Durchlauferhitzer

aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie
Zur Navigation springen Zur Suche springen
Elektrischer Durchlauferhitzer, ein Fabrikat aus Deutschland

Ein Durchlauferhitzer oder Durchlaufwasserheizer (DWH) 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. Um das durchfließende Wasser sofort auf die gewünschte Temperatur zu bringen, benötigt ein Durchlauferhitzer eine hohe Wärmeleistung.

Durchlauferhitzer eignen sich nicht zur Bereitung von kochendem Wasser. In neuere Durchlauferhitzer kann anstelle von kaltem Wasser auch durch eine Solaranlage vorgewärmtes Wasser eingeleitet werden, welches dann gegebenenfalls bis auf die gewünschte Temperatur nacherhitzt wird.

Heizkessel, die einen zweiten Wärmetauscher besitzen, um ebenso wie ein Durchlauferhitzer fortlaufend warmes Wasser erzeugen zu können, heißen Kombitherme.

Ein gewöhnlicher Durchlauferhitzer kann höchstens eine Dusche oder zwei Waschbecken zugleich versorgen, so dass Durchlauferhitzer üblicherweise dezentral eingesetzt werden.[1]

Funktionsprinzip[Bearbeiten | Quelltext 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 dieser muss durch einen Fachhandwerker nach der Beseitigung des ursächlichen Fehlers wieder rückgesetzt werden. Als weitere Sicherheitsmaßnahmen werden auch Sicherheitsdruckschalter verwendet. Der Sicherheitsdruckschalter ist zwischen Rückschlagventil (Kaltwasserzulauf) und Entnahmeventil angeordnet. Dieser Bereich gerät bei versagender Regelung bzw. Steuerung unter (Dampf-)Druck, auf welchen der Sicherheitsdruckschalter anspricht und die Stromzufuhr bis zur manuellen Rückstellung unterbricht[2]. Im Bild unten ist das der zentrale Kontaktblock mit dem roten Knopf.

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 Wassers nicht zum Sieden zu bringen.

Die Wärmeübertragung an das Wasser erfolgt durch einen Wärmetauscher. Das Wasser durchfließt ihn und wird dabei durch die Rohrwandung erwärmt. Die Wärmetauscher werden meistens aus Kupfer hergestellt, da Kupfer ein guter Wärmeleiter ist und nicht korrodiert. Bei den elektrischen Geräten befindet sich im Wasser ein Heizelement ähnlich einem Tauchsieder. Bei sogenannten Blankdrahtgeräten werden die Heizdrähte direkt vom Wasser umflossen, wodurch die Reaktionszeit (Wärmekapazität) drastisch sinkt.

Typen nach Energieart[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Elektrische Durchlauferhitzer[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Betriebsbedingungen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Ein in England gebräuchlicher elektrischer Dusch-Durchlauferhitzer
In Südamerika gebräuchlicher Duschkopf-Durchlauferhitzer

Für das schnelle Aufwärmen des Wassers ist eine hohe elektrische Leistung erforderlich. Marktüblich sind Durchlauferhitzer mit 18, 21, 24, 27 und 33 kW Anschlusswert. Sogenannte „Kompakt-Durchlauferhitzer“ verfügen über einen Anschlusswert von 11 oder 13,5 kW (auch umschaltbar). Steckbare einphasige Geräte haben wegen der üblichen Belastbarkeit einer Schutzkontaktsteckdose nur 2,2 bis 3,5 kW.

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

Bei hydraulisch gesteuerten Durchlauferhitzern schwankt die Temperatur des Wassers gewöhnlich mit der Durchflussmenge. Elektronisch geregelte Geräte hingegen bieten über den gesamten Betriebsbereich eine konstante Ausgangstemperatur.

Das Wasser wird bei vielen modernen Geräten mittels eines Blankdrahtheizelements 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 unzulässig hohen Fehlerströme auftreten. Hierzu haben die Heizelemente eine Vor- und eine Nachlaufstrecke, die einen für die Isolierung genügend langen Wasserweg bilden[3]. Die Blankdrahtheizelemente haben gegenüber den früher verwendeten indirekt beheizten Rohrheizkörpern den Vorteil einer wesentlich kürzeren Reaktions- und damit Aufheizzeit, zudem neigen sie nicht zur Verkalkung. Nachteilig ist die höhere Anfälligkeit gegenüber Lufteinschlüssen und Dampfblasen, die zu einer partiellen Überhitzung der Heizdrähte führen können.[4]

Hydraulisch gesteuerte Durchlauferhitzer[Bearbeiten | Quelltext 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.

