Zweikreisiger Elektrokessel: Aufbau, Vor- und Nachteile + was bei der Auswahl zu beachten ist

Wenn es nicht möglich ist, Gas ins Haus zu leiten, muss das Problem der autonomen Heizung und Warmwasserbereitung mit Hilfe alternativer Energiequellen gelöst werden. Sie können Solargeneratoren installieren, mit Holz oder Pellets heizen. Die beste Lösung könnte jedoch ein zweikreisiger Elektrokessel sein.

In dem von uns vorgestellten Artikel werden das Funktionsprinzip und die Varianten der Geräte, die elektrische Energie in Wärme umwandeln, detailliert beschrieben. Es werden Orientierungspunkte aufgeführt, die zukünftige Besitzer des Aggregats vor dem Kauf beachten sollten. Es werden Empfehlungen für einen sparsamen Betrieb gegeben.

Funktionsprinzip des Geräts

Die Konstruktion eines Zweikreiskessels sieht die Anordnung von zwei Heizelementen in einem Gerät vor, um Wasser und Wärmeträger zu erwärmen. Das System funktioniert durch die Umwandlung von elektrischem Strom in Wärmeenergie.

Konstruktionsmerkmale des Zweikreiskessels

Für die Raumheizung wird an den Kessel ein geschlossener Heizkreislauf angeschlossen, in dem der Wärmeträger zirkuliert. Die zweite Rohrleitung dient zur Zufuhr von Warmwasser, das in einem eingebauten Speicherbehälter oder nach dem Durchlaufprinzip erwärmt wird.

In der warmen Jahreszeit kann die Heizung ausgeschaltet und der Kessel nur als Boiler verwendet werden.

Die zwei Kreisläufe des Elektrokessels können sowohl unabhängig voneinander als auch gleichzeitig funktionieren, um das Haus zu heizen und Wasser zu erwärmen.

Das Gerät besteht aus folgenden Hauptkomponenten:

• Gehäuse mit Wärmedämmung, Einlass- und Auslassarmaturen;
• Wärmetauscher, durch den der Wärmeträger zirkuliert;
• Steuerungssystem und Automatikeinheit, die das Einstellen von Temperaturparametern und das Ein-/Ausschalten des Geräts ermöglicht;
• Heizvorrichtung;
• Ausdehnungsgefäß zum Druckabbau;
• Sicherheitsventil;
• Entlüfter (automatisiert oder manuell) zum Entfernen von Luftblasen;
• Umwälzpumpen für das Warmwassersystem und die Heizung;
• Sicherheitsgruppe mit Temperatursensoren und Relais.

Das Funktionsprinzip des Elektrokessels besteht im Wärmeaustausch: Die Umwälzpumpe pumpt Wasser in den Tank, das durch das Heizelement auf eine bestimmte Temperatur erwärmt und entweder in den Heizkreislauf oder in das Warmwassersystem geleitet wird.

Ein Zweikreis-Elektrogerät kann im Grunde genommen, wie sein Gas-Pendant, sowohl die Funktion einer Hausheizung als auch eines Durchlauferhitzers für Wasser übernehmen.

Vor- und Nachteile der Elektroausrüstung

Die Elektroheizung zählt zu den umweltfreundlichen Heizmethoden, da sie die Luft im Gegensatz zu einem Festbrennstoffkessel nicht mit Rauch und Ruß, Kohlenmonoxid und anderen schädlichen „Abfallprodukten“ wie Gasgeräte belastet.

Außerdem schließt die Besonderheit der Arbeit einer elektrischen Heizung praktisch Notfälle bei Wasserlecks aus – wenn kein Heizmedium im System vorhanden ist, schaltet sich die Anlage automatisch ab.

Ein Elektrokessel hat einen hervorragenden Wirkungsgrad von 95-99 %, aber selbst diese hohe Wärmeabgabe gleicht den hohen Stromverbrauch nicht aus, daher verliert das Elektrogerät im Vergleich zu einem Gaskessel.

