Durchlauferhitzer


Durchlauferhitzer
Elektrischer Durchlauferhitzer

Der Durchlauferhitzer ist ein fest installiertes Gerät zur Warmwasserbereitung. Im Gegensatz zum Boiler (Warmwasserspeicher), der erwärmtes Wasser bevorratet, erzeugt der Durchlauferhitzer dann warmes Wasser, wenn es benötigt wird. Durchlauferhitzer werden meistens für die dezentrale Warmwasserversorgung (z. B. im Badezimmer, weniger in der Küche) eingesetzt. Sie eignen sich nicht zur Bereitung von kochendem Wasser. Stellt das Gerät auch das Heizungswasser zur Verfügung, so handelt es sich um eine Kombitherme. Aktuelle Modelle ermöglichen auch den Anschluss an eine Solaranlage, dadurch kann vorgewärmtes Wasser bis 60 °C nachgewärmt werden.

Inhaltsverzeichnis

Funktionsprinzip

Prinzip eines gasbetriebenen Durchlauferhitzers

Öffnet man den Warmwasserhahn, so fällt der Druck in der Leitung ab, und Wasser beginnt durch den Durchlauferhitzer zu fließen. Ein Differenzdruckschalter im sogenannten hydraulisch gesteuerten Gerät startet die Wassererwärmung mittels eines Wärmeübertragers oder eines Heizelementes. Bei elektronisch geregelten Durchlauferhitzern hingegen wird über Durchflussgeber die Wasserbewegung und die genaue Menge des Wasserflusses erkannt. Nach kurzer Zeit (wenige Sekunden bei elektrischen, einige 10 Sekunden bei gasbetriebenen Durchlauferhitzern) steht dem Nutzer eine unbegrenzte Menge warmen Wassers zur Verfügung. 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.

Wird die Wasserentnahme unterbrochen, z. B. durch Zudrehen des Warmwasserhahnes, muss die Energiezufuhr umgehend abgeschaltet werden. Auch dazu dient der Differenzdruckschalter oder Durchflussgeber. Geschieht das nicht oder stark verzögert, können die zugeführten Energiemengen nicht mehr mit dem durchfließenden Wasser abgeführt werden, der Durchlauferhitzer 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.

Typen nach Energieart

Elektrische Durchlauferhitzer

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 Kilowatt 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 vom 38 °C üblich:

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

Hydraulisch gesteuerte Durchlauferhitzer

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 gesteuerte Durchlauferhitzer

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 soweit wie nötig erwärmt werden. Die Erwärmung erfolgt weitgehend stufenlos.

Das Wasser wird meist durch ein Blankdrahtheizelement erhitzt, bei dem die Heizdrähte direkt vom Wasser umspült werden. Leitungswasser ist gewöhnlich ein guter Isolator, so dass bis zu einem bestimmten, am Gerät ersichtlichen Leitwert 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. Nachteilig ist allerdings die höhere Anfälligkeit gegenüber Lufteinschlüssen und Dampfblasen, die zu einer partiellen Überhitzung der Heizdrähte führen können.

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

Aufgrund der hohen Leistungsaufnahme sind Durchlauferhitzer fast ausschließlich zum Anschluss an das dreiphasige Drehstromnetz vorgesehen. Wegen der hohen elektrischen Ströme sind sie in vielen Altbauten nur nach Austausch der Wohnungs- oder Hausanschlussleitung am Stromnetz verwendbar. Wird die Leitung zu klein dimensioniert, kann ein Schwelbrand entstehen, der sich zum Hausbrand ausweitet. Auf keinen Fall dürfen Sicherungen mit einer höheren Nennstromstärke als für die Geräteleitung zugelassen eingebaut werden, denn dadurch würde die Sicherung ihre Schutzfunktion als schwächstes Glied im Stromkreis verlieren.

Je nach Gerätegröße ist eine Zuleitung (z. B. Kunststoffmantelleitung oder Einzeladern in einem Installationsrohr) mit 4 Adern à 4 mm² bis 4 × 16 mm² erforderlich (nach DIN-VDE-Empfehlung mindestens 4 × 6 mm² – je nach Länge und Verlegeart auch noch mehr), die mit Schmelzsicherungen oder Leitungsschutzschaltern von 25 bis 50 A abgesichert wird. Der Anschluss des Schutzleiters (PE) ist zwingend erforderlich.

