Arbeitsprinzip eines Gasdurchlauferhitzers: Besonderheiten des Aufbaus und des Betriebs eines Gaswassererhitzers

Wenn es in Ihrem Haus keine Warmwasserversorgung gibt oder Ihnen das heiße Wasser ständig abgestellt wird, wird das Leben schnell ungemütlich. Aber das ist noch lange kein Grund, an einem kühlen Herbstabend auf eine warme Dusche zu verzichten, finden Sie nicht? Dieses Problem können Sie mit der Installation einer Gastherme lösen, so wie es viele Nutzer tun. Aber wie funktioniert ein solcher Miniatur-Wasserdurchlauferhitzer überhaupt und kann er seine Aufgabe erfüllen?

All dies wollen wir in unserem Beitrag ausführlich besprechen – hier wird das Funktionsprinzip einer Gastherme erläutert, inklusive Schaltplänen. Zudem wird auf die häufigsten Störungen der Geräte und Möglichkeiten zu deren Behebung eingegangen. Das präsentierte Material wird durch anschauliche Illustrationen, Schemata und Videos ergänzt.

Allgemeiner Aufbau einer Haushaltsgastherme

Ein Gas-Durchlauferhitzer ist ein durchströmter Wassererwärmer. Das bedeutet, dass das Wasser durch ihn fließt und dabei erhitzt wird. Doch bevor wir darauf eingehen, wie ein Haushaltsgas-Durchlauferhitzer zur Wassererwärmung aufgebaut ist, möchten wir daran erinnern, dass seine Installation und sein Austausch mit dem zentralen Gasversorgungssystem verbunden sind.

Daher müssen Sie unbedingt die Unterlagen bei Ihrem regionalen Gasversorger zusammen mit dem entsprechenden Antrag einreichen. Über die Normen und erforderlichen Dokumente können Sie in unseren anderen Artikeln lesen; nun kommen wir zum Aufbau.

Verschiedene Modelle von Gasthermen unterscheiden sich voneinander, der allgemeine Aufbau einer Haushaltsgastherme sieht jedoch in etwa wie folgt aus:

• Gasbrenner.
• Zündbrenner/Zündsystem.
• Abzug und Verbindung zum Schornstein.
• Rauchrohrstutzen.
• Brennkammer.
• Lüfter (bei einigen Modellen).
• Wärmetauscher.
• Gasanschlussstutzen.
• Wasserarmatur.
• Wasserzulaufstutzen.
• Warmwasserauslaufstutzen.
• Frontplatte mit Bedienelementen.

Das zentrale Element der Therme ist der Gasbrenner, in dem die Verbrennung des Gases aufrechterhalten wird, was zur Erwärmung des Wassers beiträgt. Der Brenner ist im Gehäuse installiert, in dem die heißen Verbrennungsprodukte gesammelt werden, deren Zweck es ist, das Wasser zu erwärmen.

Das Gehäuse besteht aus Metall und bedeckt vollständig die Vorderseite und die Seiten der Therme. Wichtig ist, dass das Gehäusematerial die Wärme gut leitet, denn die Qualität der Erwärmung hängt von seiner Wärmedurchlässigkeit ab.

Die konstruktiven Bestandteile einer Gastherme im Inneren des Gehäuses. Hier ist ein Gasgerät geschlossener Bauart dargestellt.

Oben am Gerät befinden sich die Ablufthaube und der Schornstein, durch die die Verbrennungsprodukte die Therme und den Raum verlassen. Ihre Bauweise hängt davon ab, ob es sich um eine offene oder geschlossene Therme handelt, was weiter unten gezeigt wird.

Die Rohre schlängeln sich spiralförmig im Gehäuse, das Wasser fließt unter natürlichem Druck hindurch und wird durch die heißen Gase erwärmt. Dieses gesamte Rohrsystem wird als Wärmetauscher bezeichnet. Unten befinden sich zwei Anschlüsse: rechts für die Aufnahme von kaltem Wasser aus der Leitung, auf der linken Seite fließt das heiße Wasser aus.

Zwischen dem Wasserversorgungsnetz und der Gastherme wird häufig ein Filter installiert, der die Wasserhärte reguliert. Ohne Filter kann sich bei hohen Wassertemperaturen Kesselstein in der Therme bilden. Beim Eintritt in die Therme durchläuft das Wasser den Wasserblock, der als eine Art 'Verbindung' zwischen Wasser- und Gasstrom dient. Über diese Verbindung werden wir etwas später sprechen.

