Heizung von Räumen und Warmwasser

Elektrische Heizung

Eine elektrische Heizung besteht grundsätzlich aus elektrischen Widerständen. Diese werden durch Stromdurchfluss erhitzt und geben dann die entstehende Wärme entweder direkt durch Luftumströmung oder bei Wasser indirekt über Schutzhülsen wieder ab. Elektrische Zusatzheizungen kommen in der HLK-Ausrüstung vielfältig vor. Typische Bauform einer Zusatzheizung für einen Warmwasserspeicher ist die Wendel, in vereinfachter Form auch beim Tauchsieder zu finden.

Eine häufige Anwendung stellen in Europa die so genannten Elektrospeicheröfen dar. Dabei wird nachts ein Wärmespeicher aufgeheizt und tagsüber dann die Wärme wieder abgegeben. Aus Energiekostengründen befindet sich diese Heizungsart heute jedoch kontinuierlich auf dem Rückzug.

Bei der elektrischen Heizung – von Luft oder Wasser, mit Heizregistern oder Heizstäben – entspricht die erzeugte Wärmeenergie genau der eingesetzten elektrischen Energie.

Wärmeregelung mit Eaton Schützen und Softstartern

Die Regelung der abgegebenen Wärme erfolgt im einfachsten Fall bei langsam reagierenden Heizungen über einen Zweipunkt-Temperaturregler, der die Leistungsschütze (DIL) ansteuert. Hohe Schaltfrequenzen der Schütze entstehen, wenn die zu erwärmende Masse klein oder die Heizleistung sehr groß ist. Auch die Anforderungen an die Regelgenauigkeit spielen eine Rolle. Um dann trotzdem eine lange Lebensdauer der Schaltgeräte zu erhalten, empfiehlt es sich, Halbleiter-Schütze (DS7-34x-…) zu verwenden.
Die höchste Regelgenauigkeit lässt sich mit einem kontinuierlichen Regler (PID) und kontinuierlichen Halbleiter-Steller erzielen. Diese Regler- und Steller-Funktion ist in den größeren Softstartern (DM4-..) von Eaton bereits enthalten.

Heizung mit Wärmepumpen

Die Wärmepumpe entzieht unserer Umwelt aus der Luft, der Erde oder dem Wasser Wärme. Diese Wärme wird im Gerät aufbereitet und an das Heizungswasser weitergegeben. Dazu wird ein so genannter thermodynamischer Kreisprozess genutzt: In einem Rohrsystem zirkuliert ein Kältemittel mit sehr niedrigem Siedepunkt, das durch die Umweltwärme verdampft. Dieser Dampf wird mittels elektrischen Stroms als Antriebsenergie verdichtet. Dadurch erhöhen sich der Druck und damit auch die Temperatur. So wird die Luft- bzw. Erd- oder Grundwasserwärme mit minimalem Energieeinsatz auf ein höheres verwertbares Temperaturniveau angehoben. Im Wärmetauscher, dem Herzstück der Wärmepumpe, kondensiert der Dampf und die so gewonnene Wärmeenergie wird direkt an den Heizkreislauf weitergegeben. Das Kältemittel ist wieder verflüssigt und der Kreislauf damit geschlossen – der Prozess beginnt von neuem.

Eine Wärmepumpe ist vereinfacht eine Maschine, die Wärme von einem niedrigen Temperaturniveau unter Nutzung zusätzlicher Antriebsenergie auf ein höheres Temperaturniveau anhebt (pumpt). Die Wärmepumpe hat einen Kompressor, der von einem elektrischen Motor angetrieben wird. Dieser Kompressor verdichtet ein (zuerst gasförmiges) Kältemittel, das sich dabei erwärmt. Beim nachfolgenden Abkühlen und Verflüssigen des Kältemittels wird die freigesetzte Wärmeenergie in einem Wärmeüberträger auf das Heizkreis-Trägermedium – (meistens) Wasser oder Sole – übertragen. Das Kältemittel entspannt und kühlt sich anschließend in einem Expansionsventil ab. Das abgekühlte Kältemittel wird dann dem Verdampfer zugeführt und geht durch Aufnahme von Umgebungswärme wieder in den gasförmigen Zustand über.

Die Wärmeenergie, die so gewonnen wird, ist ein Vielfaches der elektrischen Leistung des Motors. In der Summe wird der Wärmepumpe die elektrische Leistung für den Kompressorantrieb und die der Umwelt entzogene Wärme zugeführt. Das Verhältnis aus zugeführter elektrischer Leistung zu der nutzbaren Wärmeleistung bezeichnet man als Leistungszahl (COP). Diese liegen bei modernen Wärmepumpen bei bis zu 5.

Wichtige Arten von Wärmepumpen sind:
  • Erdwärmepumpen
  • Außen-/Abluftwärmepumpen
  • Grundwasser/Brunnen-Wärmepumpen.

Für Wärmepumpen werden für den elektrischen Antrieb zuerst die Schutz- und Schaltgeräte (DIL und PKZ) und zur Anlaufstrom-Begrenzung Softstarter (DS) benötigt, zur Bedienung und Anzeige eignet sich die Geräteserie RMQ. Darüber hinaus können für die Steuerung Geräte der easy Relay bzw. easyControl-Serie eingesetzt werden.