Wat houdt hysterese in bij een temperatuurregeling?

tekening met drie horizontale lijnen. In het midden een groene lijn die de gewenste temperatuur voorstelt. De onderste blauwe en bovenste rode lijn stellen de onder en bovendrempeltemperatuur voor. Verticaal is een lijn met pijlen te zien waarbij de pijlen de onderste en bovenste lijn aanraken om aan te geven dat de temperatuur tussen deze twee waarden kan bewegen

De hysterese bij een temperatuurregeling, ook wel dode zone of schakeldifferentie genoemd, is de som van een bepaald temperatuurverschil, zowel positief als negatief, tussen de gewenste en de werkelijke temperatuur, waarbij de temperatuurregeling niet "in actie komt". Is de hysterese bijvoorbeeld 1°C, dan zal een temperatuursfluctuatie van +0,5°C en -0,5°C ten opzichte van de gewenste temperatuur beschouwd worden als acceptabele afwijking waarbij geen bijsturende actie noodzakelijk is (feitelijk niet gewenst is). De hysterese is een bewuste keuze en met opzet in de temperatuurregeling aangebracht en dient om de levensduur van het apparaat niet negatief te beïnvloeden en het rendement van het apparaat hoog te houden.

Een andere vorm van een hysterese, die wel exact dezelfde doelen nastreeft, en een interessante implementatie heeft is de graadminutenregeling.

Let op: de hysterese wordt in de praktijk op twee verschillende manieren "uitgelegd" en dat kan flinke gevolgen hebben. Dit hebben we in de laatste alinea beschreven.

Wat is hysterese?

Een hysterese is, in dit geval[1], een bepaald temperatuurverschil waarbij de temperatuurregeling "geen actie onderneemt". Wanneer de werkelijke temperatuur daalt of stijgt tussen de boven- of ondergrens van de hysterese, zal de temperatuurregeling geen actie ondernemen en de "activiteitstand" van de verwarming of koeling niet veranderen. Stond hij in de stand "aan" dan blijft hij aan, stond hij "uit" dan blijft hij uit. Pas bij het bereiken van de onder- of bovengrens wordt de activiteitstand veranderd en wordt geeft de temperatuurregeling een signaal die de activiteitstand veranderd naar in- of uitschakelen.

Voorbeeld met een kamerthermostaat

Stel dat de thermostaat, als voorbeeld, een hysterese heeft van 2°C. En de gewenste temperatuur moet 21°C zijn. Dan zal de warmtebron zich inschakelen bij een temperatuur van 20°C en zich uitschakelen bij 22°C.

Eén graad Celsius boven en onder de gewenste temperatuur, samen dus 2°C, is in dit voorbeeld een soort "dode zone" waarbij de thermostaat niet reageert op een temperatuurverandering (de activiteitstand niet wijzigt).

Voorbeeld met een stooklijn bij een cv-warmtepomp

Stel dat een cv-warmtepomp gebruik maakt van een weersafhankelijke regeling, dan bepaalt de stooklijn de temperatuur van het cv-water. Stel dat de stooklijn bepaalt dat de cv-watertemperatuur 26°C moet zijn en stel dat de (ingestelde) hysterese van deze weersafhankelijke regeling 2°C is, dus bij een afwijking van plus of min 1°C geen actie ondernomen wordt. Dan zal de cv-warmtepomp zich inschakelen als de cv-watertemperatuur gedaald is tot 25°C en zich uitschakelen zodra het cv-water een temperatuur bereikt heeft van 27°C.

Waarom een hysterese?

Ieder verwarmingssysteem (of koelingssysteem) heeft een hysterese in haar temperatuurregeling. Daar zijn twee belangrijke redenen voor: levensduur en rendement.

