Elektro-Heizpatrone und Heizstab

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Elektrische Heizelemente sind Bauteile, die elektrischen Strom in Wärme umwandeln. Wo Heizstab, Heizpatrone & Co. überall eingesetzt werden, erfahren Sie in diesem Beitrag.

Elektrische Heizelemente: Aufbau und Funktion

Ein elektrisches Heizelement nutzt die physikalische Eigenschaft einer Sonderform des elektrischen Widerstands – dem sogenannten Heizwiderstand. Dabei wird elektrische Energie in thermische Energie umgewandelt. Die Wärme entsteht, wenn leitfähiges Material mit niedrigem elektrischen Widerstand mit Strom durchflossen wird und sich dabei erhitzt. Im Prinzip lässt sich dafür jeder Metalldraht verwenden – Voraussetzung ist jedoch ein besonders hoher Schmelzwert. Diese Heizpatronen und Heizstäbe kommen in vielen Bereichen zum Einsatz. Meistens werden die Elemente für die Beheizung von Metallkörpern verwendet. Über eine Bohrung wird die Heizpatrone in das Objekt eingesteckt.

Anwendungsgebiete

Elektrowärme kommt in vielen Bereichen zum Einsatz. Nicht immer ist es möglich oder sinnvoll, Heizkörper, Handtuchhalterheizungen & Co. in das wasserführende Heizsystem einzubinden. Dann können diese Lösungen weiterhelfen. Manchmal dienen die elektrischen Heizelemente auch als Zusatzheizung für den Warmwasserspeicher. Waschmaschinen, Kaffeemaschinen, Bügeleisen oder Durchlauferhitzer – auch in vielen Haushaltsgeräten findet man diese Technik. Wir geben einen Überblick über die wichtigsten Anwendungsgebiete.

Elektro-Heizstab als Zusatzheizung in einer Wärmepumpenanlage

Die Funktionsweise einer Wärmepumpe ähnelt der eines Kühlschranks. Zur Wärmeerzeugung wird der Dampf eines Kältemittels verdichtet, im Kondensator wird die Energie an das Heizungswasser oder zur Trinkwassererhitzung abgegeben. Zu Spitzenzeiten kann es allerdings passieren, dass die benötigte Heizlast nicht erreicht wird. Unterstützung kann ein Elektro-Heizstab bieten.

Üblicherweise wird ein solches Heizelement im Pufferspeicher oder im Heizungsvorlauf integriert. Für eine übliche Wärmepumpenanlage, so wie sie in einem Einfamilienhaus genutzt wird, reicht ein Heizstab mit einer Leistung zwischen 2,5 und 10 kW vollkommen aus. Die Elemente erfüllen dabei mehrere Funktionen: Einerseits dienen sie zur Unterstützung der Heizung bei extrem niedrigen Außentemperaturen, auch die thermische Desinfektion des Brauchwassers ist häufig ein Thema. Bei stark schwankenden klimatischen Bedingungen bietet die Technik eine zusätzliche Sicherheit. Auch im Notbetrieb oder als Frostschutz bringen solche Heizelemente willkommene Unterstützung.

Notheizsystem für Solaranlagen

Elektro-Heizstäbe eignen sich außerdem ideal als Notheizung für die Brauchwasseranlage oder für den Warmwasserspeicher einer Solaranlage. In unseren Breiten kann es schon mal passieren, dass die Sonne mehrere Tage lange hinter einer grauen Wolkendecke verschwindet. Mit einem integrierten Stab löst man dieses Problem elegant und umweltfreundlich. Bei Bedarf übernimmt dieses Heizelement schnell und effektiv die Aufgabe der Solarheizung. Der nahezu wartungsfreie Betrieb und die günstigen Anschaffungskosten sind die wichtigsten Vorteile gegenüber den Varianten Öl oder Gas. Gleichzeitig gilt Strom ebenfalls als saubere und regenerative Energie.

