Ratgeber
Während für die Beheizung von Büro- und Wohnräumen klassische Heizkörper an den Wänden zum Einsatz kommen, gibt es abseits der allgemeinen Raumbeheizung viele weitere Gebiete, in denen Heizelemente gefragt sind.
Dies gilt sowohl im Alltagsbereich, beginnend bei selbstklebenden Heizfolien für Außenspiegel, als auch in vielen industriellen Einsatzbereichen. Welche Heizelemente es gibt, wie sie funktionieren und auf welche Eigenschaften es zu achten gilt, lesen Sie in unserem Ratgeber.
Da die Anforderungen sehr unterschiedlich ausfallen, gibt es viele Arten der Heizelemente. Bekannte Beispiele aus Alltagsbereichen finden sich im Föhn, in der Waschmaschine oder auch im Wasserkocher.
Es sind kleine Heizstäbe verbaut, die in der Fachsprache Rohrheizkörper (oder Einschraubheizkörper) genannt werden. Ein weiterer bekannter Begriff lautet Heizpatrone.
Ebenfalls im Einsatz sind Heizmatten, Heizplatten und Heizfolien. Anders als klassische Heizpatronen, die eine typische Rohr-Form besitzen, setzen diese Elemente auf eine besonders flache Form.
Während ein Rohrheizkörper mehr Platz in Anspruch nimmt und gegebenenfalls via Bohrung montiert werden muss, sind Heizplatten platzsparend und die Mehrheit der Heizmatten und Heizfolien hauchdünn und selbstklebend.
Strom
Die gewünschte Betriebstemperatur einer Komponente muss teils deutlich über der Raumlufttemperatur liegen. Thermoelemente übernehmen die gewünschte Erwärmung, indem sie Elektrowärme erzeugen. Das bedeutet, die benötigte Wärme wird über die Zufuhr von Strom ermöglicht.
Heizpatrone, Heizfolie und Co. werden durch die elektrische Energie unter Spannung gesetzt. Die Spannung wiederum bewirkt einen Anstieg der Temperatur.
Je nach Bauart kann die benötigte Energie über einen klassischen Anschluss via Steckdose vom Haushaltsstrom kommen, oder das Element erhält einen direkten Anschluss ans Stromnetz.
Aufbau
Eine Heizpatrone besteht in ihrem Kern immer aus einem elektrischen Leiter. Nur so kann Spannung in Wärme umgewandelt werden. Der Leiter ist von einem Mantel umgeben, der die eigentliche Wärmeübergabe an die Umgebung übernimmt.
Die Übertragung kann an Gase und Gasgemische wie Luft erfolgen, aber auch an Flüssigkeiten, in die Heizpatronen eingetaucht wurden.
Auch wenn Heizfolien sehr flach konstruiert sind, folgen sie einem ähnlichen Aufbau. Wärmeleitende Materialien werden durch Spannung erhitzt und geben diese Wärme weiter.
Allgemeine Werkzeugbeheizung (zum Frostschutz)
Beheizen von elektrischen Gehäusen
Heizvorgänge für Automobil- und Bahntechnik
Erwärmung von Proben in der Medizin- und Labortechnik
Heizen und Trocknen in der
Lebensmitteltechnik
Verarbeitung von Aluminium und
Zink
Verarbeitung von Thermoplasten (thermoplastisch verformbarer Kunststoff)
Außer in jenen Fällen, in denen Heizelemente als Ersatzteile erworben werden, sollen die meisten Elemente für private und industrielle Anwendungen in ein System integriert werden. Zentral für das Funktionieren ist die passende Regeltechnik. Mit ihrer Hilfe wird die gewünschte Heizleistung überwacht und gegebenenfalls korrigiert. Die beiden wichtigsten Zubehörteile in diesem Zusammenhang sind Temperaturfühler und Temperaturregler.
Die Temperaturfühler bestehen aus Sensoren, weshalb synonym von Temperatursensoren die Rede ist. Die Fühler erfassen die vorliegenden Temperaturen und geben die Messwerte an die Regler weiter. Diese übernehmen die Anpassung der Leistung.
Erreichbare Oberflächentemperatur
Die zentrale Aufgabe ist es, eine gewünschte Temperatur herzustellen. Welche Werte erreicht werden, ist daher ein zentrales Kaufkriterium. Hersteller messen mit Temperaturfühlern in Test vorab, welche Oberflächentemperatur ihr Heizelement erreichen kann.
Das Spektrum ist je nach Einsatzbereich sehr groß und liegt zwischen 20 und 250 Grad Celsius.
Die Messungen zur Ermittlung der erreichbaren Oberflächentemperaturen finden, falls nicht anders angegeben, immer bei unbewegter Raumtemperatur statt. Der Wert entspricht meist 20 Grad Celsius. Wird das Heizelement bei anderen Umgebungstemperaturen, bei starker Luftströmung oder hoher Luftfeuchte eingesetzt, werden andere Oberflächentemperaturen erreicht.
Material
Für den Einsatz bei Temperaturen bis maximal 95 Grad Celsius wird häufig Polyester verwendet. Als Trägermaterial für höhere Temperaturen kommen Polyimid und Silikon infrage.
Sie sind auch dann die erste Wahl, wenn das Material diversen Chemikalien trotzen muss und/oder im Vakuum eingesetzt wird.
Zuleitungslänge
Um die Stromversorgung der elektrischen Heizelemente zu ermöglichen, muss eine Zuleitung vorhanden sein. Deren Länge ist enorm vom Einsatzbereich abhängig und beginnt im Millimeterbereich. Sie bewegt sich oft zwischen 50 Millimetern und 80 Zentimetern.
Betriebsspannung und Leistung
Aufgrund der starken Unterschiede bei den Anforderungen sind auch verschiedene Betriebsspannungen vertreten. Manche Heizelemente arbeiten mit AC-Strom (Alternating Current-Strom, also Wechselstrom), andere setzen auf DC-Strom (Direct-Current-Strom, also Gleichstrom).
Nicht nur die Fließrichtung des Stroms unterscheidet sich, auch die Voltangaben fallen je nach Einsatzgebiet unterschiedlich aus. Am häufigsten genutzt werden folgende Betriebsspannungen:
5V/AC
24V/AC
230V/AC
12V/DC
Die Leistung beginnt bei kleinen Heizelementen bereits bei einem Watt. Für große Heizinstallationen kann sie jedoch bis 1.500 Watt gehen.
IP-Schutzart
Die IP-Schutzart spielt für den geplanten Einsatz eine große Rolle. Soll das elektrische Heizelement beispielsweise in einem Durchlauferhitzer installiert werden, reicht ein Spritzwasserschutz nicht. Es muss für zeitweiliges Untertauchen konstruiert sein.
Die Hersteller der Elemente geben die offizielle Schutzart ihrer Produkte immer an. Ist ein zeitweiliges Untertauchen vorgesehen, wird die IP-Schutzart IPX7 nötig. Andere Heizelemente kommen mit IPX4 aus, was einen Schutz gegen allseitiges Spritzwasser verspricht.