De levensduur van een warmtebron is sterk afhankelijk van het aantal in schakelmomenten. Vooral bij warmtepompen wordt de levensduur sterk bepaalt door het aantal inschakelmomenten (impulsmomenten). Stel dat de warmtepomp zich iedere vijf minuten zou in- en uitschakelen dan zal, gemiddeld, de warmtepomp na drie jaar al vervangen moeten worden omdat dan het maximum aantal impulsmomenten overschreden is en de warmtepomp dan "versleten" is. Dat zou jammer zijn, want een warmtepomp is zéér kostbaar om deze te vervangen en als het aantal impulsmomenten beperkt wordt is de verwachtte levensduur van een warmtepomp meer dan 15 jaar.

Door de temperatuurregeling te voorzien van een hysterese zal het aantal inschakelmomenten beperkt worden. Dat is dan goed voor de levensduur, maar het heeft wel invloed op de stabiliteit van de temperatuur van de woning.

Hoe groot of klein de hysterese moet zijn, is afhankelijk van het type afgiftesysteem. Bij een "snel" afgiftesysteem zoals met radiatoren en/of convectors is een grote hysterese gewenst. Hiermee wordt het veel in- en uitschakelen voorkomen. Want bij een snel afgiftesysteem zal de temperatuur in de woning ook snel reageren. Door een wat grotere hysterese zal de warmtebron wat langer aan blijven staan (en ook langer uit blijven staan).

Bij een "traag" afgiftesysteem zoals een vloerverwarming is een kleine hysterese gewenst. Dan zou een hysterese van 2°C voor veel te grote temperatuurvariaties zorgen. Want nadat de warmtebron is uitgeschakeld zal de vloer nog lang warmte afgeven en de temperatuur in de woning "doorstijgen", ruim voorbij de gewenste temperatuur plus de hysterese. Ook zal de temperatuur ongewenst ver "doorzakken" als het te koud wordt. Het duurt immers lang voordat de vloerverwarming voor een temperatuurstijging zorgt (doorgaans: uren).

De hysterese blijkt ook invloed te hebben op het rendement van de warmtebron of airco. Zonder hysterese zou de warmtebron wellicht voor maar gedurende een paar minuten ingeschakeld worden om daarna weer uit te gaan en dat herhaalt zich dan meerdere keren per uur. Bij een warmtepomp, dus bij een cv-warmtepomp als airco, zal pas na circa 15 minuten zijn maximale (gespecificeerde) rendement behalen. Tot die tijd is het rendement dus lager, dus de kosten voor het verwarmen of koelen hoger.

Door het gebruik van een hysterese zal de warmtebron veel minder frequent in- en uitschakelen. Hiermee kan gezorgd worden dat het aantal inschakelmomenten per dag beperkt wordt tot "één tot een beperkt aantal".

Graadminuten

Bij sommige cv-warmtepompen wordt niet een hysterese maar de techniek "graadminuten" gebruikt. Het dient technisch hetzelfde doel maar de implementatie is iets anders, en interessant om te lezen. Meer daarover in het artikel graadminuten.

Is de hysterese in te stellen?

Apparaten die een temperatuurregeling hebben, zoals een cv-ketel of cv-warmtepomp met weersafhankelijke regeling, een simpele aan/uit thermostaat of aanlegthermostaat hebben dus allemaal een hysterese. Bij een kamerthermostaat is de hysterese meestal een vast gegeven, bij een enkele versie is het instelbaar. Bij een warmtepomp is de hysterese instelbaar. Meestal kan je als gebruiker/eigenaar deze hysterese niet aanpassen. Dat is "verborgen" achter een installateurscode. De hysterese kan je dus (doorgaans) wel zien, maar niet zelf aanpassen. Een aantal van die codes kan je hier vinden, anders mogelijk te vinden op het internet. In het andere geval zal je een installateur om assistentie moeten vragen (mocht je hem willen aanpassen).

Bij een cv-warmtepomp zijn meestal twee (of drie als hij kan koelen) verschillende hysterese instellingen beschikbaar. De eerste geldt voor de verwarming zoals in dit artikel beschreven. De andere is de hysterese voor de boiler. Die staat bijvoorbeeld afgesteld op 5°C. Dus de boiler, die een gewenste temperatuur heeft van 52°C (waarde als voorbeeld) zal pas opnieuw opgewarmd worden als de temperatuur daalt tot 52-5=47°C.

