Prinzip, Hysterese und Anwendungen von Dreipunktreglern

• Ein Dreipunktregler wird u.a. zur Regelung von Heizungen verwendet wird, um die Raumtemperatur automatisch an eine gewünschte Solltemperatur über die Heizleistung anzupassen.
• Er besteht aus einem Thermostat, der die Raumtemperatur misst, und einem Regler, der das Heizungssystem entsprechend ansteuert.
• Im Gegensatz zum Zweipunktregler vergleicht der Dreipunktregler zwei Sollwerte mit dem Istwert, sodass es zu drei Betriebsszenarien kommen kann.
• Je nachdem, ob der Istwert unter dem ersten Sollwert, zwischen erstem und zweitem Sollwert, oder über dem zweiten Sollwert liegt, wird der erste, zweite oder dritte Ausgangszustand eingenommen.
• Um die Raumtemperatur konstant zu halten, wird häufig eine Hysterese berücksichtigt, um die Anzahl der Schaltvorgänge und damit den Verschleiß des Reglers zu reduzieren.
• Es gibt verschiedene Arten von Dreipunktreglern, die sich in ihrer Funktionsweise und ihren Einstellungsmöglichkeiten unterscheiden.

Ein Dreipunktregler - auch kurz „3-Punkt-Regler“ genannt - ist ein Regelungsgerät, das in z.B. Heizungssystemen verwendet wird, um die Raumtemperatur zu regulieren. Es besteht aus einem Thermostat, der die Raumtemperatur misst, und einem Regler, der das Heizungssystem entsprechend ansteuert.

Der Nutzer kann die gewünschten Solltemperaturen einstellen, die dann positiv, nicht oder negativ beeinflusst werden können. Der Dreipunktregler vergleicht dazu die Sollwerte mit dem Istwert, der vom Thermostat gemessen wird.

Wenn der Istwert unter dem Sollwert liegt, wird das Heizungssystem angesteuert, um die Raumtemperatur zu erhöhen. Wenn der Istwert über dem Sollwert liegt, wird das Heizungssystem gedrosselt oder ausgeschaltet, um die Raumtemperatur zu verringern.

Das Charakteristische an einem Dreipunktregler ist jedoch, dass dieser mit zwei Sollwerten arbeitet. Je nachdem, ob der Istwert

• unter dem ersten Sollwert,
• zwischen erstem und zweitem Sollwert, oder
• über dem zweiten Sollwert liegt,

wird der erste, zweite oder dritte Ausgangszustand eingenommen. Da es hierbei zu drei Betriebszuständen kommen kann, spricht man von einem Dreipunktregler.

Der Dreipunktregler zählt damit zu den unstetigen Reglern. Im Gegensatz zu stetigen Reglern, deren Stellgröße innerhalb eines Stellbereiches jeden beliebigen Wert annehmen kann, springt bei unstetigen Reglern die Stellgröße zwischen diskreten Werten. Aus diesem Grund werden unstetige Regler auch als schaltende Regler bezeichnet.

Während Zweipunktregler nur die zwei Zustände "Ein" oder "Aus" kennen, besitzen Dreipunktregler mit 3 Schaltzuständen daher einen Eingang und 2 Ausgänge und schalten jeden der beiden Ausgänge in den Zustand "Ein" oder "Aus" oder "beide Aus" in Abhängigkeit eines bestimmten positiven oder negativen Wertes des Eingangssignals.

Der dritte Schaltzustand, die sogenannte "Mitte", ermöglicht einen größeren Funktionsumfang, wie das Schalten von zwei Stufen eines Brenners oder das Schalten eines Motors in zwei unterschiedliche Richtungen. Ein Dreipunktregler entspricht damit auch zwei hintereinandergeschalteten Dreipunktreglern.

Man spricht häufig von einem Dreipunktregler mit Hysterese, wenn dieser einen bestimmten Toleranzbereich vorgibt, innerhalb dessen sich die Isttemperatur bewegen kann, ohne dass das Heizungssystem aktiviert oder gedrosselt wird. Der Hysteresebereich des Dreipunktreglers wird in der Regel in Grad Celsius angegeben.

Eine Hysterese ist sinnvoll, um z. B. ein wildes Hin- und Herschalten zu verhindern, wenn sich die Isttemperatur genau an der Grenze befindet. So kann die Anzahl der Schaltvorgänge und damit der Verschleiß deutlich reduziert werden. Aber: Je größer die Hysterese, desto seltener wird geschaltet und desto größer ist auch die Abweichung vom Sollwert.

Wird bei einem Kühlschrankthermostat eine Hysterese von 3 °C eingestellt, hat das Thermostat nach oben und unten jeweils 1,5 °C Spielraum. Konkret bedeutet das:

• Temperatur fällt unter 4,5 °C → Kompressor AUS
• Temperatur steigt über 7,5 °C → Kompressor AN

Bei Reglern mit einer symmetrischen Hysterese, muss die Regelabweichung stets einen kleinen Betrag negativ werden, damit der Regler ausschaltet und einen gleichen kleinen Betrag positiv werden, damit der Regler einschaltet.

Dreipunktregler werden in vielen Anwendungen eingesetzt, in denen eine konstante Temperaturregelung erforderlich ist. Sie sind insbesondere in Heizungssystemen weit verbreitet, da sie eine bequeme und energieeffiziente Möglichkeit bieten, die Raumtemperatur zu regulieren.

Dreipunktregler kommen zum Beispiel bei zweistufigen Brennern zum Einsatz. Dann schaltet der Regler die erste Brennerstufe ein, wenn die Vorlauftemperatur unter dem oberen Grenzwert liegt. Sinkt die Vorlauftemperatur unter den zweiten Grenzwert, ist mehr Wärme nötig und der Dreipunktregler schaltet auch die zweite Brennerstufe hinzu. Liegt die Temperatur des Heizungswassers über dem oberen Grenzwert, benötigt das System keine Wärme und der Brenner bleibt aus.

