Gastherme

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Elektrischer Durchlauferhitzer

elektrischer Durchlauferhitzer Kategorie: GFDL-Bild

Der Durchlauferhitzer bzw. Warmwasser-Geyser, auch Therme oder Gastherme genannt, ist ein fest installiertes Gerät zur Heißwasserbereitung. Im Gegensatz zum Warmwasserspeicher und Heißwasserbereiter (auch: Boiler oder Kochendwassergerät), die das Wasser vor dem Gebrauch erhitzen, nimmt der Durchlauferhitzer erst dann seine Tätigkeit auf, wenn das heiße Wasser benötigt wird. Durchlauferhitzer werden meistens für die dezentrale Warmwasserversorgung (z. B. im Badezimmer oder in der Küche) eingesetzt. Sie eignen sich nicht zur Bereitung von kochendem Wasser.

Prinzip eines brenngasbetriebenen Durchlaufwasserheizers
Zeichner: Autor A.K.


Die Funktionsweise

Prinzip eines brenngasbetriebenen DurchlaufwasserheizersÖffnet man den Warmwasserhahn, so fällt der Druck in der Leitung hinter dem Durchlauferhitzer ab, und Wasser beginnt durch den Durchlauferhitzer zu fließen. Ein Differenzdruckschalter im Gerät erkennt den Wasserdurchfluss und öffnet das Hauptgasventil. Mittels eines Gaswärmeübertragers oder eines Heizelementes wird nun dem fließenden Wasser Wärmeenergie zugeführt. Nach einiger Zeit (wenige Sekunden bei elektrischen, einige 10 Sekunden bei gasbetriebenen Durchlauferhitzern) steht dem Nutzer eine unbegrenzte Menge warmen Wassers zur Verfügung, denn das Wasser wird während des Durchflusses erhitzt.

siehe auch Artikel:



Wird die Wasserentnahme unterbrochen, (z. B. durch Zudrehen des Warmwasserhahnes), muss die Energiezufuhr ebenfalls umgehend abgeschaltet werden. Auch dazu dient wieder der Differenzdruckschalter. Geschieht dies nicht umgehend, können die teilweise beträchtlichen zugeführten Energiemengen nicht mehr mit dem durchfließende Wasser abgeführt werden, der Durchlauferhitzer würde sich überhitzen. In solch einem Störfall wird das Gerät durch einen Sicherheitstemperaturbegrenzer außer Betrieb gesetzt und muss durch eine qualifizierte Person wieder manuell in Betrieb genommen werden.


Für das schnelle Aufwärmen des Wassers ist eine große elektrische Leistung erforderlich. Für normale Einsatzzwecke sind Durchlauferhitzer mit 18, 21, 24, 27 und 33 Kilowatt (kW) Anschlusswert gebräuchlich.

Je höher die Heizleistung, desto höher ist die Wassermenge bei einer gewünschten Wassertemperaturerhöhung. Als Faustformel gilt: Die Leistung (in kW) geteilt durch 2 entspricht ungefähr der Literzahl pro Minute bei einer Wassererwärmung um etwa 25 °C. Letzteres ist ungefähr bei der Erwärmung von Trinkwasser auf die Erwärmung von Bade- bzw. Duschtemperatur gegeben.


elektrischer Anschluss

Auf Grund der hohen elektrischen Ströme sind Durchlauferhitzer in vielen Altbauten nur nach Austausch der Wohnungs- oder Hausanschlussleitung am Stromnetz in Betrieb zu nehmen. Die Missachtung des benötigten Leiterquerschnitts der Anschlussleitung zum Durchlauferhitzer kann katastrophale Folgen haben: durch Überlastung der Leitung kann ein Schwelbrand entstehen, der sich zum Hausbrand ausweitet; auf keinen Fall dürfen einfach belastbarere Sicherungen eingebaut werden! Dadurch verliert die Sicherung ihre Schutzfunktionen als schwächstes Glied im Stromkreis.

Als elektrische Zuleitung ist je nach Durchlauferhitzer-Größe eine Zuleitung (z. B. Kunststoffmantelleitung) von 4 × 4 mm² bis hin zu 4 × 25 mm² erforderlich, je nach Länge und Verlegeart auch mehr. Möglich sind auch Einzeladern in einem Installationsrohr; Außenleitern (L1,L2,L3) die mit drei Schmelzsicherungen von 25 bis 50 A bzw. drei Leitungsschutzschaltern B25 bis B50 A abgesichert wird. Der Anschluss des Schutzleiters (PE) ist zwingend erforderlich.

