den Sollwert abgekühlt ist, wird das Ventil wieder geöffnet. Beides zusammen ergibt ein Schwingungsverhalten: Boden- und Lufttemperatur schwingen um den Sollwert, was bei großen Schwingungsamplituden als unangenehm empfunden wird.

PWM für stabile Regelung:
Die Lösung dazu liegt in einer PWM Steuerung. Dies steht für Puls-Weiten-Modulation und bedeutet, dass das Ventil in einem bestimmten Zeitintervall für einen bestimmten Prozentsatz der Intervallzeit geöffnet und für die übrige Zeit geschlossen wird. Dabei ist wieder die Öffnungszeit von 3 Minuten des Ventils von Bedeutung: Ein- oder Ausschaltzeiten kleiner als 3 Minuten sind nicht sinnvoll.

Das SIENNA System ist im PWM Moduls für Fußbodenheizungen optimiert und nutzt dazu ein 30 Minuten Intervall. Wird z. B. eine Heizleistung von 50% erwartet, wird das Ventil periodisch für 15 Min. geöffnet und für 15 Min. geschlossen. Dies ist äquivalent als wäre das Ventil kontinuierlich zu 50% geöffnet – natürlich nur, wenn das Zeitintervall an die Trägheit des Systems angepasst ist.

Als Resultat verschwindet das Schwingungsverhalten: Bodentemperatur wie auch Raumtemperatur werden absolut konstant gehalten.

Wie aber wird der Einschaltanteil von x% des Zeitintervalls ermittelt? Die oben genannten 2-Punkt-Regler kennen ja nur EIN und AUS (zu kalt – zu warm). Um einen Prozentsatz der max. Wärmezufuhr zu ermitteln, gibt es sogenannte P, PI, PD und PID Regler. Diese werden im Detail im nächsten Beitrag vorgestellt.