Heizstäbe für Heizung: Typen, Funktionsprinzip, Auswahlregeln für die Ausrüstung

Elektrische Heizpatronen haben aufgrund ihrer Vielseitigkeit und ihres hohen Wirkungsgrades an Popularität gewonnen. Die gesamte von ihnen verbrauchte elektrische Energie wird zweckmäßig genutzt – zur Erwärmung der Umgebung. Sind Sie einverstanden?

Sie erfahren, was Heizpatronen für die Heizung sind und wie sie funktionieren. Wir haben die verschiedenen Arten von Heizelementen detailliert beschrieben und überzeugende Argumente für eine fundierte Auswahl des optimalen Typs angeführt. Mit unseren Empfehlungen werden Sie das erforderliche Gerät fehlerfrei erwerben.

Zweck von Heizpatronen für die Heizung

Elektrische Heizpatronen haben aufgrund ihrer Vielseitigkeit und ihres hohen Wirkungsgrades an Popularität gewonnen. Die gesamte von ihnen verbrauchte elektrische Energie wird zweckmäßig genutzt – zur Erwärmung der Umgebung.

Die wichtigsten Heizgeräte, in denen Heizpatronen verwendet werden, sind:

1. Tragbare und stationäre Ölradiatoren.
2. Wasserheizkörper.
3. Handtuchheizkörper für das Badezimmer.
4. Elektrokamine.
5. Elektrokonvektoren.
6. Elektroheizkessel.

Die genannten Geräte können als Haupt- oder Zusatzheizquelle verwendet werden. Sie sind preiswert, einfach zu montieren und erfordern keine besonderen Kenntnisse im Betrieb.

Der Anschluss einer Heizpatrone an einen gusseisernen Heizkörper der Zentralheizung ist nach dem Abtrennen der gemeinsamen Steigleitung möglich. Ein solches Gerät kann zur Haupt- und Zusatzheizung verwendet werden.

Innerer Aufbau der Elektroheizelemente

Der Aufbau lässt sich am Beispiel eines Rohrmodells gut betrachten. Das Elektroheizelement besteht aus einem mit Wärmeleiter gefüllten keramischen oder metallischen Rohr, in dem sich eine Spirale befindet. An der Befestigungsstelle des Rohrs am Flansch befinden sich Isolierhülsen, die einen Kontakt der stromführenden Spirale mit dem Gehäuse der Heizpatrone unmöglich machen.

In den meisten Modellen von Heizelementen werden ähnliche Komponenten verwendet, jedoch kann ihre Haltbarkeit je nach Montagequalität variieren.

Der Elektroheizkörper wird hauptsächlich mit einer Flanschverbindung befestigt, die es ermöglicht, das Innere des Heizgeräts vom Außenbereich abzudichten. Ein Nachteil dieser Konstruktion ist die Unmöglichkeit, die Heizwendel bei einem inneren Durchbrennen auszutauschen.

Funktionsprinzip der Heizelemente

Das Heizelement arbeitet nach folgendem Prinzip: Beim Anschluss an das Stromnetz wird die innere Heizwendel erhitzt und die Energie an den thermischen Leiter und die äußere Hülle übertragen. Anschließend wird die Wärme an die umgebende Flüssigkeit, Luft oder festes Material abgegeben.

Beim Erhitzen eines in Öl oder Wasser eingetauchten Heizelements entstehen um das Rohr Konvektionsströme, die das Wärmeträgermedium durchmischen und zu einer gleichmäßigen Erwärmung beitragen.

Elektrische Heizkessel sind für ihre Zuverlässigkeit und Reparaturfreundlichkeit bekannt. Sie enthalten nicht viele komplexe Teile, daher sind sie einfach zu bedienen und zu warten.

In flüssigkeitslosen Heizgeräten ist die Heiztemperatur in der Regel begrenzt, um umliegende Teile nicht zu beschädigen und einen Brand zu vermeiden.

Zur Beschleunigung des Wärmeaustauschs wird in ihnen häufig ein Ventilator verwendet, der die Luftzirkulation sowohl innerhalb des Geräts als auch im umgebenden Raum gewährleistet.

Arten von Heizpatronen für Heizgeräte

Die einfache Herstellung von Heizelementen ist nicht immer ein Vorteil für die Nutzer. Viele Hersteller produzieren Elektroheizkörper mit spezifischer Form und Befestigung. Im Falle eines Defekts sind sie im Handel nur schwer zu finden. Daher ist es für die richtige Auswahl notwendig, alle möglichen konstruktiven Varianten zu studieren.