Über eingebaute Thermostate mit Schalthysterese erfolgt die Temperaturregulierung. Je nach Speichervolumen und Anwendung bieten Hersteller verschiedene Leistungsgrößen an. Entscheidend ist, dass die Heizelemente aus hochkorrosionsbeständigem Chromnickelstahl gefertigt sind und flüssigkeitsdicht eingelötet werden.

Heizstäbe für Heizkörper und Handtuchhalter

In der Regel sind Heizkörper an ein wasserführendes Heizsystem eingebunden. Das hat den Nachteil, dass während der Übergangszeiten, wenn die Heizung noch nicht läuft, auch die Radiatoren kalt bleiben. Vor allem im Badezimmer ist dieser Umstand ziemlich ungemütlich. Hier bietet es sich an, auf eine elektrische Beheizung des Heizkörpers zurückzugreifen.

Obwohl diese Lösung eine Reihe von Vorteilen bietet, wird sie noch kaum genutzt. Beim rein elektrischen Betrieb erfolgt die Erwärmung ohne Heizwasser. Diese Metall- oder Keramikheizkörper sind mit einem Elektro-Heizstab ausgestattet, der direkt an das Stromnetz angesteckt wird. Die Modelle und Varianten können dabei recht unterschiedlich sein. Oft sind die Elemente mit einer Übertemperatursicherung ausgestattet und verfügen über analoge oder digitale Regelungsmöglichkeiten. Sogar eine automatische Steuerung mit integriertem Raumthermostat und verschiedenen Heizprogrammen bieten spezialisierte Hersteller an.

Manche Heizkörpermodelle können sogar im Mischbetrieb verwendet werden. Während der Heizperiode sind sie am wasserführenden System angeschlossen, im Sommer und in der Übergangszeit erfolgt die Erwärmung elektrisch. Am unteren Eingang des Badheizköpers ist dazu ein TS-Stück angebracht, wo die Elektro-Heizpatrone bei Bedarf angeschlossen wird. Damit kann man vermeiden, nur für einzelne Räumlichkeiten die gesamte Heizung einschalten zu müssen. Wer es also gerne gemütlich hat und auch im Sommer auf einen warmen Handtuchhalter nicht verzichten möchte, entscheidet sich am besten für diese Variante.

Heizpatronen in der Industrie

Heizpatronen sind preiswert, robust und leicht zu montieren. Sie sind aus einem zylindrischen Metallkörper aus rostbeständigem Edelstahl gefertigt. Die innenliegende Heizwendel ist auf einen Keramikkern gewickelt, wobei die Anzahl der Windungen die Leistung beeinflusst. Eine verdichtete Füllung aus Magnesiumoxid verhindert, dass zwischen dem Metallkörper und dem Heizleiter ein Kurzschluss passiert. Auf diese Weise halten Elektro-Heizpatronen auch starken Belastungen stand. Damit eignen sich diese Elemente perfekt für den Einsatz in der Industrie.

Häufige Verwendung finden elektrische Heizpatronen in der Kunststoffindustrie.

Sie werden in Heißkanälen integrierte, um die Thermoplaste beim Spritzgussverfahren zu temperieren. Auch in der Prozesswärmetechnik, im allgemeinen Maschinenbau oder in der Labor- und Medizintechnik finden die widerstandsfähigen Heizelemente Anwendung. Entscheidend ist, dass die Heizpatronen den extremen industriellen Bedingungen standhalten. Dies ist nur möglich, wenn hochwertige Materialien absolut sorgfältig verarbeitet werden. Um einen sicheren und dauerhaften Betrieb garantieren zu können, empfiehlt es sich deshalb, nur auf Qualitätsprodukte namhafter Hersteller zurückzugreifen.

Heizstäbe und Heizpatronen sind unscheinbare, wichtige Elemente

Heizpatrone und Heizstab gehören sicher zu den am meisten unterschätzen Komponenten einer Heizung, dabei ist gerade der Heizstab so vielfältig und unverzichtbar für viele Arten der Wärmeübertragung.