Elektronische Durchlauferhitzer[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Stufenlos elektronisch geregelter Durchlauferhitzer mit 21 Kilowatt Maximalleistung

Bei elektronischen Geräten wird die Heizleistung stufenlos mittels Leistungselektronik gesteuert.

Die hohen Betriebströme erlauben keine Steuerung per Phasenanschnittsteuerung, weil eine solche erhebliche Verzerrungsblindleistungen nach sich ziehen würde. Es wird stattdessen eine Schwingungspaketsteuerung eingesetzt. Die Leistungshalbleiter werden mit dem Kaltwasserzufluss gekühlt. Zumischung von kaltem Wasser kann bei diesen Geräten u. U. entfallen. Aber auch wenn eine Mischarmatur eingesetzt wird, sogar eine thermostatisch geregelte, unterliegen elektronische Durchlauferhitzer nicht mehr den Einschränkungen der hydraulischen Durchlauferhitzer, für die explizit für Durchlauferhitzer geeignete thermostatische Mischarmaturen benötigt würden.

Bei den elektronisch gesteuerten Durchlauferhitzern wird die Heizleistung stufenlos elektronisch anhand einer Durchflussmessung (Turbinenrad) und der gemessenen Zulauftemperatur gesteuert.

Elektronisch geregelte Durchlauferhitzer arbeiten zusätzlich mit einem Temperatursensor am Auslauf und regeln die Auslauftemperatur. Es ist evtl. ein externes Sollwertpoti vorhanden.

Vorteile elektronischer Varianten sind erhöhter Komfort und eine Energieeinsparung bis etwa 30 Prozent[5] gegenüber hydraulischen Durchlauferhitzern, da die Durchflussrate ein geringeres Minimum hat und der Sollwert schneller und genauer erreicht wird.

Die Leistungsregelung kann nur bis zu einer maximalen Durchflussrate die Temperatur konstant halten, dann fällt diese ab. Daher besitzen manche Geräte ein Motorventil, welches in diesem Fall die Durchflussrate begrenzt, um die Temperatur halten zu können[6].

Elektrischer Anschluss[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Aufgrund der hohen Leistungsaufnahme sind Durchlauferhitzer meistens zum Anschluss an das Drehstromnetz vorgesehen. Wegen der hohen notwendigen Ströme sind sie in vielen Altbauten nur nach Austausch der Wohnungs- oder Hausanschlussleitung am Stromnetz verwendbar.

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

Kleindurchlauferhitzer

Kleiner Durchlauferhitzer für Badewasser
Klein-Durchlauferhitzer mit 3,6 kW Anschlussleistung

Als Kleindurchlauferhitzer werden Geräte mit einer Leistung von 3,5–6,5 Kilowatt bezeichnet, die zur Versorgung einzelner Zapfstellen dienen. Die geringe elektrische Leistung führt dabei nur zu einer geringen 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-Warmwasserboilern, da keine Bereitschaftsverluste entstehen. Es wird dennoch nur eine 16-A-Absicherung benötigt, wie ansonsten üblich. Der Anschluss erfolgt an eine Steckdose, weshalb bei der Installation keine Elektrofachkraft benötigt wird. Der geringe Wasserdurchsatz wird durch Strahlformer mit engen Düsen am Auslauf der Armatur kaschiert.

Gasdurchlauferhitzer[Bearbeiten | Quelltext 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.[7]

Frischwasserstation[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Bei einer sogenannten Frischwasserstation wird das Wasser durch einen Wärmetauscher beim Durchlaufen erhitzt. Die Wärme stammt hier also nicht direkt von der Umwandlung eines Brennstoffes, sondern wird von einem anderen Medium, meist ebenfalls Wasser, abgegeben.

Wirkungsgrad[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Der elektrische Durchlauferhitzer setzt die elektrische Energie mit einem Wirkungsgrad von bis zu 99 Prozent in Wassererwärmung um. Die restliche 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 je nach verwendeter Primärenergie wie Kohle, Erdgas, Öl, Sonne, Wind oder Kernenergie ein deutlich geringerer Gesamtwirkungsgrad von ca. 30–40 Prozent.[8]

Gasdurchlauferhitzer weisen einen Gesamtwirkungsgrad von etwa 75–85 Prozent auf,[1] was bedeutet, dass von einer verbrauchten Kilowattstunde nur ca. 15–25 Prozent verloren gehen. Diese Verluste setzen sich aus Abwärme durch den Schornstein und Abstrahlungsverlusten des Gerätes zusammen.