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
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. Der geringe Wasserdurchsatz wird durch Strahlformer mit engen Düsen am Auslauf der Armatur kaschiert. Sie sind jedoch eine Alternative besonders zu wenig benutzten klassischen 5-Liter-Kleinspeichern, da sie keine Bereitschaftsverluste aufweisen.

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

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 Zündenergie 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 Bauordnung ist es notwendig, den Durchlauferhitzer auch 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 oder kein ausreichend dimensionierter elektrischer Anschluss vorhanden ist.

Gasdurchlauferhitzer sind meist deutlich größer als ihre elektrischen Pendants.

Wirkungsgrad und Einsatzgebiete

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 und Abstrahlverluste des Gerätes. Allerdings sind die Art der Erzeugung des elektrischen Stroms und seine Verteilung bis zum Hausanschluss mit Verlusten behaftet. Daraus ergibt sich ein deutlich geringerer Gesamtwirkungsgrad bezogen auf die Primärenergie, je nach verwendetem Strommix.

Gasdurchlauferhitzer weisen einen Gesamtwirkungsgrad von ca. 75 bis 85 % auf, 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 dem elektrischen Durchlauferhitzer, falls der Strom aus Dampfkraftwerken kommt, etwa dreimal soviel Primärenergie benötigt wie mit dem Gasgerät.

Durchlauferhitzer können Energie und Wasser sparen, da sie das Wasser zumeist nahe der Verbrauchsstelle erwärmen. Je nach Auslegung können Ablaufverluste ("bis warmes Wasser kommt") oder Wärmeverluste durch Rohrleitungen und elektrischer Energiebedarf für Zirkulationspumpen reduziert werden. Auch kann auf die Installation der Warmwasserverrohrung bis zum Gerät verzichtet werden. Diese Effekte lassen sich vor allem an entfernten Verbrauchsstellen mit sehr wenig Abnahme (z.B. Gäste-WC) nutzen, was dann auch den Einsatz strombetriebener Geräte rechtfertigt.

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

Wartungskosten

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 mit speziellen Geräten entfernt werden sollte. Unterbleibt diese Entkalkung, verschlechtert sich der Wärmeübergang an das Wasser, weil Kesselstein einen höheren Wärmewiderstand als das umgebende Metall aufweist, was mit höherer Leistung und damit einem höheren Gas- bzw. Stromverbrauch kompensiert werden muss. Diese Isolierschicht kann auch die Ursache für Materialermüdung durch überhitzte Rohrleitungen sein, was sich schlechtestenfalls in einem Riss der Leitungen und damit einhergehendem Wasseraustritt in den umgebenden Raum auswirkt.

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.

Verbrauchskosten

Diese Berechnungsbeispiele erfolgen auf Grund üblicher Kosten in Deutschland

Betrieb mit Strom zum Haushalttarif

Üblicherweise werden elektrische Durchlauferhitzer mit Haushaltsstrom betrieben. Die Kosten dafür betrugen 2006 – 2009 etwa 20 ct/kWh.

Betrieb mit Erdgas

Die Energiekosten von Erdgas (oder auch Heizöl) betragen etwa 6 ct/kWh. Wegen der stark gestiegenen Preise für Heizöl kostet 2008 eine kWh Heizöl eher 9 Ct. So setzen sich die Kosten für einen mit Erdgas betriebenen Durchlauferhitzer wie folgt zusammen:

  • Schornsteinfeger und Wartung: etwa 100 Euro/Jahr
  • Grundgebühr/Miete für den Gaszähler: je nach Tarif, um die 40 Euro/Jahr
  • Stromkosten für den Betrieb des Gasdurchlauferhitzers bei angenommenen 150 kWh je Jahr und 0,20 € je kWh Strom: ca. 30 Euro/Jahr
  • Kosten für Erdgas je kWh: ca. 9 Cent[1]

Bisher folgte der Preis für Erdgas spätestens nach sechs Monaten dem hochspekulativen Ölpreis, ebenso der Strompreis. Das Kostenverhältnis Öl bzw. Gas zu elektrischen Strom von 1:3 dürfte somit gewahrt bleiben.

Wird der Gesamtwirkungsgrad mit einbezogen, schneidet bei den Verbrauchskosten der Erdgasbetriebene Durchlauferhitzer noch günstiger ab.

Siehe auch

Literatur

  • Karl Volger / Erhard Laasch (Bearb.): Haustechnik – Grundlagen, Planung, Ausführung, 10. Aufl. 1999, ISBN 3-519-15265-7

Weblinks

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

Einzelnachweise

  1. http://www.heiz-tipp.de/ratgeber-53-kosten_schornsteinfeger.html

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