Ein brennender Gasbrenner mit elektrischer Zündung und Flammensensor. Die Sensoren spielen eine wichtige Rolle für die Funktion des Geräts. Über ihre Funktionen werden wir später sprechen.

Über ein weiteres Rohr, das sich ebenfalls unten befindet, wird die Therme an die Gasleitung angeschlossen.

Dort befindet sich auch die vordere Bedienblende mit Steuereinheit. Sie ist mit Reglern zur Kontrolle des Gas- und Wasserverbrauchs ausgestattet. Je nach Modell können dies einfache Drehknöpfe oder auch Flüssigkristallanzeigen sein, auf denen zahlreiche Eigenschaften der Therme oder sogar die Art der Störung angezeigt werden, falls die Therme nicht funktioniert.

Wie funktioniert eine Gastherme?

Machen wir uns mit dem Funktionsprinzip einer Gastherme in Form eines einfachen Algorithmus vertraut:

• Wenn das Wasser durch den Wasserblock fließt, spannt sich die Membrane und bewegt die mit dem Gasventil verbundene Stange nach oben;
• daraufhin öffnet das Ventil die Gaszufuhr zum Hauptbrenner;
• das Gas wird durch eine Elektrode oder einen Zündbrenner gezündet, verbrennt und erwärmt das Wasser, das durch die Rohre des Wärmetauschers fließt;
• der erhitzte Wasserstrom wird über den linken Anschluss zum Wasserhahn geleitet;
• über den Schornstein oder die Ablufthaube werden die Verbrennungsprodukte des Gases abgeführt – hier besteht ein grundlegender Unterschied zwischen Thermen offener und geschlossener Bauart, worauf weiter unten ausführlich eingegangen wird.

Dabei können die Flammenleistung und die Durchflussmenge des Wassers durch die Therme mit den Reglern an der Vorderseite eingestellt werden.

Nun betrachten wir genauer, wie die Zündung des Brenners erfolgt und wie der bereits erwähnte Wasserblock damit zusammenhängt.

Konstruktive Elemente und Funktionsweise des Wasserblocks. Umgangssprachlich wird er auch 'Frosch' genannt. In der Abbildung zeigen die gelben Pfeile die Richtung des Gasflusses, die blauen Pfeile – die Richtung des Wasserflusses.

Zündverfahren des Gases

Gasdurchlauferhitzer basieren grundsätzlich auf drei Arten der Gaszündung. Wie im Schema zu sehen, dient in allen drei Fällen die Reaktion des Wasserteils (Frosch) als Signal zum Zünden des Hauptbrenners.

Hier sind die drei Zündarten:

• mittels Piezoelement;
• mittels Batterien;
• mittels Rotation einer Hydroturbine.

Die Zündung mittels Piezoelement ist eine manuelle Zündung und setzt eine Taste an der Vorderseite voraus. Das Drücken der Taste führt zum Auslösen des Piezoelements, das den Zündbrenner entzündet. Dieser wiederum zündet den Hauptbrenner nach dem Signal des Stößels, der durch die Wassermembran bei aktivem Wasserdruck bewegt wird.

Die Zündflamme brennt mit einer kleinen Flamme weiter, bis sie manuell ausgeschaltet wird. Dies führt zu einem erhöhten Gasverbrauch und einer verstärkten Kesselsteinbildung in den Rohren. Ein Gas-Durchlauferhitzer mit manueller Zündung ist der Bosch Therm 4000 O W 10-2 P.

Schema eines Gasdurchlauferhitzers mit Piezozündung. In der Abbildung sind das „Innenleben“ des Durchlauferhitzers – die wichtigsten Konstruktionselemente im Gehäuseinneren sowie die außen angebrachten Tasten/Griffe dargestellt.

Gas-Durchlauferhitzer einiger Modelle arbeiten mit Batterien. Dabei erfolgt die Zündung durch einen elektrischen Funken nach einem Signal des Stößels. Somit sind hier anstelle einer Zündflamme Elektroden vorhanden, die direkt den Hauptgasbrenner entzünden.

Allerdings müssen die Batterien durchschnittlich alle 10 Monate und bei ständiger Nutzung — alle 2 Monate ausgetauscht werden, um unvorhergesehene Umstände zu vermeiden. Ein solcher batteriebetriebener Durchlauferhitzer ist der Zanussi GWH 10 Fonte Glass La Spezia.

