Wie funktioniert eine Heizpatrone eigentlich?

Eine Heizpatrone (auch Rohrheizkörper) ist ein elektrisches Heizelement, das Flüssigkeiten oder Gase erwärmen soll. Heizpatronen bestehen in der Regel aus einem metallischen Mantel, in den ein elektrisch leitendes Material eingelegt ist. Dieses erwärmt sich unter Spannung und gibt thermische Energie über den Patronenmantel an die Umgebung ab. Um Kurzschlüsse und Schäden zu vermeiden, ist das Heizband häufig um einen keramischen Kern gewickelt. Außerdem verhindern Füllmaterialien wie Magnesiumoxid, das die Heizelemente in Kontakt mit dem metallischen Patronenmantel kommen. An einem Ende der Heizpatrone befindet sich in der Regel ein Gewinde, mit dem sich das Bauteil zum Beispiel in Heizkörper einschrauben lässt. Der Anschluss an das Stromnetz funktioniert je nach Gerät über einen Schuko-Stecker (Steckdose) oder direkt. Während Hausbesitzer Heizpatronen zum Anschluss an die Steckdose selbst anschließen können, ist zur Einbindung in das Stromnetz ein Experte nötig.

Vorsicht: Wer eine Heizpatrone für Heizkörper oder Wasserspeicher nachrüsten möchte, sollte auch das vorhandene Stromnetz überprüfen lassen. Oft müssen Elektroinstallateure die Absicherung an den zusätzlichen Verbraucher anpassen. Sind bereits andere Strom verbrauchende Geräte mit hoher Leistung installiert, kann auch ein sogenanntes Lastabwurfrelais nötig werden. Das verhindert, dass mehrere Verbraucher zur gleichen Zeit Strom aus dem Netz ziehen und dieses überlasten

Thermostate regulieren Leistung und Wärmeabgabe

Über ein Thermostat lässt sich die Wärmeabgabe der Heizpatronen sehr einfach einstellen. Je nach Einsatzzweck sind die Geräte dabei mit einem einfachen Bedienfeld ausgestattet. Über dieses können Hausbesitzer die Medientemperatur und damit auch die Leistung der Heizelemente wählen.

Übrigens: Wer den Stromverbrauch senken möchte, sollte die Temperatur so gering wie möglich einstellen. Auf diese Weise zieht der Heizstab weniger Strom aus dem Netz und die Kosten fallen geringer aus. Bei einem Strompreis von 28 Cent pro Kilowattstunde können schon geringe Änderungen zu messbaren Einsparungen führen.

Überhitzungsschutz sorgt für einen sicheren Betrieb

Wenn Verbraucher wie Heizkörper, Lüfter oder Durchlauferhitzer keine Wärme mehr abgeben, können Heizpatronen überhitzen und kaputtgehen. Damit das nicht passiert, sind die Heizbänder immer auch mit einem Überhitzungsschutz ausgestattet. Dieser trennt die Heizelemente bei bedrohlichen Zuständen vom Netz und gewährleistet, dass sie sich zunächst wieder abkühlen können. Bevor Hausbesitzer die Geräte nach einer Störung wieder in Betrieb nehmen, sollten sie nach der Ursache für das Problem suchen. Ohne die Kontrolle könnte der Fehler erneut auftreten.

Selbstregulierende Heizpatronen arbeiten mit Kaltleitern

Eine Besonderheit stellen selbstregulierende Heizelemente (Thermoelemente) dar. Diese leiten bei steigenden Temperaturen weniger Strom und können somit nicht überhitzen. Möglich ist das durch den Einsatz von Kaltleitern (PT100, PTC-Widerstand, PTC-Thermistor oder Temperature Coefficient Thermistor). Diese haben einen positiven Temperaturkoeffizienten. Das heißt: Sie leiten elektrische Energie bei tiefen Temperaturen besser als bei hohen. Der Vorteil einer Kaltleiter-Patrone ist, dass sie selbstsicher arbeitet. Sie reguliert den Stromfluss automatisch und kann nicht überhitzen. Selbst beim Trockengehen, also dem Betrieb in ruhender Luft, geht von diesen Heizpatronen keine Brandgefahr aus.

Einfache Einstellung durch Timer in der Heizpatrone

Für einen hohen Komfort sind Heizelemente (zum Beispiel für Badheizkörper) mit einem programmierbaren Timer ausgestattet. Dabei können Hausbesitzer den Heizstab bei Bedarf einschalten und auch dann laufen lassen, wenn sie selbst schon aus dem Haus sind. Der Timer trennt die Einschraubheizpatrone nach Ablauf der vorher eingestellten Zeit automatisch vom Netz.