Durchlauferhitzer dürfen nur von geschultem Fachpersonal (z. B. Elektroniker der Energie- und Gebäudetechnik) angeschlossen werden. In einigen Städten muss eine Genehmigung des jeweiligen Energieversorgungsunternehmens eingeholt werden, bevor ein elektrischer Durchlauferhitzer installiert wird.


hydraulisch gesteuerte Durchlauferhitzer

Bei Modellen mit hydraulischer Steuerung erfolgt die Erwärmung mit einer oder zwei Heizleistungsstufen. Kleine Wassermengen können mit hydraulischen Durchlauferhitzern entweder erhitzt oder gar nicht erwärmt werden; es ist eine Mindestdurchflussmenge zum Einschalten erforderlich.

Eine Temperaturabsenkung z. B. beim Duschen ist durch Zumischen von kaltem Wasser nur in Grenzen möglich. Wird zu schnell zu viel Kaltwasser zugemischt, schaltet der Durchlauferhitzer komplett ab, da die Wassermenge für die konstant zugeführte elektrische Energie zu klein wäre und unerwünschtes Kochen eintreten würde.


kleiner Durchlauferhitzer für Badewasser

Während man beim hydraulisch gesteuerten Durchlauferhitzer die Wassertemperatur durch Hinzumischung von kaltem Wasser einstellt, kann man bei den sogenannten elektronischen Durchlauferhitzern die Wassertemperatur am Gerät vorwählen. Eine Hinzumischung von kaltem Wasser kann somit entfallen.

Die Vorteile sind erhöhter Komfort und ein etwas besserer Wirkungsgrad. Zudem ist eine Energieeinsparung von ca. 20 % gegenüber hydraulischen Durchlauferhitzern möglich, da auch kleine Wassermengen nur soweit wie notwendig erwärmt werden. Die Erwärmung erfolgt weitgehend stufenlos.

Sogenannte vollelektronische Durchlauferhitzer können die Auslauftemperatur sogar über die Leistungsgrenze hin konstant halten, indem sie per elektronisch geregeltem Motorventil die Durchflussmenge soweit reduzieren, dass die eingestellte Wunschtemperatur erreicht wird. Das deutsche Unternehmen Stiebel Eltron entwickelte 1987 weltweit den ersten vollelektronischen Durchlauferhitzer und patentierte diesen.


Gasdurchlauferhitzer (GWH)

Ist am Installationsort eine Erdgasversorgung und ein Schornstein vorhanden, bietet sich ein gasbetriebener Durchlauferhitzer an. Hier wird, entweder durch eine ständig brennende Zündflamme oder auch selbsttätig zuschaltenden Piezozünder, ein Gasbrenner gezündet und betrieben. Das zu erwärmende Wasser wird in Röhren mit Lamellen durch die Flammen geleitet und dabei erhitzt (siehe auch Wärmeübertrager).

Die neueste Generation von Gas-Durchlauferhitzern kommt zum Zünden ohne Fremdenergie (elektrischer Strom) aus. Hierfür wird eine Batteriezündung oder Generatorzündung (unter Verwendung der Zündenergie aus dem fließenden Wasser) verwendet. Aktuelle Durchlauferhitzer ermöglichen auch den Anschluss an eine Solaranlage, dadurch kann vorgewärmtes Wasser bis 60 °C nachgewärmt werden.


Vergleich der Bauformen

Gasdurchlauferhitzer sind meist deutlich größer als ihre elektrischen Pendants.


Wirkungsgrad

Hinsichtlich des (Geräte)-Wirkungsgrades ist der elektrische Durchlauferhitzer am effizientesten, da er die elektrische Energie zu ca. 98,6 % in Wassererwärmung umsetzt. Die restlichen 1,4 % sind Leitungsverluste in Form von Wärme, die zwischen Stromzähler und Gerät entstehen. Allerdings ist die Erzeugung und Verteilung des elektrischen Stromes (der Weg zwischen Kraftwerk und Hausanschluss) mit Verlusten von insgesamt bis zu 75 Prozent behaftet. Daraus ergibt sich ein Gesamtwirkungsgrad von nur etwa 25 %.