Rohrmodelle für die Hausheizung

Die Rohrheizkörperbauweise ist die häufigste bei mobilen Ölradiatoren, tragbaren und wandmontierten Elektroheizkörpern. Die Wärmeübertragung kann dabei durch Konvektion, Infrarotstrahlung oder Wärmeleitung erfolgen.

Fertige Heizelemente mit Regler und eigenem Netzkabel können Sie nur dann kaufen, wenn Sie sicher sind, dass die Kabellänge ausreicht.

Form und Länge des Heizrohrs in solchen Geräten können beliebig sein und werden nur durch die konstruktiven Gegebenheiten bestimmt. Beispielsweise ist der Heizstab eines Mikatherm-Heizgeräts als Wendel ausgeführt, die sich hinter einer Mineralplatte befindet. Bei Erwärmung strahlt die Platte Infrarotwärme ab.

Am weitesten verbreitet sind die folgenden Eigenschaften:

• Durchmesser – 5-18 mm;
• Länge – 200-6000 mm;
• Hüllenmaterial – Stahl, Edelstahl, Keramik, Kupfer;
• Leistung – 0,3-2,5 kW.

Heizstäbe mit einer Leistung von über 2,5 kW werden in Haushaltsheizgeräten nicht verwendet, da die Wohnungsverkabelung eine höhere Belastung einfach nicht aushalten würde.

Gerippte Ausführung von Elektroheizelementen

Rippenheizelemente sind eine Modifikation des rohrförmigen Heizstabs. Ihre Besonderheit ist das Vorhandensein vieler dünner Stahlplatten, die entlang der gesamten Länge des Geräts angeordnet sind. Diese Konstruktion vergrößert die Kontaktfläche zur Umgebung erheblich und gewährleistet eine hohe Erwärmungsgeschwindigkeit.

Rippenheizstäbe sind teurer und benötigen mehr Arbeitsraum, bieten aber eine höhere Verbraucherqualität des Heizgeräts.

Rippenmodelle werden vor allem in Heizgeräten für die Luftheizung eingesetzt. Sie sorgen für eine schnelle Temperaturerhöhung im Raum, besonders bei integriertem Ventilator.

Blockkonstruktionen von Heizpatronen

Die Blockversion besteht aus mehreren auf einer gemeinsamen Halterung montierten rohrförmigen Heizelementen.

Besondere Aufmerksamkeit ist bei der Auswahl von Block-Heizstäben auf deren Leistung und die Fähigkeit des Kessels mit Pumpe zur Wärmeabfuhr zu legen.

Eine solche Konstruktion wird bei Vorliegen zweier Faktoren eingesetzt:

1. Bedarf an erhöhter Geräteleistung und hoher Erwärmungsgeschwindigkeit des Arbeitsmediums.
2. Unmöglichkeit einer schnellen Übertragung der Wärmeenergie von der Spirale an die Umgebung aufgrund der geringen Fläche der Außenhülle.

Bei einem Blockheizstab wird die Belastung jedes Heizrohrs verringert und die Wärmeübertragungsgeschwindigkeit erhöht. Solche Geräte sind Bestandteil von Haushaltsheizkesseln und industriellen Elektroheizanlagen.

Die Leistung von Blockmodellen kann 5-10 kW betragen, daher ist bei ihrer Installation in einer Wohnung ein zusätzliches Stromkabel in den Raum zu verlegen.

Geräte vom Patronentyp

Patronen-Heizstäbe haben die Form eines Rohrs mit einem freien Ende, was auf die Besonderheit ihrer Installation zurückzuführen ist. Die Außenhülle besteht normalerweise aus poliertem Stahl, um einen maximalen Kontakt mit dem umgebenden Material zu gewährleisten. Solche Rohre werden fest in die entsprechende Öffnung des Heizgeräts eingesetzt.

Der Hauptnachteil von Patronen-Heizstäben ist die geringe Fläche der wärmeabgebenden Oberfläche, was den Einsatz spezifischer Methoden zur Wärmeabfuhr erfordert.

Die Befestigung von Patronenmodellen erfolgt hauptsächlich über eine Flanschverbindung. Sie werden üblicherweise in der Industrie zur Erwärmung von Arbeitsteilen von Extrudern eingesetzt.

