Durchlauferhitzer
Der Durchlauferhitzer oder Warmwasser-Geyser, Therme genannt, ist ein fest installiertes Gerät zur Heißwasserbereitung. Im Gegensatz zum Boiler und Warmwasserspeicher, die das Wasser vor dem Gebrauch erhitzen, nimmt der Durchlauferhitzer erst dann seine Tätigkeit auf, wenn das heiße Wasser benötigt wird. Durchlauferhitzer werden meistens für die dezentrale Warmwasserversorgung (z. B. im Badezimmer oder in der Küche) eingesetzt. Sie eignen sich nicht zur Bereitung von kochendem Wasser.
Die Funktionsweise
Öffnet man den Warmwasserhahn, so fällt der Druck in der Leitung hinter dem Durchlauferhitzer ab und Wasser beginnt durch den Durchlauferhitzer zu fließen. Ein Differenzdruckschalter im Gerät erkennt den Druckabfall und öffnet das Hauptgasventil. Mittels eines Gaswärmetauschers oder eines Heizelements wird nun dem fließenden Wasser Wärmeenergie zugeführt. Schon nach wenigen Sekunden steht dem Nutzer eine unbegrenzte Menge warmen Wassers zur Verfügung denn das Wasser wird während des Durchflusses erhitzt.
Wird die Wasserentnahme unterbrochen, (z. B. durch Zudrehen des Warmwasserhahnes), muss die Energiezufuhr ebenfalls umgehend abgeschaltet werden. Geschieht dies nicht rechtzeitig, können die teilweise beträchtlichen zugeführten Energiemengen nicht mehr mit dem durchfließende Wasser abgeführt werden, der Durchlauferhitzer würde sich überhitzen. In solch einem Störfall wird das Gerät durch einen Sicherheitstemperaturbegrenzer außer Betrieb gesetzt und muss durch einen Fachmann wieder manuell in Betrieb genommen werden.
Der elektrische (hydraulische) Durchlauferhitzer
Für das schnelle Aufwärmen des Wassers ist eine große elektrische Leistung erforderlich. Für normale Einsatzzwecke sind Durchlauferhitzer mit 18, 21, 24 und 27 Kilowatt (kW) Anschlusswert gebräuchlich. Die Erwärmung erfolgt mit einer oder zwei Heizleistungsstufen. Kleine Wassermengen können mit hydraulischen Durchlauferhitzern nur sehr heiß oder gar nicht erwärmt werden; es ist eine Mindestdurchflußmenge zum einschalten erforderlich. Eine Temperaturabsenkung z.B. beim Duschen ist durch zumischen von kalten Wasser nur in Grenzen möglich. Wird zu schnell zu viel Kaltwasser zugemischt, schaltet der Durchlauferhitzer komplett ab, da die Wassermenge für die konstant zugeführte elektrische Energie zu klein und unerwünschtes kochen eintreten würde.
Je höher die Heizleistung, um so höher ist die Wassermenge bei einer bestimmten Wassertemperatur. Die Leistung (in kW) geteilt durch 2 entspricht ungefähr die Literzahl pro Minute bei ca. 40 °C Warmwassertemperatur.
Elektrischer Anschluß
Auf Grund der hohen elektrischen Ströme sind Durchlauferhitzer in vielen Altbauten nur nach Verstärkung der so genannten Steigleitung in die Wohnung möglich.
Als elektrische Zuleitung ist eine Kunststoffmantelleitung 4*6 mm² erforderlich (bzw. Einzeladern in Rohr; L1, L2, L3 und PE), die mit drei Schmelzsicherungen 35 A bzw. drei Leitungsschutzschaltern B 32 A abgesichert wird. Ein Neutralleiter (N) wird nicht benötigt. Der Wirkungsgrad von elektrischen Durchlauferhitzern liegt bei ca. 98,6 %. Durchlauferhitzer dürfen nur von geschultem Fachpersonal (z. B. Elektroniker der Energie- und Gebäudetechnik) angeschlossen werden. In einigen Städten muss bevor ein elektrischer Durchlauferhitzer installiert wird eine Genehmigung des jeweiligem EVU eingeholt werden.
Der elektronische Durchlauferhitzer
Während man beim normalen (rein elektrischen) Durchlauferhitzer die Wassertemperatur durch Hinzumischung von kaltem Wasser einstellt, kann man bei den so genannten elektronischen Durchlauferhitzer die Wassertemperatur am Gerät vorwählen. Eine Hinzumischung von kaltem Wasser kann somit entfallen.