Gasdurchlauferhitzer weisen einen Gesamtwirkungsgrad von ca. 75–85 % auf, was bedeutet, dass man von einer bezahlten Kilowattstunde ca. 15–25 % verliert. Diese Verluste setzen sich aus Abwärme durch den Schornstein, aus Abstrahlungsverlusten des Gerätes und Wärmeverlusten bis zu den Entnahmestelle zusammen.

Vergleicht man die für beide Verfahren einzusetzende Primärenergie, so ist festzustellen, dass bei gleicher Warmwasserleistung mit dem elektrischen Durchlauferhitzer dreimal soviel Primärenergie benötigt wird wie mit dem Gasgerät. Aus energetischer und ökologischer Sicht (Ressourceneinsparung) sollten deshalb bevorzugt Gasgeräte verwendet werden.


Bedarfsplanung

Für eine Dusche werden 14 l/min warmes Waser benötigt. Kleingeräte sind ungeeignet.


Wartungskosten

Die Heizkomponenten elektrischer Durchlauferhitzer bedürfen keiner, diejenigen der brenngasbetriebenen Geräte einer jährliche Wartung und Reinigung der Brennräume. Zudem werden die Gasgeräte vom Schornsteinfeger regelmäßig überprüft.

Bei "Verstopfung" des Schornbstein dringt Kohlenstoffmonoxid in die Wohnräume. Kohlenstoffmonoxid ist ein farb-, geruch- und geschmackloses giftiges Gas. Es entsteht bei der unvollständigen Oxidation von kohlenstoffhaltigen Substanzen. Dies erfolgt zum Beispiel beim Verbrennen dieser Stoffe, wenn nicht genügend Sauerstoff zur Verfügung steht oder die Verbrennung bei hohen Temperaturen stattfindet (siehe auch: Boudouard-Gleichgewicht). Kohlenstoffmonoxid selbst ist brennbar und verbrennt mit blauer Flamme zusammen mit Sauerstoff zu Kohlenstoffdioxid.


Die Wasserseite muss in beiden Fällen einer Wartung unterzogen werden, da sich dort mit der Zeit Kalk ablagert, welcher vom Fachmann mit speziellen Geräten entfernt werden muss. Unterbleibt die Wartung, verschlechtert sich der Wärmeübergang an das Wasser, was mit einer höheren Leistung und mit einem höheren Gas- bzw. Stromverbrauch kompensiert werden muss. Allerdings gibt beispielsweise Fa. Siemens an, dass ihre elektronischen Durchlauferhitzer wartungsfrei seien, also nicht entkalkt werden müssen.


Verbrauchskosten

Üblicherweise werden elektrische Durchlauferhitzer mit Haushaltsstrom betrieben. Die Kosten dafür betragen derzeit (2006) etwa 20 ct/kWh, die von Erdgas (oder auch Heizöl) etwa 6 ct/kWh. Auch in Zukunft dürfte das Kostenverhältnis von etwa 1:3 bestehen bleiben.

Auch wenn der Gesamtwirkungsgrad miteinbezogen wird, schneidet bei den Verbrauchskosten der brenngasbetriebene Durchlauferhitzer trotzdem deutlich günstiger ab.


Kleindurchlauferhitzer

Als Kleindurchlauferhitzer werden Geräte mit einer Leistung von (3,5-6,5) Kilowatt (kW) bezeichnet. Diese Geräte dienen zur Versorgung einzelner Zapfstellen. Aufgrund der geringen elektrischen Leistung bekommt man auch nur eine geringe Warmwasserleistung. Die wird durch Strahlformer mit engen Düsen am Auslauf der Armatur kaschiert. Ein 3,5 kW-Gerät hat bei einer Durchflussmenge von 2 Liter pro Minute eine Temperaturerhöhung von 25 Kelvin (K). Daher eignen sich diese Geräte bestens dort, wo nur geringe Mengen warmen Wassers mit einer nicht so hohen Temperatur benötigt werden, z. B. im Gäste-WC. Sie sind eine Alternative für klassische 5-Liter-Kleinspeicher, da sie keine Bereitschaftsverluste aufweisen. Bei Kleindurchlauferhitzer ist jedoch auf die notwendige elektrische Absicherung mit mind. 16 Ampere (bei 230 V) zu achten.


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