Durchlauferhitzer

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Elektrischer Durchlauferhitzer

Ein Durchlauferhitzer ist ein fest installiertes Gerät zur Warmwasserbereitung. Im Gegensatz zum Boiler, der in einem Vorratsbehälter eine begrenzte Warmwassermenge bereitstellt, erwärmt ein Durchlauferhitzer das Wasser erst dann, wenn ein Wasserhahn geöffnet wird. Durch die hohe Wärmeleistung kann ein Durchlauferhitzer kontinuierlich warmes Wasser erzeugen. Durchlauferhitzer werden meistens für die dezentrale Warmwasserversorgung (z. B. im Badezimmer, weniger häufig in der Küche) eingesetzt.[1] Sie eignen sich nicht zur Bereitung von kochendem Wasser. Dient das Gerät gleichzeitig zum Betrieb der Heizung, so handelt es sich um eine Kombitherme. Aktuelle Modelle ermöglichen auch den Anschluss an eine Solaranlage.

Funktionsprinzip[Bearbeiten]

Prinzip eines gasbetriebenen Durchlauferhitzers

Wird das Wasser am Wasserhahn gezapft, detektiert das Gerät den Durchfluss. Das fließende Wasser wird erwärmt. Wird die Wasserentnahme unterbrochen, z. B. durch Zudrehen des Warmwasserhahnes, muss die Energiezufuhr umgehend abgeschaltet werden. Geschieht das nicht oder stark verzögert, können die zugeführten Energiemengen nicht mehr mit dem durchfließenden Wasser abgeführt werden, das Wasser wird überhitzt. In solch einem Störfall wird das Gerät durch einen Sicherheitstemperaturbegrenzer außer Betrieb gesetzt und muss durch eine qualifizierte Person wieder in Betrieb genommen werden. Als weitere Sicherheitsmaßnahmen werden auch Sicherheitsdruckschalter verwendet.

Die Länge der Wasserleitung zwischen Durchlauferhitzer und Zapfstelle(n) sollte möglichst kurz gehalten werden, da sich das in der Leitung stehende Wasser zwischen den Zapfvorgängen abkühlt und erst abfließen muss, bis die gewünschte Auslauf-Temperatur erreicht wird.

Durchlauferhitzer werden nach der verwendeten Energieart, ihrer Funktionsweise (Energiewandlung, Prinzip des Wärmeübertragers) sowie nach dem vorgesehenen Einsatzgebiet unterschieden.

So gibt es die gasbetriebenen und elektrischen Durchlauferhitzer, die wiederum sich nach hydraulischer und elektronischer Detektion des Wasserdurchflusses unterteilen. Bei den elektrischen Durchlauferhitzern wird zusätzlich noch nach den Prinzipien der Wärmeübertragung an das Wasser unterschieden in Rohrheizkörper- und Blankdrahtgeräten sowie nach gesteuertem oder geregeltem Verhalten.

Die Detektion des Durchflusses im Gerät erfolgt mittels eines Differenzdruckschalters bei hydraulischen Geräten und mittels eines Turbinen-Durchflussmessers bei den elektronischen. Der Differenzdruckschalter funktioniert rein mechanisch. Er registriert den Druckunterschied beim Zapfen und schaltet die Energiezufuhr ein. Je nach Strömungsgeschwindigkeit und Druckverhältnissen wird die Membran mehr oder weniger ausgelenkt und es können mehrere Leistungsstufen realisiert werden. In der Praxis sind jedoch nur zwei Stufen üblich. Der Turbinen-Durchflussmesser benötigt für die Auswertung des Durchflusses eine elektronische Baugruppe, hat aber den Vorteil, dass die Auswertung unabhängig von den Druckverhältnissen und stufenlos erfolgen kann. Beide Systeme benötigen einen Mindestdurchfluss, um eine Wasserentnahme zu detektieren und auch bei geringst möglicher Leistungsabgabe die geringe Menge des Wasser nicht zum Sieden zu bringen.