Manchmal erfolgt die Zündung durch die Rotation der Hydroturbine (bei Wasserfluss). Die Zündung erfolgt ebenfalls durch einen elektrischen Funken, jedoch müssen die Batterien nicht gewechselt werden, da die Turbine selbst während des Wasserflusses Strom erzeugt.

Für das Ansprechen der Hydroturbine ist jedoch ein hoher Druck in den Rohren erforderlich, mindestens 0,3 bar. Nicht in jedem Haushalt herrscht ein solcher Druck. In Russland und anderen GUS-Staaten wird vom Kauf solcher Durchlauferhitzer abgeraten, da der Wasserdruck instabil ist. Ein Beispiel für ein solches Modell ist der Gas-Durchlauferhitzer Bosch Therm 6000 O WRD 15-2 G, der deutlich teurer ist als die beiden oben genannten Modelle.

Aufbau der Wasserarmatur der Therme

Der Aufbau des Wasserteils ist besonders interessant. Seine Struktur ist im unteren Schema zu sehen, die Bezeichnungen der Teile befinden sich unter dem Schema. Die übrigen gekennzeichneten Elemente dienen der Befestigung.

Konstruktionselemente des Reparatursatzes für den Wasserblock des Gasdurchlauferhitzers der Marke “Newa”: 1) Silikonmembran Durchmesser 54 mm; 2) Dichtung des Kaltwasseranschlussstutzens 19x14x2,5 mm; 3) Dichtung des Ablassventils 10x6x2 mm; 4) Dichtung des Wassermengenreglers 14,5x9,5x2,5 mm – 2 Stück; 5) Dichtung der Schaftdichtung Gewinde M12x1 5,34x1,78x1,78 mm – 2 Stück; 6) Dichtung der Schafthülse M12x1 14x11x1,5 mm; 7) Dichtung der Schraube des Membranunterdruckreglers 6,4x2,6x1,9 mm; 8) Dichtung der Schraube des Durchflussreglers 7xx3,2x1,9 mm; 9) Dichtung der Verbindung zwischen Wasser- und Gasblock 27,5x23,5x2 mm; 10) Dichtung der Verbindung des Wasser-Gas-Blocks mit dem Brenner 18x13x2,5 mm; 11) Dichtung des Wassertemperatursensors 10x6x2 mm

Die wichtigsten Arbeitsteile sind Schaft und Membran, durch deren Einwirkung er sich bewegt, wenn im unteren Teil der Wasserfluss beginnt. Der Schaft öffnet das Ventil und lässt Gas zum Brenner strömen, das dann gezündet wird.

Ein weiteres Arbeitselement ist eine Kugel aus PVC, die als Sicherung dient. Sie unterbricht den Gasfluss bei plötzlichen Druckschwankungen in den Wasserleitungen – sogenannten Wasserschlägen, auf die wir ebenfalls noch eingehen werden.

Art der Brennkammer

Nach dem Aufbau der Brennkammern gibt es Gasdurchlauferhitzer zweier Typen: mit offener und mit geschlossener Brennkammer.

Geräte mit offener Brennkammer haben einen offenen Luftzugang zum Brenner, und die Verbrennungsprodukte entweichen in den Abzug.

Diese Modelle sind einfacher als die turboaufgeladenen, auf die wir weiter unten eingehen. Ihr Betrieb ist nahezu geräuschlos und in den meisten Fällen benötigen sie keinen Strom. Aufgrund der offenen Verbindung zwischen Brennkammer und Raum kann es jedoch bei schlechter Funktion der Dunstabzugshaube zu einer Luftverschmutzung im Raum kommen.

Durchlauferhitzer mit geschlossener Brennkammer sind turboaufgeladen. Die Brennkammer ist darin abgedichtet, abgesehen von den Kanälen für die Luftzufuhr und den Luftaustritt. Die Luft wird durch einen Ventilator über koaxiale Rohre hineingeblasen und tritt zusammen mit den Verbrennungsprodukten über den Schornstein ins Freie aus.

Solche Geräte sind in der Regel vollautomatisiert, sie haben keine manuellen Bedienelemente, und die Zug- und Temperatursensoren sind empfindlicher. Diese Geräte sind “modern” und sicherer.

