Durchlauferhitzer
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Der Durchlauferhitzer oder Warmwasser-Geyser, Therme 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.
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[Bearbeiten] Die Funktionsweise
Öffnet 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.
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.
[Bearbeiten] Der elektrische (hydraulische) Durchlauferhitzer
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. Die Erwärmung erfolgt mit einer oder zwei Heizleistungsstufen. Kleine Wassermengen können mit hydraulischen Durchlauferhitzern nur sehr heiß 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.
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 von etwa 25 °C. Letzteres ist ungefähr bei der Erwärmung von Trinkwasser auf die Erwärmung von Bade- bzw. Duschtemperatur gegeben.
[Bearbeiten] Elektrischer Anschluss
Auf Grund der hohen elektrischen Ströme sind Durchlauferhitzer in vielen Altbauten nur nach Verstärkung der Wohnungs- oder Hausanschlussleitung möglich.
Als elektrische Zuleitung ist je nach Durchlauferhitzer-Größe eine Zuleitung (z.B. Kunststoffmantelleitung) von 4 x 4mm² bis hin zu 4 x 10mm² erforderlich, je nach Länge und Verlegeart auch mehr. Möglich sind auch Einzeladern in einem Installationsrohr; L1, L2, L3 und PE), die mit drei Schmelzsicherungen von 25 bis 50 A bzw. drei Leitungsschutzschaltern B25 bis B50 A abgesichert wird. Ein Neutralleiter (N) wird nicht benötigt.
Der Wirkungsgrad von elektrischen Durchlauferhitzern liegt bei ca. 98,6 %, die Differenz sind Leitungsverluste zwischen dem Stromzähler und dem Durchlauferhitzer und sowohl abhängig von der Leitungslänge als auch vom Leiterquerschnitt.
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.
[Bearbeiten] Der elektronische Durchlauferhitzer
Während man beim normalen (rein elektrischen) 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 mögliche Energieeinsparung von ca. 20 % gegenüber hydraulischen Durchlauferhitzern möglich, da auch kleine Wassermengen nur soweit als notwendig erwärmt werden. Die Erwärmung erfolgt weitestgehend 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.
[Bearbeiten] Der Gasdurchlauferhitzer (Gastherme)
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.
[Bearbeiten] Vergleich der Bauformen
Gasdurchlauferhitzer sind meist deutlich größer als ihre elektrischen Pendants.
[Bearbeiten] Wirkungsgrad
Hinsichtlich des (Geräte)-Wirkungsgrades ist der elektrische Durchlauferhitzer am effizientesten, da er den elektrischen Strom zu ca. 99 % in die Wassererwärmung umsetzt. Das heißt, von einer Kilowattstunde, die man bezahlt, bekommt man ca. 99 % als warmes Wasser; die restlichen 1 % sind Leitungsverluste zwischen dem Stromzähler und dem Durchlauferhitzer, die ebenfalls in Wärme umgewandelt werden. Allerdings ist die Erzeugung und Verteilung des elektrischen Stromes mit Verlusten von 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 % als Abwärme durch den Schornstein verliert.
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 volkswirtschaftlicher Sicht (Ressourceneinsparung) sollten deshalb bevorzugt Gasgeräte verwendet werden.
[Bearbeiten] 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.
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.
[Bearbeiten] Verbrauchskosten
Üblicherweise werden elektrische Durchlauferhitzer mit Haushaltstrom 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.
[Bearbeiten] 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. Ein 3,5 kW-Gerät hat bei einer Durchflussmenge von 2,5 Liter pro Minute eine Temperaturerhöhung von 25 Kelvin (K). Daher eignen sich diese Geräte bestens dort, wo nur geringe Mengen warmes Wasser mit einer nicht so hohen Temperatur benötigt werden, z.B. im Gäste-WC. Sie sind ein idealer Ersatz für klassische 5-Liter-Kleinspeicher, da sie keine Bereitschaftsverluste aufweisen.