Die Wärmeübertragung an das Wasser erfolgt durch einen Wärmeübertrager, z.B. ein elektrischer Rohrheizkörper, innerhalb eines Behälters mit zwei Wasseranschlüssen. Das Wasser umfließt den Rohrheizkörper und wird dabei erwärmt. Wärmeübertrager werden meistens aus Kupfer hergestellt, da Kupfer ein guter Wärmeleiter ist. Bei den elektrischen Geräten kann auf einen Wärmeübertrager verzichtet werden. Bei den Blankdrahtgeräten werden im Gegensatz zu den Rohrheizkörpern die Heizspiralen direkt vom Wasser umflossen.

Typen nach Energieart[Bearbeiten]

Elektrische Durchlauferhitzer[Bearbeiten]

Beispiel eines in England gebräuchlichen elektrischen Dusch-Durchlauferhitzers
In Südamerika gebräuchliche Duschkopf-Durchlauferhitzer. Leistung: 0 bis 5,2 kW bei 127 Volt, 0 bis 6,6 kW bei 220 Volt

Für das schnelle Aufwärmen des Wassers ist eine große elektrische Leistung erforderlich. Marktüblich sind Durchlauferhitzer mit 18, 21, 24, 27 und 33 kW Anschlusswert.

Je höher die Heizleistung, desto mehr Wasser kann auf eine gewünschte Temperatur erwärmt werden. Für eine Kaltwassertemperatur um 11 °C ist die Faustformel für die Erwärmung von Trinkwasser auf Bade- bzw. Duschtemperatur von 38 °C üblich:

\frac{\text{Leistung (in kW)}}{2} \approx \frac{\text{Liter Warmwasser}}{\text{Minute}}

Bei hydraulisch gesteuerten Durchlauferhitzern nimmt die Temperatur des Wassers gewöhnlich mit steigender Durchflussmenge ab. Elektronisch geregelte Systeme hingegen bieten über den gesamten Betriebsbereich eine konstante Ausgangstemperatur.

Hydraulisch gesteuerte Durchlauferhitzer[Bearbeiten]

Bei Modellen mit hydraulischer Steuerung erfolgt die Erwärmung mit bis zu drei Heizleistungsstufen. Kleinste Wassermengen können mit hydraulischen Durchlauferhitzern nicht erwärmt werden, denn zum Einschalten ist eine Mindestdurchflussmenge erforderlich. Das Zumischen von kaltem Wasser ist daher nur in Grenzen sinnvoll. Läuft zu wenig warmes Wasser, schaltet der Durchlauferhitzer komplett ab.

Elektronisch geregelter Durchlauferhitzer[Bearbeiten]

Stufenlos elektronisch geregelter Durchlauferhitzer mit 21 Kilowatt Maximalleistung.
TW=Abgang zu den Zapfstellen
TWW=Zuleitung mit Regelungsventil
L1/L2/L3/PE=Elektr. Anschluss
1) Heizpatrone
2) Druckschalter
3) Zentrale Befestigungsschraube
L2 der oberen Klemmverbindung (zweite von links) ist bereits angesengt und die zugehörige Aderisolierung angeschmolzen. Das Gerät ist nicht betriebssicher.

Bei den elektronischen Durchlauferhitzern kann man die Wassertemperatur am Gerät vorwählen. Die Dazumischung von kaltem Wasser kann somit entfallen. Aber auch wenn eine Mischarmatur eingesetzt wird, sogar eine thermostatisch geregelte, unterliegen echte elektronisch geregelte Durchlauferhitzer nicht mehr den Einschränkungen der hydraulischen Durchlauferhitzer, für die man explizit für Durchlauferhitzer geeignete thermostatische Mischarmaturen benötigte.