Zu den allgemeinen Vorteilen von Elektrogeräten gehören außerdem:

• Einfache Montage – es ist nicht nötig, einen Schornstein, eine Zwangsbelüftung, eine Gasleitung zu installieren und eine Menge Genehmigungen einzuholen, wie bei der Installation eines Gaskessels.
• Sicherheit – die Wahrscheinlichkeit eines Lecks oder Überhitzens des Elektrokessels ist sehr gering, außerdem ist die Konstruktion des Geräts nicht für offene Flammen, leicht entzündliche Materialien und explosives Gas ausgelegt.
• Kompakte Abmessungen – ein wichtiger Aspekt für kleine Räume. Außerdem kann das Gerät nicht nur an den im Projekt vorgesehenen Stellen (wie Gasgeräte) installiert werden, sondern an jedem geeigneten Ort, an dem ein Anschluss an das Stromnetz und das Heizsystem möglich ist.
• Geräuschlosigkeit – der Elektrokessel arbeitet ohne Vibrationen, „Auspuffgeräusche“ und andere Geräusche, die Festbrennstoff- und Gasgeräte verursachen.
• Erschwingliche Kosten sowohl für das Gerät selbst als auch für seine Installation und Wartung.

Was die Nachteile betrifft, so ist einer der wesentlichsten die Kosten der verbrauchten Energie. Wenn es sich um elektrische Heizung und Warmwasserbereitung für ein großes Landhaus handelt, werden die Beträge beträchtlich sein.

Daher ist es sinnvoll, vor dem Kauf zumindest eine grobe Verbrauchsberechnung durchzuführen, indem man die Informationen über Fläche, Wasserverbrauch und Geräteleistung analysiert. Und dann zu entscheiden, ob sich der Aufwand lohnt.

Die Installation spezieller Steuerungen, Speichergeräte und differenzierter Zähler, die im Tag-Nacht-Modus arbeiten, kann die Kosten erheblich senken.

Weitere Nachteile:

• Abhängigkeit von der Stromversorgung – in Gebieten mit ständigen Stromausfällen ist die Installation eines solchen Heizgeräts sinnlos. Wenn die Ausfälle jedoch zufälliger Natur sind und nicht die Norm darstellen, kann der Kauf eines Energiespeichergenerators das Problem lösen.
• Spannungsschwankungen wirken sich schädlich auf die empfindliche Kesselsteuerung aus. Daher sollten vor der Installation gute Spannungsstabilisatoren angeschafft werden.
• Ablagerungen. Da für die Warmwasserbereitung Durchlaufwasser verwendet wird, überziehen sich die Heizelemente allmählich mit Kalk, der aus dem Gerät entfernt werden muss. Eine Lösung kann die Installation von Filtern am Kaltwasserzulauf und regelmäßige Wartung sein.

Außerdem sollten Sie, bevor Sie einen Elektrokessel installieren, herausfinden, ob Ihr Hausnetz für eine solche Last ausgelegt ist. Zum Beispiel würde eine Fläche von 200 Quadratmetern mindestens 16–20 kW erfordern.

Und das nur für die Heizung, ohne Berücksichtigung anderer Elektrogeräte. Während in neuen Eigenheimsiedlungen eine solche Leistung durch den Anschluss an ein Drehstromnetz vorgesehen ist, werden für ein Wochenendgrundstück in der Regel nicht mehr als 10 kW bereitgestellt.

Arten von Elektrokesseln

Moderne Elektrokessel sind mit Heizelementen ausgestattet, die nach unterschiedlichen Prinzipien arbeiten. Allerdings können nur Geräte mit Heizstabkonstruktion gleichzeitig für Heizung und Warmwasserbereitung eingesetzt werden.

Der Anschluss eines Elektrokessels an das Heizungs- und Warmwassersystem erfordert in der Regel die Installation eines Boilers mit Wärmetauscher oder eines Speichers für Warmwasser.

Andere Gerätetypen können nur dann für die Warmwasserbereitung verwendet werden, wenn ein indirekt beheizter Boiler an den Heizkreislauf angeschlossen wird.