Zoals je begrijpt is dit bij een boiler van de cv-warmtepomp een hele vreemde implementatie van de hysterese. Feitelijk is het geen hysterese. Feitelijk is het een drempelwaarde die je instelt waarbij de boiler opgewarmd wordt zodra de temperatuur met deze drempelwaarde is gedaald. Ondanks dat wordt dit door de fabrikanten toch een hysterese genoemd. Ach ja, het is wat het is. Waarom zouden we ons daar druk om maken?

Wat zijn de gevolgen voor een kleine of grote hysterese?

In zijn algemeenheid geldt, hoe kleiner de hysterese is (bijvoorbeeld 0,5°C) hoe kleiner de temperatuurfluctuaties in de woning zullen zijn, dat is prettig. Aan de andere kant zal het aantal inschakelmomenten per dag toe (kunnen) nemen. En daarmee kan het rendement van de warmtebron lager worden. Zolang de warmtebron niet meer dan één keer per uur zich inschakelt is dit niet (zo) erg, maar een kortere periode dan een uur raden we af.

Bij een grotere hysterese, bijvoorbeeld 2°C (van de cv-watertemperatuur) zal de temperatuurfluctuatie in de woning groter zijn maar aan de andere kant zal de warmtebron veel minder vaak in- en uitgeschakeld worden en zal het rendement en levensduur van de warmtepomp optimaal zijn.

In de praktijk twee definities van hysterese

Naar onze mening is het totale temperatuurverschil waarbinnen de temperatuurregeling geen actie onderneemt "de hysterese". Het voorbeeld in dit artikel met een gewenste temperatuur van 21°C en een inschakeltemperatuur van 20°C en een uitschakeltemperatuur van 22°C, wordt de hysterese gedefinieerd als 2°C.

Maar in de praktijk komen we bij temperatuurregelingen zeer vaak een implementatie tegen dat de hysterese in dit voorbeeld gedefinieerd wordt als 1°C. Waarbij men dan redeneert dat als de temperatuur 1°C daalt of 1°C stijgt ten opzichte van de gewenste temperatuur, de temperatuurregeling geen actie zal ondernemen. Let er dus op dat per apparaat de implementatie van de hysterese kan verschillen.

Zeker bij een kamerthermostaat maakt het zeer veel uit als de hysterese gedefinieerd is als 1°C, waarbij de kamertemperatuur dus met plus of min 0,5°C kan fluctueren, totaal dus 1°C. Maar het ook kan zijn dat men het interpreteert als plus of min 1°C, waarbij de kamertemperatuur dus met 2°C kan fluctueren (wat onprettig is).

Hysterse bij boiler van een warmtepomp

In de praktijk komen we nóg een andere "uitleg" tegen van de term hysterese. Die zien we bij de temperatuurregeling van een boiler die door een warmtepomp wordt verwarmd. Daarbij kan de gewenste boilertemperatuur ingesteld worden, bijvoorbeeld 52°C en een hysterese van bijvoorbeeld 5°C.

Zodra de temperatuur in de boiler daalt met 5°C, dus in dit voorbeeld bij 47°C zal de boiler opgewarmd worden, en het opwarmen stopt bij 52°C. Op zich is de "dode band", het inactiviteitgebied, wel 5°C maar dit is niet ten opzichte van de gewenste temperatuur (van in dit geval 52°C). Een aparte manier van implementeren van de term hysterese. Tis maar dat je het weet.

  1. In de natuurkunde bestaan enorm veel vormen van hysterese, wij behandelen alleen de hysterese bij een temperatuurregeling.

publicatie: 20230930

aanpassing/controle: 20240127

Foutje of aanvulling? Stuur ons een reactie

home­ >verwarming