Heizelemente zum Heizen: Typen, Funktionsprinzip, Regeln für die Geräteauswahl

Elektrische Heizelemente haben ihr Design seit Jahrzehnten nicht verändert und sind in Heizgeräten nach wie vor gefragt.Die Form dieser Geräte und Baumaterialien ändern sich, das Funktionsprinzip und die Effizienz bleiben jedoch unverändert. Für eine kompetente Auswahl sind Informationen über die Unterschiede und Eigenschaften hilfreich. Sind Sie einverstanden?

Sie erfahren, was Heizelemente zum Heizen sind und wie sie funktionieren. Wir haben die Arten von Heizelementen ausführlich beschrieben und unbestreitbare Argumente für eine fundierte Wahl des optimalen Typs geliefert. Unter Berücksichtigung unserer Empfehlungen erwerben Sie das benötigte Gerät fehlerfrei.

Zweck der Erwärmung von Heizelementen

Elektrische Heizelemente erfreuen sich aufgrund ihrer Vielseitigkeit und hohen Effizienz zunehmender Beliebtheit. Der gesamte von ihnen verbrauchte Strom wird für den vorgesehenen Zweck verwendet – die Beheizung des umgebenden Raums.

Die wichtigsten Heizgeräte, bei denen Heizelemente zum Einsatz kommen, sind:

1. Tragbare und stationäre Öl-Elektroheizungen.
2. Wasserheizkörper.
3. Beheizte Handtuchhalter im Badezimmer.
4. Elektrische Kamine.
5. Elektrische Konvektoren.
6. Elektrokessel.

Das angegebene Gerät kann als Haupt- oder Zusatzheizquelle genutzt werden.Es ist kostengünstig, einfach zu installieren und erfordert keine besonderen Kenntnisse für die Bedienung.

Sie können das Heizelement an einen zentralen Heizkörper aus Gusseisen anschließen, nachdem Sie die gemeinsame Steigleitung abgetrennt haben. Dieses Gerät kann zur Haupt- und Zusatzheizung eingesetzt werden

Interner Aufbau von Elektroheizungen

Es ist zweckmäßig, das Gerät am Beispiel eines Röhrenmodells zu betrachten. Eine elektrische Heizung ist ein mit einem Wärmeleiter gefülltes Keramik- oder Metallrohr, in dem sich eine Spirale befindet. An der Stelle, an der das Rohr am Flansch befestigt ist, befinden sich Isolierbuchsen, die verhindern, dass die leitende Spirale den Körper des Heizelements berührt.

Die meisten Heizelementmodelle verwenden ähnliche Komponenten, ihre Haltbarkeit kann jedoch je nach Verarbeitungsqualität variieren

Die Montage des Elektroheizgeräts erfolgt in erster Linie über eine Flanschverbindung, wodurch die Innenumgebung des Heizgeräts vom Außenraum abgedichtet werden kann. Der Nachteil dieser Konstruktion besteht darin, dass die Spirale nicht ausgetauscht werden kann, wenn sie intern durchbrennt.

Funktionsprinzip von Heizelementen

Das Heizelement funktioniert nach folgendem Prinzip. Bei Anschluss an das Netzwerk erwärmt sich die innere Spirale und die Energie wird auf den Wärmeleiter und die Außenhülle übertragen. Die Wärme wird dann auf die umgebende Flüssigkeit, Luft oder den Feststoff übertragen.

Beim Erhitzen eines in Öl oder Wasser getauchten Heizelements entstehen um das Rohr herum Konvektionsströme, die das Kühlmittel vermischen und zu seiner gleichmäßigen Erwärmung beitragen.

Elektrokessel sind für ihre Zuverlässigkeit und Wartbarkeit bekannt. Sie verfügen nicht über viele komplexe Teile und sind daher einfach zu bedienen und zu warten.

Bei flüssigkeitsfreien Heizgeräten wird die Heiztemperatur in der Regel begrenzt, um umliegende Teile nicht zu beschädigen oder einen Brand zu verursachen.

Um die Wärmeübertragung zu beschleunigen, verwenden sie häufig einen Ventilator, der die Luft sowohl im Inneren des Geräts als auch im umgebenden Raum zirkuliert.