Wird die für beide Verfahren einzusetzende Primärenergie verglichen, so wird bei gleicher Warmwasserleistung mit einem elektrischen Durchlauferhitzer etwa dreimal so viel Primärenergie pro Liter benötigt wie mit dem Gasgerät (Strom aus fossilen Brennstoffen 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 elektrische 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 | Quelltext 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 | Quelltext bearbeiten]

Diese Beispiele erfolgen auf Grund üblicher Kosten in Deutschland.

Betrieb mit Strom[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Üblicherweise werden elektrische Durchlauferhitzer mit Haushaltsstrom betrieben. Der Stromverbrauch eines Durchlauferhitzers lässt sich nicht anhand der Maximalleistung des Gerätes und der Nutzungsdauer ermitteln. Ein Durchlauferhitzer mit einer Leistungsaufnahme von 18 Kilowatt (kW) verbraucht wird bei voller Leistung in einer Stunde 18 Kilowattstunden (kWh) verbrauchen. Wenn täglich zehn Minuten geduscht wird (Annahme: volle Leistung erforderlich), ergäbe sich ein Verbrauch von 1.095 kWh pro Jahr. Bei einem Durchschnittspreis von 28 Cent pro kWh, würden jährliche Kosten von 306,60 entstehen.

Betrieb mit Erdgas[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

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

  • Schornsteinfeger und Wartung (ca. 60 €/Jahr voll bzw. anteilig bei parallel betriebenen anderen Gasgeräten)
  • Grundgebühr/Miete für den Gaszähler (voll bzw. anteilig bei parallel betriebenen anderen Gasgeräten)
  • Stromkosten für den Betrieb des Gasdurchlauferhitzers (nach o.A. Beispiel 60 Betriebsstunden je Jahr mit ≈100 Watt Elektr. Leistung: 6 kWh/a, mit 0,28 €/kWh: 1,68 €/a)
  • Kosten für Erdgas (nach o.A. Beispiel 1095 kWh, mit angenommenen Wirkungsgrad von 65 %: 1685 kWh Gas zu 6 ct/kWh: 101,10 €/a)

Bei einem ausreichend hohen Anteil Strom aus erneuerbaren Quellen (Strommix) hat der elektrische Durchlauferhitzer eine günstigere CO2-Bilanz. Die reinen Energiekosten beim erdgasbetriebenen Durchlauferhitzer sind allerdings wesentlich geringer und betragen selbst bei einem schlechten Wirkungsgrad des Gas-Durchlauferhitzers von unter 70 Prozent nur etwa ein Drittel der Stromkosten. Allerdings können die höheren Anschaffungs-, Installations- und Wartungskosten samt Kaminkehrer beim Gasgeräten bei nur geringen Verbräuchen diesen Vorteil wieder zunichte machen.

Literatur[Bearbeiten | Quelltext 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 | Quelltext bearbeiten]

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

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. a b Ernst-Rudolf Schramek, Eberhard Sprenger, Hermann Recknagel: Taschenbuch für Heizung und Klimatechnik 03/04, Verlag Oldenbourg, Dezember 2002, S, 1699–1710.
  2. https://www.sbz-monteur.de/2013/03/08/wie-funktioniert-ein-elektrischer-durchlauferhitzer/ TomTank: Wie funktioniert ein elektrischer Durchlauferhitzer, in SBZ Monteur, Alfons W. Gentner Verlag GmbH & Co. KG, 8. März 2013, abgerufen am 21. 10. 2018
  3. https://www.stiebel-eltron.at/de/home/service/haeufige-fragen/welche-heizsysteme-gibt-es-bei-durchlauferhitzern-.html Welche Heizsysteme gibt es bei Durchlauferhitzern?, Firmenschrift der Fa. Stiebel-Eltron, abgerufen am 21. Okt. 2018
  4. Servicehandbuch von Dimplex (PDF)
  5. https://www.stiebel-eltron.de/de/home/service/tools-apps/einsparpotential-durchlauferhitzer.html Einsparpotential Durchlauferhitzer, Firmenschrift Stiebel Eltron, abgerufen am 21. Okt. 2018
  6. https://www.stiebel-eltron.at/de/home/produkte-loesungen/warmwasser/durchlauferhitzer/ratgeber.html Firmenschrift Stiebel Eltron zu vollelektronischen DLE, abgerufen am 21. Okt. 2018
  7. Gas-Durchlauferhitzer. In: www.durchlauferhitzer-wissen.de. Abgerufen am 25. März 2018.
  8. Stromverbrauch von Durchlauferhitzern. In: energieexperten.org. 29. Dezember 2009, abgerufen am 14. Oktober 2012 (PDF; 113 kB).