Aber auch Wärmepumpen mit Heiz- und Kühlfunktion nutzen die Dreipunktregelung. Ob geheizt oder gekühlt wird, hängt dabei von der Raumtemperatur ab. Liegt diese unter dem ersten Grenzwert, heizt das Gerät. Steigt die Temperatur über den zweiten Grenzwert, setzt hingegen die Kühlfunktion ein. Liegt die Raumtemperatur zwischen dem unteren und dem oberen Grenzwert, wird weder die Heiz- noch die Kühlfunktion benötigt und die Wärmepumpe pausiert.

Darüber hinaus kommen Dreipunktregler auch in anderen Bereichen zum Einsatz, in denen eine temperaturgesteuerte Regelung erforderlich ist, beispielsweise in:

• Klimatisierungssystemen
• Lüftungssystemen
• Prozessindustrien, beispielsweise in der Lebensmittelindustrie oder der Chemieindustrie
• Laboren und anderen wissenschaftlichen Einrichtungen

In all diesen Anwendungen wird der Dreipunktregler verwendet, um die Temperatur konstant zu halten und sicherzustellen, dass sie im vorgegebenen Bereich bleibt.

[Nach oben zum Überblick]

Es gibt verschiedene Arten von Dreipunktreglern, die sich in ihrer Funktionsweise und ihren Einstellungsmöglichkeiten unterscheiden. Einige Dreipunktregler ermöglichen es dem Nutzer, die Solltemperatur in festen Schritten zu verändern, während andere eine feinere Einstellung erlauben.

Es gibt noch weitere Arten von Dreipunktreglern, die sich in ihren spezifischen Funktionen und Eigenschaften unterscheiden können. Welcher Dreipunktregler am besten geeignet ist, hängt von den Anforderungen und Vorlieben des Nutzers sowie den Gegebenheiten des Heizungssystems ab.

Manche Dreipunktregler sind auch mit zusätzlichen Funktionen ausgestattet, wie beispielsweise einer Zeitschaltuhr oder einer Frostschutzfunktion.

Es gibt noch weitere Zusatzfunktionen, die von verschiedenen Dreipunktreglern angeboten werden können. Welche Funktionen verfügbar sind, hängt von dem spezifischen Modell ab.

[Nach oben zum Überblick]

Der Einbau eines Dreipunktreglers in ein Heizungssystem ist in der Regel eine Aufgabe für einen Fachmann, da es spezielle Kenntnisse und Werkzeuge erfordert. Hier sind die grundlegenden Schritte, die beim Einbau eines Dreipunktreglers beachtet werden sollten:

1. Vor dem Einbau sollte sichergestellt werden, dass der Dreipunktregler für das vorhandene Heizungssystem geeignet ist. Es ist wichtig, dass der Regler die richtigen Anschlussmöglichkeiten hat und für den verwendeten Energieträger geeignet ist (z.B. Gas, Öl, Strom).
2. Bevor mit dem Einbau begonnen wird, sollte das Heizungssystem ausgeschaltet werden, um jegliche Gefahr zu vermeiden.
3. Der alte Regler wird entfernt und der neue Dreipunktregler an seiner Stelle installiert. Dazu müssen die Anschlusskabel entsprechend verbunden werden.
4. Der Dreipunktregler wird am gewünschten Ort an der Wand montiert und das Thermostatkabel wird an den Regler angeschlossen.
5. Sobald der Dreipunktregler installiert ist, kann das Heizungssystem wieder eingeschaltet werden und der Regler kann eingestellt werden.
6. Es empfiehlt sich, den Einbau des Dreipunktreglers von einem Fachmann überprüfen zu lassen, um sicherzustellen, dass alles korrekt installiert und eingestellt ist.

Wichtig: Der Einbau eines Dreipunktreglers erfordert in der Regel spezielle Kenntnisse und Werkzeuge. Es ist daher ratsam, den Einbau von einem Fachmann durchführen zu lassen, um eventuelle Schäden oder Gefahren zu vermeiden.

[Nach oben zum Überblick]

Ein Dreipunktregler bietet eine bequeme und energieeffiziente Möglichkeit, die Raumtemperatur in Heizungssystemen zu regulieren. Hier sind einige der wichtigsten Vorteile und Nachteile:

• Der Dreipunktregler hält die Raumtemperatur konstant, ohne dass der Nutzer manuell eingreifen muss.
• Er ist energieeffizient, da er das Heizungssystem nur dann aktiviert, wenn es tatsächlich benötigt wird.
• Er ermöglicht es dem Nutzer, die Solltemperatur individuell anzupassen und zu verändern.
• Manche Dreipunktregler sind mit zusätzlichen Funktionen ausgestattet, wie beispielsweise einer Zeitschaltuhr oder einer Frostschutzfunktion.

• Der Einbau eines Dreipunktreglers kann kostenintensiv sein und ist in der Regel eine Aufgabe für einen Fachmann.
• Der Nutzer muss die Solltemperatur manuell einstellen und verändern, wenn sich seine Vorlieben oder die Wetterbedingungen ändern.
• Manche Dreipunktregler haben eine begrenzte Genauigkeit bei der Temperaturregelung und können Schwankungen aufweisen. Eine möglichst schwankungsfreie und präzise Regelung lässt sich eher mit einem stetigen Regler wie den PID-Regler realisieren.
• Manche Dreipunktregler sind nur für bestimmte Energieträger oder Heizungssysteme geeignet und können nicht universell eingesetzt werden.

[Nach oben zum Überblick]