Arten von Heizelementen für Heizgeräte

Die Einfachheit der Herstellung von Heizelementen bedeutet nicht immer Komfort für den Benutzer. Viele Hersteller produzieren Elektroheizungen mit einer bestimmten Form und Montage. Wenn sie kaputt gehen, ist es ziemlich schwierig, sie im Geschäft zu kaufen. Um die richtige Wahl zu treffen, ist es daher notwendig, alle möglichen Gestaltungsmöglichkeiten zu untersuchen.

Rohrmodelle für die Hausheizung

Die röhrenförmige Bauweise elektrischer Heizgeräte ist bei Mobilgeräten am häufigsten Ölheizungen, tragbar und wandmontiert elektrische Heizkörper. Die Wärmeübertragung in ihnen kann durch Konvektion, Infrarotstrahlung oder Wärmeleitfähigkeit erfolgen.

Fertige Heizelemente mit Regler und eigenem Netzkabel können Sie nur kaufen, wenn Sie sicher sind, dass die Kabellänge ausreichend ist

Die Form und Länge des Rohrs in solchen Geräten kann beliebig sein und wird nur durch Konstruktionsmerkmale bestimmt. Zum Beispiel ein Heizelement Mycatremic-Heizung ist eine Spule, die sich hinter der Mineralplatte befindet. Beim Erhitzen gibt die Platte Infrarotwärme ab.

Seine häufigsten Merkmale sind:

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

Heizelemente mit einer Leistung von mehr als 2,5 kW werden in Haushaltsheizgeräten nicht verwendet, da die Wohnungsverkabelung der höheren Belastung einfach nicht standhält.

Lamellenversion von Elektroheizungen

Rippengeräte sind eine Modifikation eines Rohrheizkörpers. Ihr Merkmal ist das Vorhandensein vieler dünner Stahlplatten, die sich über die gesamte Länge des Geräts befinden. Dieses Design vergrößert die Kontaktfläche mit der Umgebung erheblich und sorgt so für eine hohe Heizrate.

Lamellenheizelemente sind teurer und erfordern mehr Arbeitsraum, bieten aber höhere Verbrauchereigenschaften von Heizgeräten

Rippenmodelle werden hauptsächlich in Heizgeräten verwendet Luftheizung. Sie sorgen für eine schnelle Erhöhung der Raumtemperatur, insbesondere mit eingebautem Ventilator.

Blockkonstruktionen von Heizelementen

Die Blockversion besteht aus mehreren Rohrheizkörpern, die auf einer einzigen Halterung zusammengefasst sind.

Bei der Auswahl von Blockheizelementen muss besonderes Augenmerk auf deren Leistung und die Fähigkeit des Kessels mit Pumpe zur Wärmeabfuhr gelegt werden

Dieses Design wird durch eine Kombination aus zwei Faktoren verwendet:

1. Der Bedarf an erhöhter Geräteleistung und hoher Aufheizrate der Arbeitsumgebung.
2. Aufgrund der geringen Fläche der Außenhülle ist eine schnelle Übertragung der Wärmeenergie von der Spirale an die Umgebung nicht möglich.

Tatsächlich wird bei einem Blockheizelement die Belastung jedes Heizrohrs verringert und die Wärmeübertragungsrate erhöht. Solche Geräte sind enthalten Heizkessel für Privathaushalte und industrielle Elektroheizungsanlagen.

Die Leistung von Blockmodellen kann 5–10 kW betragen. Bei der Platzierung in einer Wohnung ist daher die Verlängerung eines zusätzlichen Elektrokabels in den Raum erforderlich.

Kartuschengeräte

Patronenheizelemente haben die Form eines Rohres mit einem freien Ende, was auf die Besonderheit ihres Einbaus zurückzuführen ist. Die Außenhülle besteht in der Regel aus poliertem Stahl, um maximalen Kontakt mit dem umgebenden Material zu gewährleisten. Solche Rohre werden fest in das entsprechende Loch im Heizgerät eingeführt.

Der Hauptnachteil von Heizpatronen ist die kleine Fläche der wärmeübertragenden Oberfläche, die den Einsatz spezieller Methoden zur Abfuhr von Wärmeenergie erfordert

Die Befestigung von Kartuschenmodellen erfolgt überwiegend über eine Flanschverbindung. Sie werden in der Industrie üblicherweise zur Beheizung der Arbeitsteile von Extrudern eingesetzt.

Es gibt noch andere Bauarten von Heizelementen, diese werden jedoch hauptsächlich in der industriellen Produktion eingesetzt und berühren das betrachtete Thema nicht.