In den obigen Abbildungen wurde ein Gasdurchlauferhitzer mit geschlossener Brennkammer dargestellt. Zum Vergleich kann man in der folgenden Abbildung die Bauweise der beiden Typen nebeneinander sehen. Sie werden viele ähnliche Elemente finden, aber das Prinzip der Abführung der Verbrennungsprodukte unterscheidet sich deutlich.

Vergleich der Brennkammern der Geräte. Links ist die Brennkammer eines Geräts mit offenem Typ dargestellt. Rechts – ein Gasdurchlauferhitzer mit geschlossener Brennkammer, bei dem die Luft mithilfe eines Ventilators in die Kammer gedrückt wird.

Wesentliche Merkmale der Thermen

Und nun sprechen wir über die Aspekte der praktischen Nutzung des Durchlauferhitzers. Eine der wichtigsten Eigenschaften ist die Leistungsfähigkeit. Sie steht in direktem Zusammenhang mit der Leistung, die in kW angegeben wird und das Wasservolumen angibt, das pro Minute um 25 °C erwärmt wird.

Die technischen Daten sind normalerweise im Datenblatt des Geräts angegeben. Ein üblicher Durchlauferhitzer erwärmt pro Minute 10-20 Liter Wasser um 25 °C, obwohl dieser Wert stark variieren kann.

Eine weitere Eigenschaft moderner Durchlauferhitzer — die Leistungsmodulation. Sie zeigt, wie sich die Leistung des Durchlauferhitzers in Abhängigkeit vom Wasserfluss ändern kann, und wird in Prozent der ursprünglichen Leistung gemessen.

Zur Modulation werden die Durchlauferhitzer mit einer speziellen Armatur mit Membran ausgestattet, die die Gaszufuhr zum Brenner in Abhängigkeit vom Durchfluss ändert. Als normal gilt eine Modulation im Bereich von 40-100 % der Geräteleistung.

Das Schema zeigt die modulierende Armatur und ihr Funktionsprinzip, das der Arbeitsweise der Wasserarmatur und ihrer Membran ähnelt.

Sicherheitssensoren und ihre Bedeutung

Ein Gas-Durchlauferhitzer kann gefährlich sein, da er gleichzeitig mit der Wasser- und Gasleitung verbunden ist, von denen jede für sich ein Risiko darstellen kann.

Bei Problemen mit der Gas- oder Wasserversorgung schalten die Sicherheitssensoren den Durchlauferhitzer ab, und spezielle Ventile unterbrechen die Wasser- oder Gaszufuhr.

Üblicherweise halten Gas-Durchlauferhitzer einen Druck von bis zu 10-12 bar aus, was 20-50 Mal höher ist als der normale Druck in den Rohren. Solche starken Schwankungen können bei sogenannten Druckstößen auftreten.

Wenn der Druck jedoch niedriger als 0,1-0,2 bar ist, kann der Durchlauferhitzer nicht arbeiten. Sie sollten die Anleitung und die technischen Daten vor dem Kauf sorgfältig studieren, um zu verstehen, ob der Durchlauferhitzer für den niedrigen Wasserdruck in den Rohren der GUS-Staaten optimiert ist und ob er einwandfrei funktioniert. Und umgekehrt — ob er plötzliche Druckschwankungen aushält, die in unseren Verhältnissen leider ebenfalls keine Seltenheit sind.

Schema der Zündung des Brenners, der mit einem elektrischen Funken arbeitet. Positionen der wichtigsten Sicherheitssensoren eines Haushalts-Gas-Durchlauferhitzers

Generell verfügt ein moderner Gas-Durchlauferhitzer über viele Sicherheitssensoren. Alle können im Falle eines Defekts ausgetauscht werden.

Weitere Informationen über die Funktion und die Position der Sensoren finden Sie in der folgenden Tabelle.

Häufige Störungen und Möglichkeiten zur Behebung

Wenn man über den Aufbau und die Funktionsweise eines Haushalts-Gasdurchlauferhitzers sowie über die darin eingebauten Sensoren spricht, sollte man kurz auf mögliche Störungen und Probleme eingehen. Wir werden hier nicht auf eine vollständige Reparatur oder einen Austausch des Geräts eingehen, sondern schnell alle in der Brennerbeschreibung aufgeführten Elemente durchgehen und ihre Störungen sowie die Möglichkeiten, diese selbst zu beheben, beschreiben.