Elektrogeräte mit Heizstäben

In die gängigsten Modelle von Elektrokesseln sind Heizelemente – Heizstäbe – eingebaut, die aus Keramik oder Metall gefertigt sind. Sie haben die Form von Stäben, Spiralen oder bogenförmigen Hohlstäben, in denen ein Heizdraht mit einem bestimmten Widerstand untergebracht ist. Sie fungieren als "Vermittler", indem sie sich beim Stromdurchgang erwärmen und die Wärme an das Wasser abgeben.

Aufbauschema eines Zweikreis-Elektrokessels. Die Anzahl der Elemente hängt von der Leistung des Geräts und seinem Innenvolumen ab, aber zusätzliche Heizstäbe erhöhen nicht nur die Aufheizgeschwindigkeit, sondern auch die Stromkosten und den Wartungsaufwand.

Der Hauptnachteil des Geräts ist die schnelle Kalkbildung an den Heizstäben, die seine Leistung beeinträchtigt. Bei einer Kalkablagerungsdicke von nur 0,5 mm verringert sich der Wirkungsgrad des Geräts um 10 % gegenüber dem Nennwert, bei 2 mm um 35–40 %!

Infolgedessen erwärmt das Gerät das Wasser langsamer, wodurch der Stromverbrauch steigt. Daher benötigt der Heizkessel regelmäßige Reinigungen und den periodischen Austausch defekter Heizelemente.

Um die Lebensdauer des Heizelements zu verlängern, wird empfohlen, ein Filtersystem zu verwenden oder dem Wärmeträger spezielle Enthärtungsmittel zuzusetzen und in den Heizkreislauf destilliertes Wasser einzufüllen.

Außerdem erfordern Heizkessel mit Heizelement eine regelmäßige Wartung, da es um die sichere Nutzung der Geräte geht. Das Heizelement nutzt sich allmählich ab und kann durchbrennen.

Wenn dies mit einer Undichtigkeit des Gehäuses einhergeht, ist das noch halb so schlimm. In diesem Fall zerfällt der erhitzte Nichrom einfach durch den Kontakt mit Wasser und stellt keine Gefahr für den Menschen dar. Bleibt das abgetrennte Element jedoch in einem unbeschädigten Gehäuse und arbeitet weiter, steht das gesamte Metallgehäuse aufgrund des Wasserleiters unter Spannung.

Induktionsheizgeräte

Die Arbeit eines Induktionskessels basiert auf der magnetischen Induktion, die es ermöglicht, Elektrizität in Wärmeenergie umzuwandeln. Im Inneren des Gehäuses befindet sich ein Primärkreis mit einer Induktionsspule, die bei Spannungszufuhr ein magnetisches Wechselfeld erzeugt.

Infolgedessen entstehen sogenannte Foucaultsche Ströme (oder Wirbelströme), die das Metall erhitzen, und dieses gibt seine Wärme an das zirkulierende Medium weiter.

Bewährte Heizkessel mit Heizelement können bedenkenlos sogar in einem Wohnraum installiert werden, während für Induktionsgeräte besser ein separater Raum vorgesehen werden sollte – trotz der Werbeaussagen der Hersteller ist die Unbedenklichkeit elektromagnetischer Felder für den Menschen medizinisch nicht bestätigt.

Vorteile von Induktionskesseln im Vergleich zu Heizelementgeräten:

• Höchster Wirkungsgrad – 98-99 %.
• Große Heizfläche und dementsprechend schnellere Wärmeübertragung.
• Am Heizelement bildet sich kein Kesselstein.
• Vollständig autonom und benötigen keine Wartung.
• Neben Wasser können als Wärmeträger auch Erdölprodukte und Öl verwendet werden.

Der Hauptnachteil solcher Geräte sind die hohen Kosten und die Notwendigkeit, einen indirekten Warmwasserspeicher oder einen Speicherbehälter anzuschließen, um das Haus mit Warmwasser zu versorgen. Daher behalten trotz einer Reihe von Vorteilen von Induktionsgeräten die Zweikreis-Heizstabkessel fest die Spitzenposition in der Verbrauchernachfrage.

Kessel mit Elektrodenheizungen

Die Arbeit eines Elektrodenkessels basiert auf den hohen Wärmeleitfähigkeitswerten von Wasser. Im Inneren des Gehäuses befinden sich Minus- und Plus-Elektroden, die elektrischen Strom erzeugen, zwischen ihnen zirkuliert der Wärmeträger.