Vorteile sind erhöhter Komfort und ein etwas besserer Wirkungsgrad, der eine Energieeinsparung bis 20 % gegenüber hydraulischen Durchlauferhitzern ermöglicht, da auch kleine Wassermengen nur so stark erwärmt werden wie nötig. Die Erwärmung erfolgt weitgehend stufenlos.

Das Wasser wird meist durch ein Blankdrahtheizelement erhitzt, bei dem die Heizdrähte direkt vom Wasser umspült werden. Das Leitungswasser wirkt isolierend gegenüber den leitenden Teilen, so dass bis zu einem bestimmten, am Geräteschild ersichtlichen Grenz-Leitwert, unter dem das Wasser liegen muss, keine nennenswerten Fehlerströme auftreten. Die Blankdrahtheizelemente haben gegenüber den früher verwendeten indirekt beheizten Rohrheizkörpern neben dem höheren Wirkungsgrad auch den Vorteil einer wesentlich kürzeren Reaktions- und damit Aufheizzeit, zudem reduzieren sie die Verkalkung des Gerätes erheblich. Nachteilig ist allerdings die höhere Anfälligkeit gegenüber Lufteinschlüssen und Dampfblasen, die zu einer partiellen Überhitzung der Heizdrähte führen können.[2]

Vollelektronische Durchlauferhitzer können die Auslauftemperatur sogar über die Leistungsgrenze hinaus konstant halten, indem sie per elektronisch geregeltem Motorventil die Durchflussmenge soweit reduzieren, dass die eingestellte Wunschtemperatur erreicht wird. Der weltweit erste vollelektronische Durchlauferhitzer wurde 1987 von Stiebel Eltron entwickelt und patentiert.

Daneben gibt es auch als „elektronisch“ beworbene Durchlauferhitzer ohne teure Leistungselektronik, die lediglich über ein elektronisch geregeltes Motorventil verfügen. Durch Regelung der Durchflussmenge kann mit Einschränkungen die Temperatur konstant gehalten werden, daher weisen solche Geräte ähnliche Einschränkungen wie die hydraulisch geregelten Durchlauferhitzer auf.

Elektrischer Anschluss[Bearbeiten]

Aufgrund der hohen Leistungsaufnahme sind Durchlauferhitzer fast ausschließlich zum Anschluss an das dreiphasige Drehstromnetz vorgesehen. Wegen der hohen notwendigen Ströme sind sie in vielen Altbauten nur nach Austausch der Wohnungs- oder Hausanschlussleitung am Stromnetz verwendbar. Wird die Leitung zu klein dimensioniert, kann ein Hausbrand entstehen.

Durchlauferhitzer dürfen nur von geschultem Fachpersonal angeschlossen werden. In einigen Gegenden muss eine Genehmigung des jeweiligen Energieversorgungsunternehmens eingeholt werden, bevor ein elektrischer Durchlauferhitzer installiert wird.

Kleindurchlauferhitzer[Bearbeiten]
Kleiner Durchlauferhitzer für Badewasser
Klein-Durchlauferhitzer mit 3,6 kW Anschlussleistung

Als Kleindurchlauferhitzer werden Geräte mit einer Leistung von 3,5 bis 6,5 Kilowatt bezeichnet. Diese dienen zur Versorgung einzelner Zapfstellen.

Aufgrund der geringen elektrischen Leistung bekommt man auch nur eine geringe Warmwasserleistung: Ein 3,5-kW-Gerät erreicht bei einer Durchflussmenge von 2 Litern pro Minute eine Temperaturerhöhung von 25 Kelvin. Diese Geräte eignen sich für Stellen, an denen geringe Mengen warmen Wassers mit einer nicht so hohen Temperatur benötigt werden, etwa im Gäste-WC. Sie sind eine sinnvolle Alternative gegenüber wenig benutzten, klassischen 5-Liter-Kleinspeichern, da keine Bereitschaftsverluste entstehen. Der geringe Wasserdurchsatz wird durch Strahlformer mit engen Düsen am Auslauf der Armatur kaschiert. Bei Kleindurchlauferhitzern ist auf die notwendige elektrische Sicherung mit max. 16 Ampere (bei 230 V) zu achten. Der Querschnitt der Leitung sollte mindestens 2,5 mm² betragen.