Zusatzfunktionen von Elektroheizungen

Oben haben wir die einfachsten Designs von Geräten besprochen, die über keine eingebauten Einstellmechanismen verfügen.

Die Thermoregulierungseinheit kann über eine mechanische oder elektronische Automatisierung verfügen. Letzteres ist genauer, stellt jedoch hohe Anforderungen an die Parameter des häuslichen Stromnetzes

Aber elektrische Warmwasserbereiter kann mit einer einfachen Automatisierung ausgestattet werden, die dem Gerät zusätzliche Funktionen verleiht.

Diese beinhalten:

1. Thermoregulierung. Heizelemente mit eingebautem Thermostat zum Heizen verfügen über einen Temperatursensor, der ausgelöst wird, wenn die Arbeitsumgebung auf ein bestimmtes Niveau erwärmt wird. Die elektrische Heizung wird von der Außenseite des Flansches eingestellt.
2. Frostschutzmittel. Diese Funktion wird durch einen vereinfachten Thermostat bereitgestellt, der nur arbeitet, wenn die Temperatur auf 0–2 °C sinkt.Es verhindert das Einfrieren von Wasser in Heizungsrohren und verbraucht ein Minimum an Strom.
3. Turboheizung, das während der Erstinbetriebnahme des Geräts für eine erzwungene Erwärmung der Arbeitsumgebung sorgt. Es ist zu beachten, dass die elektrische Verkabelung des Raumes einem kurzfristigen Leistungsanstieg standhalten muss.

Es gibt nicht viele Geräte, die zusätzliche Funktionen unterstützen, da der Betrieb von Heizgeräten als Ganzes oft über eine separate Automatisierungseinheit geregelt wird.

Wie wählt man ein Heizelement für Heizgeräte aus?

Wählen Heizelement zum Austausch in einem Warmwasserbereiter oder bei einem Heizkörper müssen Sie auf dessen Leistung, Design, Rohrlänge und das Vorhandensein zusätzlicher Funktionen achten. Daher müssen Sie sich vor dem Kauf möglichst umfassend über alle Eigenschaften informieren.

Berechnung der Geräteleistung

Die hohe Leistung eines Heizelements ist nicht immer eine positive Eigenschaft.

Bei der Auswahl ist es wichtig, mehrere Faktoren zu berücksichtigen, die mit der Höhe des Energieverbrauchs zusammenhängen:

• maximale Wärmeübertragungsleistung des gesamten Heizgeräts;
• elektrische Verkabelungsoptionen;
• Raumvolumen.

Sie können kein Gerät kaufen, dessen Leistung mehr als 75 % der maximalen Wärmeübertragungsleistung von Heizgeräten beträgt.

Beispielsweise gibt es einen Heizkörper mit 10 Abschnitten, die jeweils 150 W Wärme an die Luft abgeben, insgesamt also 1,5 kW. Beim Einbau einer Elektroheizung mit einer Leistung von 2 kW ist die Oberfläche der Batterie nicht in der Lage, die gesamte erzeugte Energie schnell abzugeben. Infolgedessen schaltet sich das Heizelement aufgrund von Überhitzung ständig aus.

Der Grund für den schnellen Ausfall des Heizelements kann in der falschen Wahl der Geräteleistung liegen. Aufgrund einer systemischen Überhitzung der Spule brennt diese mit der Zeit durch.

In Wohnungen mit abgenutzter Verkabelung sollte die Dauerbelastung der Steckdose 1,5-2 kW nicht überschreiten, da es sonst zu einem Brand kommen und schlimme Folgen haben kann. Daher müssen Sie vor dem Kauf eines Heizelements den Zustand der Verkabelung überprüfen und ggf. die alte demontieren und ein neues Stromnetz verlegen.

Wenn das Problem mit elektrischen Geräten und Gerätefunktionen gelöst ist, können Sie mit der Berechnung der erforderlichen Leistung beginnen, um eine angenehme Temperatur im Raum aufrechtzuerhalten.

In gut isolierten Häusern und Wohnungen reicht ein Wert von 40 W/m aus³. Und bei Rissen in den Fenstern sollte die Heizleistung auf 60-80 W/m erhöht werden³. Erst unter Berücksichtigung aller oben beschriebenen Energiefaktoren können Sie ein bestimmtes Modell kaufen.