Die Erwärmung erfolgt durch die Energie, die beim Aufspalten von Molekülen in geladene Ionen und deren Bewegung zur Elektrode der entsprechenden Polarität freigesetzt wird. Dadurch wird das Wasser in der Heizkammer nahezu augenblicklich erhitzt.

Eine zwingende Voraussetzung für Elektrodenkessel ist eine gute Erdung, da die Geräte zu potenziell gefährlichen Anlagen gehören und das Gehäuse einen starken Stromschlag verursachen kann.

Vorteile von Elektrodenkesseln im Vergleich zu Heizstabgeräten:

• Sie erwärmen das Wasser zehnmal schneller.
• Sie verbrauchen 20-30 % weniger Strom.
• Sie haben auch bei hoher Leistung kompakte Abmessungen (meistens werden die Modelle als Wandgeräte angeboten).
• Sie fallen bei Spannungsschwankungen nicht aus.

Aufgrund erheblicher Nachteile haben sich Elektrodenkessel bisher jedoch nicht weit verbreitet. Sie werden hauptsächlich zur Heizung eingesetzt, aber ein zweiter Kreislauf für die Warmwasserbereitung kann durch Nachrüsten eines indirekt beheizten Speichers realisiert werden.

Diese Geräte stellen hohe Anforderungen an die Zusammensetzung der Flüssigkeit, die als Wärmeträger dient. Normales Leitungswasser ist ausgeschlossen; es wird empfohlen, eine spezielle Flüssigkeit mit ausgewogenem Salzgehalt zu verwenden. Zudem lösen sich die Elektroden während des Betriebs allmählich auf und müssen ausgetauscht werden.

Elektrodenkessel sind sehr kompakt, aber nicht besonders leistungsstark. Daher gibt es für die Beheizung großer Flächen Module mit mehreren in Reihe geschalteten Geräten.

Für den sicheren Betrieb empfiehlt es sich, den Elektrodenkessel mit einem zusätzlichen Automatikpaket auszustatten, das separat erworben wird und oft teurer ist als das Gerät selbst. Dazu gehören vor allem eine Umwälzpumpe und ein elektronischer Temperaturregler, der die Heiztemperatur steuert.

Erforderlich ist auch ein Stromregler, der die Stromstärke reguliert und die Möglichkeit bietet, das Gerät abzuschalten, um ein Überkochen des Wassers zu verhindern.

Worauf sollte man beim Kauf achten?

Wenn Sie sich darüber im Klaren sind, welche Art von Gerät Sie kaufen möchten, ist es an der Zeit, über dessen Abmessungen und technische Parameter nachzudenken.

Meistens werden Elektrokessel in der Küche installiert, es kann aber auch ein kleiner Heizraum eingerichtet werden, um unschöne Leitungen und Zusatzgeräte (Speicher, indirekt beheizten Warmwasserspeicher usw.) zu verstecken.

Auswahl des Geräts nach Montageart

Unabhängig von der Bauart lassen sich alle Zweikreiskessel in zwei große Gruppen einteilen: Wand- und Standgeräte. Die Abmessungen und die Wahl des Modells hängen direkt von der zu beheizenden Fläche und dem verfügbaren Platz für das Gerät ab.

Der Wandkessel unterscheidet sich vom Standkessel durch seine kompakten Maße – bei Bedarf kann er in einem Hängeschrank oder Schrank versteckt werden, aber selbst ein nicht verkleidetes Gerät wirkt nicht sperrig und harmoniert perfekt mit anderen Haushaltsgeräten.

Hängegeräte sind für die Beheizung relativ kleiner Flächen bis zu 100 m² ausgelegt, daher werden sie meist in Wohnungen oder kleinen Ferienhäusern installiert. Sie werden an speziellen Konsolen an jeder vertikalen Fläche befestigt, die diese Last tragen kann.

Standkessel sind recht sperrige Geräte, können dafür aber ein Haus mit einer Fläche von bis zu 200 m² mit Wärme und unterbrechungsfreier Wasserversorgung versorgen, wobei die Speicherbehälter entweder in das Gerät selbst integriert (was seine Abmessungen erheblich vergrößert) oder separat montiert werden können.