Gasdurchlauferhitzer[Bearbeiten]

Gas-Durchlauferhitzer der Fa. Hugo Junkers

Bei einem Gasdurchlauferhitzer wird, entweder durch eine ständig brennende Zündflamme oder einen selbsttätig zuschaltenden Piezozünder, ein Gasbrenner bei Bedarf 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 beim Zünden ohne zusätzlichen Stromanschluss aus: Hier wird eine Batterie- oder Generatorzündung (unter Verwendung der Strömungsenergie aus dem fließenden Wasser) verwendet; dies ist aber nur bei Modellen zur ausschließlichen Warmwasserbereitung von Interesse, da Kombithermen wegen der Umwälzpumpe für den Heizkreislauf ohnehin einen Stromanschluss benötigen. Je nach baulicher Situation und abhängig von der Leistung des Geräts ist es notwendig, den Durchlauferhitzer an einen Schornstein anzuschließen. Andernfalls genügt eine Frischluftzufuhr und eine Abgasabgabe durch eine Außenwand ins Freie.

Gasdurchlauferhitzer werden zum überwiegenden Teil mit Erdgas betrieben, wenn eine entsprechende Versorgung vorhanden ist; daneben kann auch Flüssiggas aus Flaschen oder ortsfesten Anlagen verfeuert werden, etwa wenn kein Gasanschluss vorhanden ist. Zur Umstellung der Gasart muss lediglich vom Installateur die Düse gewechselt werden.

Gasdurchlauferhitzer sind meist deutlich größer als ihre elektrischen Pendants.[3]

Wirkungsgrad und Einsatzgebiete[Bearbeiten]

Der elektrische Durchlauferhitzer setzt die elektrische Energie mit einem Wirkungsgrad von bis zu 99 % in Wassererwärmung um.[4] Die restlichen Energie sind Leitungsverluste in Form von Wärme und Abstrahlverluste des Gerätes. Allerdings sind die Art der Erzeugung des elektrischen Stroms und seine Verteilung bis zum Hausanschluss mit erheblichen Verlusten behaftet. Daraus ergibt sich ein deutlich geringerer Gesamtwirkungsgrad bezogen auf die Primärenergie.

Gasdurchlauferhitzer weisen einen Gesamtwirkungsgrad von ca. 75 bis 85 % auf,[1] was bedeutet, dass man von einer bezahlten Kilowattstunde nur ca. 15 bis 25 % verliert. Diese Verluste setzen sich aus Abwärme durch den Schornstein und Abstrahlungsverlusten des Gerätes zusammen.

Vergleicht man die für beide Verfahren einzusetzende Primärenergie, so wird bei gleicher Warmwasserleistung mit einem elektrischen Durchlauferhitzer etwa dreimal soviel Primärenergie benötigt wie mit dem Gasgerät (Strom aus einem Dampfkraftwerk angenommen).

Durchlauferhitzer können Energie und Wasser sparen, da sie das Wasser zumeist nahe der Verbrauchsstelle erwärmen. Gegenüber einer zentralen Warmwasserversorgung mit Warmwasserspeicher können die Ablaufverluste („bis warmes Wasser kommt“) bzw. die Wärmeverluste durch Rohrleitungen und der elektrischer Energiebedarf für Zirkulationspumpen reduziert werden. Auch verringert sich meist der Umfang der zu installierenden Warmwasserverrohrung. Dies macht sich besonders bei abseits liegenden Verbrauchsstellen mit geringer Abnahme (z.B. Gäste-WC) bemerkbar, so dass hier der Einsatz strombetriebener Geräte gerechtfertigt ist.