Die Vorteile sind erhöhter Komfort und ein etwas besserer Wirkungsgrad. Zudem ist eine mögliche Energieeinsparung von ca. 20 % gegenüber hydraulischen Durchlauferhitzern möglich, da auch kleine Wassermengen nur so weit wie notwendig erwärmt werden. Die Erwärmung erfolgt weitestgehend stufenlos.
Der Gasdurchlauferhitzer (Gastherme)
Ist am Installationsort eine Erdgasversorgung und ein Schornstein vorhanden, bietet sich ein gasbetriebener Durchlauferhitzer an. Hier wird, entweder durch eine ständig brennende Zündflamme oder auch selbsttätig zuschaltenden Piezozünder, ein Gasbrenner gezündet und betrieben. Das zu erwärmende Wasser wird in Röhren mit Lamellen durch die Flammen geleitet und dabei erhitzt (siehe auch Wärmetauscher).
Die neueste Generation von Gas-Durchlauferhitzern kommt zum Zünden ohne Fremdenergie (elektrischer Strom) aus. Hierfür wird eine Batteriezündung oder Generatorzündung (unter Verwendung der Zündenergie aus dem fließenden Wasser) verwendet. Auch ermöglichen aktuelle Durchlauferhitzer den Anschluss an eine Solaranlage, dadurch kann vorgewärmtes Wasser bis 60 °C nachgewärmt werden.
Vergleich der Bauformen
Gasdurchlauferhitzer sind meist deutlich größer als ihre elektrischen Pendants.
Wirkungsgrad
Hinsichtlich des (Geräte)-Wirkungsgrads ist der elektrische Durchlauferhitzer das Nonplusultra, da er den elektrischen Strom zu ca. 99 % in die Wassererwärmung umsetzt. D.h. von einer Kilowattstunde die man bezahlt, bekommt man ca. 99 % als warmes Wasser. Allerdings ist die Erzeugung und Verteilung des elektrischen Stroms mit Verlusten von 45 bis 75 Prozent behaftet. Daraus ergibt sich ein Gesamtwirkungsgrad von etwa 43 bis 74 Prozent.
Gasdurchlauferhitzer weisen einen Wirkungsgrad von ca. 75-85 % auf, was bedeutet, das man von einer bezahlten Kilowattstunde ca. 15-25 % als Abwärme durch den Schornstein verliert.
Vergleicht man die für beide Verfahren einzusetzende Primärenergie so ist festzustellen, dass bei gleicher Warmwasserleistung mit dem elektrischen Durchlauferhitzer dreimal soviel Primärenergie benötigt wird, wie mit dem Gasgerät. Aus volkswirtschaftlicher Sicht (Ressourceneinsparung) müssten bevorzugt Gasgeräte verwendet werden.
Wartungskosten
Durchlauferhitzer sind als elektrischen Geräte Wartungsfrei, es fallen daher keine Wartungskosten an.
Brenngasbetriebene Durchlauferhitzern erfordern eine jährliche Wartung und Reinigung der Brennräume. Zudem werden die Geräte auch vom Schornsteinfeger regelmäßig überprüft.
Verbrauchskosten
Üblicherweise werden elektrische Durchlauferhitzer mit Haushaltstrom betrieben. Die Kosten dafür betragen derzeit (2006) etwa 20 ct/kWh, die von Erdgas (oder auch Heizöl) etwa 6 ct/kWh. Auch in Zukunft dürfte das Kostenverhältnis von etwa 1:3 bestehen bleiben.
Auch wenn der Gesamtwirkungsgrad mit einbezogen wird, schneidet bei den Verbrauchskosten der brenngasbetriebenen Durchlauferhitzer trotzdem deutlich günstiger ab.
Kleindurchlauferhitzer
Als Kleindurchlauferhitzer werden Geräte mit einer Leistung von (3,5 ... 6,5) Kilowatt (kW) bezeichnet. Diese Geräte dienen zur Versorgung einzelner Zapfstellen. Aufgrund der geringen elektrischen Leistung bekommt man auch nur eine geringe Warmwasserleistung. Ein 3,5 kW-Gerät hat bei einer Durchflußmenge von 2,5 Liter pro Minute eine Temperaturerhöhung von 25 Kelvin (K). Daher eignen sich diese Geräte als bestens dort, wo nur geringe Mengen warmes Wasser mit einer nicht so hohen Temperatur benötigt werden, z.B. im Gäste-WC. Sie sind ein idealer Ersatz für klassische 5-Liter-Kleinspeicher, da sie keine Bereitschaftsverluste aufweisen.