Wenn die Wohnfläche des Landhauses 200 m² übersteigt, können Sie einen Heizraum mit mehreren Elektrokesseln ausstatten oder zusätzliche Heizquellen nutzen – Festbrennstoffanlagen oder Solarzellen.

Berechnung der erforderlichen Leistung

Die einfachste Methode ist, die beheizte Fläche durch 10 zu teilen. Es wird davon ausgegangen, dass für die Beheizung von 10 m² 1 kW verbraucht wird, aber die erhaltene Zahl ist nur bedingt aussagekräftig, da eine solche Berechnung nur für Räume mit einer Höhe von maximal 3 Metern sinnvoll ist.

Darüber hinaus hängen die Wärmeverluste maßgeblich von der vorhandenen Dämmung, der Qualität und Größe der Fenster, den klimatischen Besonderheiten der Region und den beim Hausbau verwendeten Materialien ab.

Wenn das Haus hohe Decken hat, muss zunächst das Raumvolumen ermittelt werden (Fläche multipliziert mit Höhe). Dann die erforderliche Leistung mit der Annahme berechnen, dass pro 1 m³ 35 W benötigt werden.

Beim Kauf sollten Sie Modelle in Betracht ziehen, deren Leistung 15-20 % über Ihren berechneten Werten liegt – es ist besser, den Kessel auf eine schwächere Stufe einzustellen, als an einem kalten Wintertag zu frieren, wenn das Gerät am Limit arbeitet.

Zum erhaltenen Ergebnis muss eine „Reserve“ hinzugefügt werden:

• 10 % – bei großer Glasfläche (Panoramafenster, Veranda usw.).
• 15 % – bei fehlender Hausdämmung.
• 10-15 % – für Regionen mit kalten Wintern.
• 20 % – für die zusätzliche Belastung bei Betrieb der Warmwasserbereitung im Durchlauferhitzermodus.

Bei der Berechnung der erforderlichen Leistung für Kessel mit integriertem Speicher sollte man sich an den vom Hersteller in der technischen Dokumentation angegebenen Daten orientieren.

Die Art der Stromversorgung des Kessels hängt von seinen technischen Parametern ab. Geräte bis 10 kW können an ein normales 220-V-Netz angeschlossen werden, leistungsstärkere Kessel an ein Drehstromnetz (wobei hierfür eine Genehmigung der örtlichen Energieversorger erforderlich sein kann, wenn im Haus keine 380-V-Leitung vorhanden ist).

Weitere wichtige Nuancen

Nach dem Prinzip der Wassererwärmung lassen sich Zweikreis-Elektrokessel in Durchlauferhitzer und Speichergeräte unterteilen. Erstere sind eine gute Wahl für ein kleines Haus und eine Familie; sie können neben der Heizung problemlos 1-2 Zapfstellen versorgen. Trotz der Kompaktheit und des Bedienkomforts hat das 2-in-1-Gerät jedoch einen erheblichen Nachteil – eine hohe Belastung des Stromnetzes.

Ein Speichergerät nimmt jedoch viel mehr Platz ein, da ein zusätzlicher Behälter vorhanden ist, in dem der Warmwasservorrat gelagert wird. Der Vorteil dieser Geräteart besteht darin, dass sie in großen Mengen Wasser liefern kann und bis zu 10% an Strom sparen kann, da sie keine Energie für ständiges Erhitzen aufwendet, sondern nur die Temperatur hält.

Dank einer isolierenden Ummantelung betragen die Wärmeverluste des Wassers im Behälter pro Stunde nicht mehr als 0,5 Grad. Im technischen Datenblatt des Geräts, das für den Anschluss an das Warmwassersystem vorgesehen ist, müssen seine Durchflusskapazität – Temperaturminimum und -maximum, Wasservolumen und die erforderliche Aufheizzeit – angegeben sein.

Moderne Elektrokessel ermöglichen die Steuerung des Geräts und die Überwachung der Raumheizungstemperatur über Smartphones oder ein Smart-Home-System.