Berücksichtigung von Designmerkmalen

Die meisten Heizelemente haben ein Gehäuse aus legiertem Stahl, das für Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit sorgt. Kupfergeräte werden hauptsächlich in Warmwasserbereitern verwendet, obwohl es keine Einschränkungen für die Verwendung in selbstgebauten Heizkörpern gibt.

Bei Gusseisen- und Stahlheizkörpern ist der Einsatz von Heizelementen aus Nichteisenmetallen unerwünscht. Dies kann zu einem beschleunigten Verschleiß von Materialien und Verbindungen führen.

Bei der Auswahl muss auch die Richtung des Gewindes des Steckers berücksichtigt werden, die rechts oder links sein kann. Verschiedene Modelle von Elektroheizungen unterscheiden sich auch im Flanschdurchmesser. Ihre Größe kann zwischen 0,5 und 1,25 Zoll liegen.

Typischerweise liegt einem Heizelement eines guten Herstellers eine kurze Bedienungsanleitung bei, die seine Konstruktionsparameter beschreibt. Wenn Sie sie studieren, können Sie ein Gerät kaufen, das genau zu Ihrer vorhandenen Heizausrüstung passt.

Heizrohrlänge

Die Länge der Röhre ist eines der Hauptmerkmale, die die Effizienz des Geräts bestimmen.

Seine große Länge bei gleicher Leistung führt zu einer Vergrößerung der Oberfläche des Elektroheizgeräts und einer Beschleunigung des Wärmeaustauschs mit der Arbeitsumgebung. Dies wirkt sich positiv auf die Lebensdauer des Heizelements und die Umlaufgeschwindigkeit des Kühlmittels aus.

Heizelemente mit langem Rohr eignen sich ideal für den Einbau in selbstgebaute Register, die sich zum Heizen großer Räume und Nebengebäude eignen

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. Mit dieser Empfehlung können Sie das Kühlmittel schnell und gleichmäßig erwärmen.

Verfügbarkeit zusätzlicher Funktionalität

Es ist nicht immer notwendig, für die zusätzlichen Fähigkeiten von Heizelementen zu viel zu bezahlen. Wenn das Heizgerät als Zusatzgerät verwendet wird und keine eigene Automatisierung eingebaut ist, ist die Anschaffung eines Modells mit Thermostat sinnvoll.

Verfügt ein Heizkörper oder Elektrokonvektor jedoch über eigene Temperatursensoren und Temperaturregelmechanismen, bleiben zusätzliche Funktionen unbeansprucht.

Die im Heizelementstecker eingebaute Elektronik muss über Sicherheitsmechanismen verfügen, damit es bei einem Ausfall der Steuerplatine nicht zu einem Brand kommt.

Daher wird empfohlen, teure Elektroheizungen mit integrierter Automatisierung nur dann zu kaufen, wenn ein klarer Bedarf an solchen Geräten besteht. Wenn es notwendig ist, den Temperaturhintergrund individuell auszuwählen, ist es besser zu kaufen Thermostat in der Steckdose, das regelmäßig verwendet werden kann.

Für die Hersteller von Heizelementen ist ihre Wahl nicht wichtig. Hauptlieferanten sind Unternehmen aus Russland, der Ukraine, der Türkei und Italien.Die Qualität ihrer Produkte ist ungefähr gleich, daher macht es keinen Sinn, für die Marke zu viel zu bezahlen.

Schlussfolgerungen und nützliches Video zum Thema

Video Nr. 1. Praktischer Überblick über Heizelemente verschiedener Typen:

Video Nr. 2. Testbericht zum Heizelement mit Thermostat:

Video Nr. 3. Merkmale eines Blockheizelements, das in Elektroheizkesseln verwendet wird:

Der Kauf eines Heizelements für Heizgeräte ist keine leichte Aufgabe. Dazu müssen Sie die Eigenschaften der Geräte, in die die Elektroheizung eingebaut ist, genau kennen. Daher müssen Sie ein bestimmtes Modell erst nach einer gründlichen Analyse seiner Parameter auswählen.

Bitte schreiben Sie Kommentare, stellen Sie Fragen und veröffentlichen Sie Fotos zum Thema des Artikels im folgenden Block. Erzählen Sie uns, wie Sie ein Heizelement zum Austausch in einem Elektroboiler oder einer mobilen Heizung ausgewählt haben. Teilen Sie mit, was für Sie persönlich das ausschlaggebende Argument für Ihre Wahl war.