Closed Loop System: Bedeutung, Prozess & Funktion

Der Begriff Closed Loop bezeichnet innerhalb der Heizungstechnik geschlossene Regelkreise bei der Heizung, Kühlung und Belüftung (Ventilation).

Closed Loop System Infografik

Definition des Begriffs Closed Loop System

Der Ausdruck Closed Loop bezeichnet einen geschlossenen Regelkreis. Der Sinn derartiger Systeme besteht darin, eine Regelgröße auf einem bestimmten Sollwert zu halten, obwohl bestimmte Störfaktoren das Gesamtsystem beeinflussen.

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Innerhalb der Heiztechnik dienen derartige Systeme beispielsweise dazu, die Raumtemperatur eines Zimmers auf eine bestimmte Höhe zu halten werden, obwohl sich die Umgebungstemperatur des Zimmers permanent verändert.

Regelkreise nutzen den Istwert (in diesem Beispiel: die tatsächliche Zimmertemperatur) zur Bestimmung der Differenz zum Sollwert (hier: der gewünschten Zimmertemperatur). Ein Temperaturregler dient dem Ausgleich der vorhandenen Differenz.

Hierzu beeinflusst er über eine entsprechende Stelleinrichtung die Steuergröße. Im obigen Beispiel sendet der Regler eine Nachricht an das Heizungsventil. Daraufhin ändert sich entsprechend die Ventilöffnung (Steuergröße) und somit die Menge an Heizwasser im Zulauf des Heizkörpers.

Die Effizienz von Regelkreisen kann heutzutage mithilfe einer Simulation bereits im Vorfeld ermittelt werden. Anhand derartiger Simulationen lässt sich zum Beispiel feststellen, wie effektiv der Regelkreis einer Heizung bei sprunghaften Änderungen der Außentemperatur funktioniert.

Reglerarten

Je nachdem, welche Genauigkeit eine Regelung bieten muss, lassen sich unterschiedliche Regulierungsarten einsetzen:

1. Zweipunkt-Regler: Diese einfache Variante bietet lediglich die Stellungen „ein“ oder „aus“. Sie findet beispielsweise zur Regelung des Füllstands von Gefäßen Anwendung. Hierbei wird bei Unter- oder Überschreiten eines gewissen Füllstands eine Pumpe ein- oder ausgeschaltet.

2. Mehrpunkt-Regelungen: Sie funktionieren im Prinzip wie Zweipunkt-Regler, nur besitzen sie eine größere Anzahl an unterschiedlichen „Schaltstufen“.

3. P-Regler: Bei dieser Ausführung ändert sich die Stellgröße proportional zu der zu regelnden Differenz. So öffnet sich das Heizkörperventil umso mehr, je weiter die tatsächliche Raumtemperatur unterhalb der gewünschten Solltemperatur liegt.

4. I-Regler: Sie regeln nicht nur in Abhängigkeit von der Höhe der Regeldifferenz, sondern ebenfalls in Bezug auf die Zeitdauer, seit welcher diese Differenz vorliegt. Somit arbeitet diese Reglerart zwar langsamer, aber dafür exakter.

5. Weitere Ausführungen: Darüber hinaus existieren viele weitere Reglertypen, wie beispielsweise der D-Regler oder kombinierte Typen, wie die PI-, PD- und PID-Regler.

Open Loop vs Closed Loop Systeme

Während Closed Loop Systeme geschlossene Regelungskreise darstellen, bedeutet Open Loop, dass lediglich eine Steuerung stattfindet. Dies beinhaltet folgende Unterschiede:

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Negative Rückkoppelungen in Closed Loop Systemen wirken auftretenden Störungen entgegen. Innerhalb eines Regelkreises wirkt die Ausgabe so auf die Prozesseingangsgröße zurück, sodass der gewünschte Ausgabewert beibehalten wird.

Im Unterschied zu geschlossenen Regelkreisen hat die Ausgabegröße in Open Loop Systemen keinen Einfluss auf die Prozesseingangsgröße. Steuerungen sind in Form von kontrollierten Ketten aufgebaut. Innerhalb dieser kann lediglich Störungen entgegengewirkt werden, für welche die Steuerung speziell entworfen wurde. Dahingegen lassen sich andere Formen von Störungen nicht beseitigen. Somit besitzen Steuerungen im Vergleich zu geschlossenen Regelkreisen einen eingeschränkteren Funktionsumfang.