Zusätzlich kann der Kessel ausgestattet sein mit:

• Einem Automatikmodul zur Fernbedienung per Funkfernbedienung oder über das Netzwerk.
• Einem Frostschutz, der eine Mindesttemperatur im System aufrechterhält, was für Wochenend- und Landhäuser ohne ständige Bewohner relevant ist.
• Sensoren, die Wetteränderungen erfassen, das Gerät bei sinkenden Temperaturen einschalten und in sonnigen Stunden ausschalten.
• Geräte, die die Wassertemperatur für den Anschluss an die „Fußbodenheizung“ senken.
• Sensoren mit der Möglichkeit, das Raumklima im gesamten Gebäude oder in einzelnen Räumen nach eigenem Ermessen zu programmieren.

Selbstverständlich erhöhen die 'Boni' des Herstellers den Preis des Geräts, aber mit ihnen lässt sich der Kessel deutlich komfortabler betreiben.

Möglichkeiten zum Sparen beim Betrieb

Um die Stromkosten bei der Nutzung eines Elektrokessels als Heizgerät und Warmwasserbereiter zu senken, müssen die allgemeinen Wärmeverluste des Hauses reduziert werden.

In erster Linie sollten alte Holzrahmen durch moderne Fenster mit 2-3 Luftkammern ersetzt werden und für die Dämmung der Wände (am besten außen) mit Styropor, Mineralwolle oder anderen Materialien mit geringer Wärmeleitfähigkeit gesorgt werden.

Weitere Sparmöglichkeiten:

1. Ein zusätzlicher Anschluss oder separate Geräte, die mit alternativer Energie betrieben werden (Sonnenkollektoren, Windgeneratoren, Holzofen), reduzieren den Stromverbrauch erheblich.
2. Ein Mehrfachtarifzähler ermöglicht es, weniger für die Nachtheizung zu bezahlen, und während der morgendlichen und abendlichen Stoßzeiten kann das Gerät ausgeschaltet werden (am teuersten ist der Strom, der zwischen 8:00 – 11:00 und 20:00 – 22:00 verbraucht wird). Wenn das System mit einem externen Wärmespeicher ergänzt wird, kann die günstige Nachtenergie gespeichert und tagsüber genutzt werden.
3. Ein Wärmerückgewinnungsgerät im Lüftungssystem hilft, die erwärmte Luft im Haus zu halten.
4. Ein Wochenprogrammierer sammelt Daten über den Betrieb des Systems für den angegebenen Zeitraum, um den komfortabelsten und wirtschaftlichsten Betriebsmodus mit minimalem Energieverbrauch zu ermitteln.
5. Raumthermostate überwachen Veränderungen im Raumklima und senden Daten an den im Kessel integrierten Sensor, der die Heizung ein- und ausschaltet, um Überhitzung und unnötige Wärmeverluste zu vermeiden.

Bei richtiger Organisation des Betriebs eines Elektrokessels können der Stromverbrauch und die damit verbundenen Kosten um bis zu 40 % gesenkt werden.

Über energiesparende Heizmöglichkeiten für Immobilien im Grünen informiert Sie der folgende Artikel, der diese sehr interessante Frage detailliert behandelt.

Fazit und nützliche Videos zum Thema

Wir empfehlen, sich eine Auswahl an Übersichten und praktischen Ratschlägen zur Verwendung von Elektrokesseln verschiedener Bauart für Heizung und Warmwasserbereitung im Haus anzusehen.

Nuancen der elektrischen Heizung – Kessel und andere elektrische Heizgeräte, Berechnung der Leistung und der Kosten für die Heizperiode:

Obwohl Zweikreis-Elektrokessel sehr bequem in der Anwendung erscheinen, berechnen Sie vor dem Kauf die Stromkosten für die kalte Jahreszeit oder wenden Sie sich an Heizungstechniker.

Möglicherweise wird Ihnen ein sparsameres System mit einem Einkreiskessel und einem indirekt beheizten Warmwasserspeicher empfohlen, oder es wird eine kombinierte Heizung geplant, bei der die 'Gefräßigkeit' des Elektrogeräts durch zusätzliche Energiequellen ausgeglichen wird.

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