Gasbetriebene Durchlauferhitzer und zentrale Warmwasserbereitung mit Boilern können bei regelmäßigem und höherem Warmwasserbedarf deutlich energieeffizienter und damit auch kostengünstiger im Betrieb sein. So finden beispielsweise gasbetriebene kombinierte Warmwasser-/Heizungs-Durchlauferhitzer als Etagenheizung in Mehrfamilienhäusern Verwendung.

Wartungskosten[Bearbeiten]

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

Die Wasserseite muss in beiden Fällen einer Wartung unterzogen werden, da sich dort mit der Zeit Kesselstein ablagert, der fachgerecht entfernt werden sollte. Unterbleibt diese Entkalkung, verschlechtert sich der Wärmedurchgang, womit der Wirkungsgrad sinkt.

Elektrische Durchlauferhitzer mit Blankdraht-Heizelementen gelten als wartungsfrei und brauchen nicht entkalkt zu werden. Wegen der besonders massearmen Heizelemente (Draht) verbleibt nach dem Abschalten kaum Nachwärme, was den wesentlichen Grund für die Verringerung der Kesselstein-Ausscheidungen darstellt. Des Weiteren wird auf Grund des Ausdehnens (Erwärmung) und Zusammenziehens (Abkühlung) des Heizdrahtes ein zu großer Kesselsteinbelag abgesprengt.

Verbrauchs- und Unterhaltskosten[Bearbeiten]

Diese Beispiele erfolgen auf Grund üblicher Kosten in Deutschland.

Betrieb mit Strom[Bearbeiten]

Üblicherweise werden elektrische Durchlauferhitzer mit Haushaltsstrom betrieben. Die Kosten dafür betrugen 2012 etwa 26,4 ct/kWh.

Betrieb mit Erdgas[Bearbeiten]

Die Energiekosten von Erdgas betragen etwa 6 ct/kWh (2012). Die Kosten für Warmwasser aus einem mit Erdgas betriebenen Durchlauferhitzer setzen sich wie folgt zusammen:

  • Schornsteinfeger und Wartung
  • Grundgebühr/Miete für den Gaszähler (anteilig)
  • Stromkosten für den Betrieb des Gasdurchlauferhitzers
  • Kosten für Erdgas

Wird der Gesamtwirkungsgrad mit einbezogen, schneidet bei den Verbrauchskosten der erdgasbetriebene Durchlauferhitzer günstiger ab als ein elektrischer Durchlauferhitzer.

Literatur[Bearbeiten]

  •  Hermann Recknagel, Eberhard Sprenger, Ernst-Rudolf Schramek (Hrsg.): Taschenbuch für Heizung und Klimatechnik 03/04. einschließlich Warmwasser- und Kältetechnik. Oldenbourg Industrieverlag, München 2003, ISBN 3-486-26534-2, 4.2.1 Einzel- und Gruppenversorgung, S. 1699-1710.
  •  Karl Volger, Erhard Laasch (Bearb.): Haustechnik. Grundlagen, Planung, Ausführung. 10. Auflage. Teubner, 1999, ISBN 3-519-15265-7.

Weblinks[Bearbeiten]

 Commons: Durchlauferhitzer – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
 Wiktionary: Durchlauferhitzer – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. a b Ernst-Rudolf Schramek, Eberhard Sprenger, Hermann Recknagel: „Taschenbuch für Heizung und Klimatechnik 03/04“, Verlag Oldenbourg, Dezember 2002, Seiten 1699 – 1710.
  2. Servicehandbuch von Dimplex
  3. Gas-Durchlauferhitzer. In: Baunetz Wissen – Das Online-Fachlexikon. BauNetz Media GmbH, abgerufen am 14. Oktober 2012.
  4. Stromverbrauch von Durchlauferhitzern. energieexperten.org, abgerufen am 14. Oktober 2012 (PDF; 113 kB).