Wie bereits erwähnt, ist das Hauptelement des Durchlauferhitzers — der Gasbrenner. Oft erlischt der Brenner aufgrund des Auslösens der Sicherheitssensoren, über die wir bereits gesprochen haben. Häufige Probleme, die zu diesem Szenario führen, sind — die Verschmutzung des Wärmetauschers mit Ruß und Kalk.

Die Ursache für einen schwachen Druck — die Bildung von Kalk in den Rohren des Wärmetauschers. In diesem Fall müssen Sie den Wärmetauscher ausbauen und die Rohre mit speziellen Flüssigkeiten zur Kalkentfernung durchspülen.

Auf diesem Foto ist ein verschmutzter Wärmetauscher zu sehen. In diesem Fall muss er ausgebaut und der Ruß entfernt werden. Wenn der Durchlauferhitzer in der Nähe des Küchenherds aufgestellt ist, kann der Wärmetauscher auch durch Speisefette verschmutzt werden.

Wenn die Gasverbrennung unvollständig ist oder der Durchlauferhitzer lange in Betrieb ist, sammelt sich auf der Außenseite der Kammer Ruß an, was die Wärmeleitfähigkeit und die Qualität der Wassererwärmung erheblich verringert.

Um mehr über die Ursachen für einen schwachen Druck und die Feinheiten der Durchführung der Reinigung zu erfahren, folgen Sie bitte diesem Link.

Wenn das Gasventil aufgrund des schwachen Wasserdrucks nicht öffnet, müssen Sie den Filter entnehmen, prüfen, wie verstopft er ist, und ihn gegebenenfalls reinigen. Bei unzureichendem Wasser- oder Gasdruck müssen Sie sich an den zuständigen öffentlichen Dienst wenden.

Wenn Wasser direkt aus dem Durchlauferhitzer austritt, bedeutet dies, dass die Dichtigkeit der Rohre beeinträchtigt ist. Sie müssen die Rohre demontieren und die Dichtungselemente ersetzen. Gegebenenfalls müssen auch die Rohre selbst ausgetauscht werden.

Es ist gesondert an eine Störung der Wassermembran zu erinnern. Wenn der Durchlauferhitzer über einen längeren Zeitraum in Betrieb ist, verschleißt die Membran der Wassereinheit und ihre Empfindlichkeit nimmt deutlich ab. Sie reagiert nicht mehr auf niedrigen Wasserdruck und gibt folglich kein Signal, dass der Brenner gezündet werden muss. Im besten Fall sollte sie alle 5-6 Jahre ausgetauscht werden.

Wenn die Membran abgenutzt ist, können Sie ein Reparaturset kaufen und die Membran selbst austauschen. Die Wassereinheit besteht aus folgenden Hauptkomponenten: Gummimembran, Deckel, Gehäuse und Kunststoffteller mit Feder.

Manchmal liegt das Problem auch an der Stange, die von der Membran bewegt wird; auch diese kann bei Bedarf ausgetauscht werden, da es dafür spezielle Reparatursets gibt.

Um die Funktionsweise Ihres Gasdurchlauferhitzermodells besser zu verstehen, sollten Sie die Bedienungsanleitung und das Typenschild des Geräts sorgfältig studieren. Dies spart nicht nur Zeit und Nerven, sondern verbessert auch das Verständnis dafür, wie das Gerät funktioniert.

Fazit und nützliche Videos zum Thema

Um das Verständnis der Struktur des Gas-Durchlauferhitzers zu festigen, können Sie sich einen Videoüberblick ansehen, in dem die Anordnung aller Elemente des Durchlauferhitzers anhand eines lebendigen Beispiels detailliert erklärt wird:

In diesem Material haben wir die Konstruktion eines Haushaltsgas-Durchlauferhitzers und sein Funktionsprinzip untersucht. Dann haben wir die Arbeitsweise der Hauptelemente betrachtet. Und wenn man die wichtigsten Komponenten und Elemente der Gasausrüstung sowie die Sensoren seines Sicherheitssystems kennt, kann man eine Störung selbstständig diagnostizieren. Und wenn die Ursache der Störung in der Verschmutzung einzelner Konstruktionselemente liegt, dann kann man auch eine eigenhändige Wartung des Gas-Durchlauferhitzers durchführen.

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