Arten von Heizpatronen für den Einsatz im Haus

Wer nach einer elektrischen Patrone für die eigene Wasserheizung sucht, hat heute verschieden Ausführungen zur Auswahl. Die folgende Tabelle gibt einen einfachen Überblick:

Art der Heizpatrone Eigenschaften
Heizpatrone mit Stecker Die einfachste Art einer Einschubheizpatrone ist die Ausführung mit Stecker. Die Heizelemente nehmen dabei ihren Betrieb auf, sobald sie mit dem Netz verbunden sind. Das ist zwar günstig, aber auch nicht besonders komfortabel. So müssen Verbraucher die Geräte ständig ein- und ausstecken. Auch eine Leistungseinstellung können sie nicht vornehmen
Rohrheizkörper mit On/Off-Schalter Etwas komfortabler sind Heizpatronen mit On/Off-Schalter. Diese bleiben ständig mit dem Stromnetz verbunden. Sie lassen sich über einen einfachen Kippschalter ein- und ausschalten. Auch hier ist eine Temperatur-/Leistungswahl nicht möglich.
Heizpatronen mit analogem Thermostat Heizelemente mit analogem Thermostat lassen sich über einen Drehschalter ein- und ausschalten. Darüber hinaus können Verbraucher über das Bedienelement auch die Leistung sowie die Wärmeabgabe einstellen. Das ermöglicht einen bedarfsgerechten Einsatz und hilft, Stromkosten zu sparen.
Heizelement mit digitalem Thermostat Ausgestattet mit einem digitalen Thermostat, lässt sich eine Patrone einfach und individuell einstellen. Neben der Temperatur des Heizmediums können Hausbesitzer dabei oft auch Betriebszeiten oder einen Abschaltzeitpunkt (Timer) wählen.
Heizpatrone mit Fernsteuerung Eine Heizpatrone mit Fernsteuerung lässt sich auch aus der Ferne bedienen. Sie bietet oft die gleichen Einstellmöglichkeiten wie ein Heizelement mit digitalem Thermostat. Hausbesitzer müssen sich zur Bedienung aber nicht immer erst nach unten bücken. Das ist einfach und komfortabel.

Typische Einsatzgebiet moderner Heizpatronen

Genauso unterschiedlich wie die verschiedenen Bauformen sind auch die Anwendungsbereiche der elektrischen Heizelemente. Denn sie arbeiten sowohl in Heizkörpern, als auch in einem Wasserspeicher, einem Boiler oder in industriellen Anlagen.

Heizpatrone für Badheizkörper und Wärmespeicher

Für Badheizkörper und Wasserspeicher (Pufferspeicher und Warmwasserspeicher) kommt die sogenannte Einschubheizpatrone zum Einsatz. Diese lässt sich einfach montieren und gibt bei Bedarf Wärme an das Trink- oder Heizungswasser ab. Geräte zum Einschub in Heizkörper eignen sich zum Beispiel immer dann, wenn das Gebäude über eine Fußbodenheizung verfügt und Hausbesitzer einen zusätzlichen Handtuchwärmer betreiben möchten. Denn durch die niedrigen Vorlauftemperaturen kann dieser die gewünschte Leistung nicht immer ohne Weiteres erreichen. Erst recht in der Übergangszeit, in der die konventionelle Wasserheizung ohnehin aus ist.

In einem Wasser- oder Pufferspeicher fungieren Heizpatronen als Notheizung. So stellen sie die Funktion der Anlage auch dann sicher, wenn alternative Heizsysteme (Wärmepumpe, Solarthermie) nicht genügend Leistung liefern.

Übrigens: In Warmwasserspeichern können die elektrischen Heizpatronen auch zu einer besseren Hygiene beitragen. Und zwar immer dann, wenn sie das Trinkwasser in regelmäßigen Abständen auf hohe Temperaturen bringen. Dabei sterben Keime wie Legionellen ab und das Wasser bleibt frei von Krankheitserregern. Lohnen kann sich das zum Beispiel bei einer Solaranlage für die Warmwasserbereitung.

Warmwasserboiler mit elektrischen Heizelementen

Auch Lufterhitzer, Boiler oder Durchlauferhitzer arbeiten im Kern mit einer Heizpatrone. Diese erwärmt dabei bedarfsgerecht Luft für eine Lüftungsanlage oder Trinkwasser.  Anders als bei einer Einschubheizpatrone sind die Heizelemente hier jedoch meist ab Werk in die Geräte integriert.

Heizpatronen für Haushalt und industrielle Anwendungsbereiche

Auch Haushaltsgeräte und industrielle Anwendungen setzen häufig auf die Wärme der Rohrheizkörper. Im Haushalt sind das zum Beispiel Waschmaschinen oder Geschirrspüler, die kaltes Trinkwasser aus der Leitung mit einer Heizpatrone auf die gewünschten Temperaturen bringen. Auch in Heißklebepistolen zum Basteln wirkt in der Regel ein kleiner Heizstab. 