Es gibt noch andere konstruktive Arten von Heizstäben, die jedoch hauptsächlich in der industriellen Produktion eingesetzt werden und nicht das behandelte Thema betreffen.

Zusätzliche Funktionen der Elektroheizelemente

Oben wurden die einfachsten Konstruktionen von Geräten betrachtet, die keine eingebauten Einstellmechanismen haben.

Der Temperaturregelblock kann über eine mechanische oder elektronische Automatik verfügen. Letztere ist präziser, stellt jedoch höhere Anforderungen an die Parameter des häuslichen Stromnetzes.

Allerdings können elektrische Warmwasserbereiter mit einfacher Automatisierung ausgestattet werden, die dem Gerät zusätzliche Funktionen bietet.

Dazu gehören:

1. Temperaturregelung. Heizstäbe mit eingebautem Thermostat für Heizungen haben einen Temperatursensor, der anspricht, wenn das Arbeitsmedium auf ein bestimmtes Niveau erhitzt wird. Die Einstellung des Heizstabs erfolgt an der Außenseite des Flansches.
2. Frostschutz. Diese Funktion wird von einem vereinfachten Thermostat gewährleistet, der nur bei einem Temperaturabfall auf 0-2°C auslöst. Sie verhindert das Einfrieren von Wasser in den Heizungsrohren und verbraucht dabei ein Minimum an elektrischer Energie.
3. Turboheizung, die eine beschleunigte Erwärmung des Arbeitsmediums beim ersten Start der Anlage ermöglicht. Es ist zu beachten, dass die elektrische Verkabelung des Raumes eine kurzzeitige Leistungserhöhung aushalten muss.

Es gibt nur wenige Geräte, die zusätzliche Funktionen unterstützen, da die Regelung der Heizgeräte insgesamt häufig über ein separates Automatikmodul erfolgt.

Wie wählen Sie eine Heizpatrone für Heizgeräte aus?

Bei der Auswahl eines Heizstabs zum Austausch in einem Warmwasserbereiter oder Heizkörper müssen Sie auf seine Leistung, Bauform, Rohrlänge und verfügbare Zusatzfunktionen achten. Daher sollten Sie vor dem Kauf so viel wie möglich über alle seine Eigenschaften in Erfahrung bringen.

Berechnung der Geräteleistung

Eine hohe Leistung des Heizstabs ist nicht immer eine positive Eigenschaft.

Bei der Auswahl sind mehrere Faktoren zu berücksichtigen, die mit dem Energieverbrauch zusammenhängen:

• die maximale Wärmeabgabe des gesamten Heizgeräts;
• die Kapazität der elektrischen Verkabelung;
• das Raumvolumen;

Es ist nicht zulässig, ein Gerät mit einer Leistung zu kaufen, die mehr als 75 % der maximalen Wärmeabgabe des Heizgeräts beträgt.

Beispielsweise gibt es einen Heizkörper mit 10 Gliedern, von denen jedes 150 W Wärme an die Luft abgibt, insgesamt 1,5 kW. Wenn ein Heizstab mit einer Leistung von 2 kW darin installiert wird, kann die Oberfläche des Heizkörpers die gesamte erzeugte Energie nicht schnell abgeben. Infolgedessen wird der Heizstab ständig wegen Überhitzung abschalten.

Die Ursache für einen schnellen Defekt des Heizstabs kann eine falsche Wahl der Geräteleistung sein. Infolge der systematischen Überhitzung der Heizwendel brennt diese mit der Zeit durch.

In Wohnungen mit abgenutzter Verkabelung sollte die Dauerlast an einer Steckdose 1,5-2 kW nicht überschreiten, da sie sonst überhitzen und zu schwerwiegenden Folgen führen kann. Daher sollten Sie vor dem Kauf eines Heizstabs den Zustand der Verkabelung prüfen und gegebenenfalls die alte entfernen und eine neue Elektroleitung verlegen.

Wenn die Fragen zur Elektrik und zu den Möglichkeiten der Ausrüstung geklärt sind, kann mit der Berechnung der erforderlichen Leistung zur Aufrechterhaltung einer angenehmen Raumtemperatur begonnen werden.

In gut isolierten Häusern und Wohnungen ist ein Wert von 40 W/m³ ausreichend. Bei undichten Fenstern sollte die Heizleistung auf 60-80 W/m³ erhöht werden. Ein bestimmtes Modell sollte erst nach Berücksichtigung aller oben beschriebenen Energieaspekte gekauft werden.