Eine Heizpatrone für die eigene Heizung kaufen

Was muss ich beachten, wenn ich eine Heizpatrone kaufen und in meine Heizung einbauen möchte? Diese Frage stellen sich viele Verbraucher, die die elektrische Heizung nachrüsten möchten. Wie die vorherigen Abschnitte zeigen, stehen hier viele Produkte zur Auswahl. Wichtig ist, dass Einbaulänge und Zoll-Größe der Verschraubung passen. Hier geben die Benutzerhinweise der Heizkörper oder Speicher Aufschluss. Außerdem sollte auch die Heizpatrone für den gewünschten Einsatzort geeignet sein.

Heizpatrone: Welche Leistung passt zur eigenen Heizung?

Welche Leistung ein Heizelement haben muss, hängt ebenfalls vom Einsatzgebiet ab. Während ein Heizelement für einen kleinen Badheizkörper mit einer Leistung von 300 bis 600 Watt (230v AC) auskommt, können es für größere Heizkörper auch 600 bis 1.200 Watt sein. In einem Wasserspeicher, einem Puffer- oder Schichtenspeicher kommen hingegen auch Heizpatronen mit mehreren KW Leistung zum Einsatz. Ein Experte kann den Bedarf hier individuell ermitteln und eine sichere Auskunft geben.

Schnelle Montage vom Heizstab durch einen Handwerker

Vor allem bei einem Badheizkörper erfolgt die Montage einer Heizpatrone schnell und einfach. Dabei müssen Verbraucher den Heizstab einfach in die dafür vorgesehene Öffnung einschieben und verschrauben. Anschließend verbinden sie das Heizelement über einen Stecker oder einen Festanaschluss mit dem Stromnetz. Zu unterscheiden ist hier übrigens der einfache und der gemischte Betrieb. Während der Badheizkörper beim einfachen Betrieb entweder mit Heizpatrone oder über die zentrale Heizungsanlage arbeiten, sind bei Mischbetrieb beide Arten parallel möglich.

Wichtig: Bevor Hausbesitzer eine Heizpatrone einschalten, muss der Heizkörper mit Wasser befüllt und entlüftet sein. Auch der Rücklauf darf in der Regel nicht abgesperrt sein. Wer das nicht beachtet, riskiert, dass die Heizelemente überhitzen.

[VIDEO] Einbau einer Einschubheizpatrone in den Badheizkörper

Das Video zeigt, wie einfach die Montage einer Einschubheizpatrone am Badheizkörper funktioniert. Bei einem Heizelement mit Festanschluss empfehlen wir die Unterstützung durch einen Installateur.

Kosten für Heizpatronen bei Anschaffung und Betrieb

Wie viel eine Heizpatrone kosten kann, hängt vor allem von der Leistung und der Ausstattung ab. Einfache Geräte mit kleiner Leistung, Stecker und ohne Regelfunktion sind hier schon für unter 50 Euro zu haben. Wer sich für ein hochwertiges Gerät einer bekannten Marke entscheidet, muss häufig tiefer in die Tasche greifen. Heizpatronen kosten dann 100 Euro und mehr. Geht es um die Einschubheizung für einen Speicher, variieren die Kosten je nach Leistung zwischen 50 und 150 Euro.

Sie interessieren sich auch für die übrigen Kosten einer Badsanierung? Dann finden Sie Antworteim im Beitrag "Badsanierung kosten".

 

Übrigens: Viele Baumärkte und Onlinekaufhäuser wie Amazon haben eine eigene Produktseite mit zahlreichen Heizelementen und dem nötigen Zubehör. Nach der Bestellung erfolgt der Versand dabei meist innerhalb weniger Tage und Hausbesitzer könne die neue Heizpatrone installieren.

Stromverbrauch der elektrischen Heizelemente

Wie viel eine Heizpatrone im Betrieb kosten kann, hängt neben der Leistungsdichte auch von ihrer Nutzungsdauer ab. Eine einfache Rechnung gibt dabei Aufschluss über den zu erwartenden Verbrauch:

·       Leistung (in Watt) x Laufzeit (in Stunden) x Strompreis (in Euro pro Kilowattstunde) / 1.000 (Wattstunden pro Kilowattstunden) = Stromosten (in Euro).

Ein einfaches Beispiel: Wer eine elektrische Heizpatrone mit 600 Watt 100 Tage im Jahr für je 2 Stunden laufen lässt, muss bei einem Strompreis von 28 Cent pro Kilowattstunde mit Kosten von 33,60 Eur rechnen.

Übrigens: Wer Photovoltaik-Strom für die Heizpatrone nutzt, muss deutlich weniger zahlen. Denn dann kommt die elektrische Energie nicht aus dem öffentlichen Netz, sondern direkt vom eigenen Dach.

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