Berücksichtigung der Konstruktionsmerkmale

Die meisten Heizelemente für Heizungen haben eine Hülle aus legiertem Stahl, die Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit bietet. Kupfergeräte werden hauptsächlich in Warmwasserbereitern eingesetzt, obwohl es keine Einschränkungen für ihre Verwendung in selbstgebauten Heizkörpern gibt.

In gusseisernen und stählernen Heizkörpern ist die Verwendung von Heizelementen aus Buntmetallen unerwünscht. Dies kann zu beschleunigtem Verschleiß der Materialien und Verbindungen führen.

Auch ist bei der Auswahl die Gewinderichtung des Stopfens zu beachten, die rechts oder links sein kann. Verschiedene Modelle von Elektroheizungen unterscheiden sich auch im Flanschdurchmesser. Sie können Größen von 0,5 bis 1,25 Zoll haben.

In der Regel wird einem Heizelement eines guten Herstellers eine kurze Anleitung beigelegt, in der seine konstruktiven Parameter beschrieben werden. Deren Studium hilft, ein Gerät zu kaufen, das genau zur vorhandenen Heizungsanlage passt.

Länge des Heizrohrs

Die Länge des Rohrs ist eine der Hauptmerkmale, die die Effizienz des Geräts bestimmen.

Eine größere Länge bei gleicher Leistung führt zu einer Vergrößerung der Oberfläche des Elektroheizkörpers und zu einer Beschleunigung des Wärmeaustauschs mit dem Arbeitsmedium. Dies wirkt sich positiv auf die Haltbarkeit des Heizelements und die Geschwindigkeit der Wärmeträgerzirkulation aus.

Heizelemente mit langem Rohr eignen sich ideal für den Einbau in selbstgebaute Register, mit denen sich große Räume und Wirtschaftsgebäude bequem beheizen lassen.

Es ist wünschenswert, dass das Rohr über die gesamte Länge des Arbeitsbereichs des Heizgeräts verläuft, ohne die gegenüberliegende Wand um 6-10 cm zu erreichen. Diese Empfehlung ermöglicht ein schnelles und gleichmäßiges Erwärmen des Wärmeträgers.

Vorhandensein zusätzlicher Funktionen

Für zusätzliche Funktionen von Heizelementen muss man nicht immer mehr bezahlen. Wenn das Heizgerät als Zusatzheizung verwendet wird und keine eigene eingebaute Automatik hat, ist der Kauf eines Modells mit Thermostat sinnvoll.

Wenn jedoch der Heizkörper oder der Elektrokonvektor über eigene Temperatursensoren und Temperaturkontrollmechanismen verfügt, bleiben die Zusatzfunktionen ungenutzt.

Die im Verschluss des Heizstabs integrierte Elektronik muss Sicherheitsmechanismen haben, damit im Falle eines Defekts der Regelplatine kein Brand entsteht.

Daher wird empfohlen, teure Elektroheizgeräte mit integrierter Automatisierung nur bei offensichtlichem Bedarf an solcher Ausrüstung zu kaufen. Falls eine individuelle Einstellung des Temperaturhintergrunds erforderlich ist, ist es besser, einen Steckdosen-Thermostat zu kaufen, der periodisch verwendet werden kann.

Was die Hersteller von Heizstäben betrifft, ist deren Auswahl nicht entscheidend. Die Hauptlieferanten sind Firmen aus Russland, der Ukraine, der Türkei und Italien. Die Qualität ihrer Produkte ist etwa gleich, daher gibt es keinen Grund, für eine Marke mehr zu bezahlen.

Fazit und nützliche Videos zum Thema

Video #1. Praktischer Überblick über verschiedene Arten von Heizstäben:

Video #2. Überblick über einen Heizstab mit Thermostat:

Video #3. Besonderheiten eines Blockheizstabs, der in Heizungs-Elektrokesseln verwendet wird:

Der Kauf eines Heizstabs für Heizgeräte ist keine leichte Aufgabe. Dazu ist es erforderlich, die Eigenschaften des Geräts genau zu kennen, in das der elektrische Heizstab eingebaut wird. Daher sollte man die Wahl eines bestimmten Modells erst nach sorgfältiger Analyse seiner Parameter treffen.

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