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Elektroheizung: Funktion einfach erklärt
Die Funktion der Elektroheizung basiert auf speziellen Elementen, die sich unter Spannung erwärmen. Die sogenannten Heizwiderstände geben thermische Energie dann direkt an den Raum oder an einen Speicherkern ab. Die Art der Wärmeübertragung hängt dabei von der Bauweise der Heizung ab. Wir erklären die Funktionsweise der Elektroheizung einfach verständlich und zeigen, welche Vor- und Nachteile sich daraus ergeben.
Die Funktionsweise einer Elektroheizung
Konventionelle Warmwasserheizungen verbrennen einen Rohstoff, um chemische Energie in Wärme umzuwandeln. Diese übertragen sie dann auf das Heizungswasser. Die Flüssigkeit zirkuliert durch das gesamte Haus und gibt thermische Energie über Heizflächen an die Räume ab. Die Funktionsweise einer Elektroheizung ist deutlich einfacher: Denn hier sind Wärmeerzeuger und Heizflächen in aller Regel ein und dasselbe Gerät. Dabei handelt es sich um Direktheizungen, Speicherheizungen oder Flächenheizungen, die sich direkt im entsprechenden Raum befinden.
Heizwiderstand ist Kern der Funktion einer Elektroheizung
Ganz gleich, um welche Art der Elektroheizung es geht: Im Kern besitzen die Elemente immer einen elektrischen Leiter, der unter Spannung einen hohen Widerstand bildet. Die sogenannten Heizwiderstände oder Heizleiter sind an das Stromnetz angeschlossen und erwärmen sich, wenn elektrische Energie durch sie hindurchfließt. Zurückführen lässt sich dieses Phänomen auf die Elektronenbewegung im Inneren der verwendeten Materialien.
Übrigens: Um die Funktionsweise einer Elektroheizung nutzen zu können, kommen grundsätzlich auch einfache Metalldrähte infrage. Häufig bestehen die Heizwiderstände allerdings aus Stoffen, die hohe Temperaturen erreichen, ohne dabei zu schmelzen. Günstig ist außerdem ein hoher Widerstand, da Hersteller somit die Länge der Heizleiter reduzieren können.
Wärmeübertragung in Form von Strahlung und Konvektion
Nimmt die Elektroheizung ihre Funktion auf, überträgt sie thermische Energie je nach Bauart in Form von Wärmestrahlung oder Konvektion. Ersteres ist typisch für die elektrische Flächen- und Infrarotheizung. Hier erwärmt der Heizleiter eine Fläche, die thermische Energie dann sonnengleich an den Raum abstrahlt. Die Wärme bewegt sich ohne Trägerstoffe durch den Raum und erwärmt Oberflächen von Gegenständen direkt. So auch die menschliche Haut, wodurch die Funktion der Elektroheizung besonders wohltuend und komfortabel wirkt.
Bei der Konvektion überträgt die elektrische Heizung Wärme an die Luft. Diese bläst sie dann in der Regel mit einem Ventilator in den Raum. Typisch ist die Funktionsweise zum Beispiel für Heizlüfter.
Die Leistung der elektrischen Heizsysteme bestimmen
Wie funktioniert eine Elektroheizung und wie viel Wärme gibt sie eigentlich ab? Ausschlaggebend dafür ist die Leistung der Heizwiderstände, die in der Regel von zwei wesentlichen Faktoren abhängt:
- von den Materialeigenschaften
- vom Stromfluss der Energiequelle
Abhängig vom Material, der Größe und der Länge eines Werkstoffs ergibt sich ein individueller Heizwiderstand. Je größer dieser ist, umso höher ist auch die Leistung der elektrischen Heizung. Relevant ist allerdings auch der Stromfluss selbst. So steigt die Leistung bei der Funktionsweise einer Elektroheizung mit der Höhe der angelegten Spannung.
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Arten der Elektroheizung und ihre Funktionsweise
Die Funktionsweise einer Elektroheizung hängt auch von der Bauart ab. Unterscheiden lassen sich dabei unter anderem Infrarotheizungen, Speicherheizungen, Teilspeicherheizungen, Heizgebläse, Flächenheizungen sowie Warmwasserbereiter. Die folgende Tabelle gibt Aufschluss über deren Funktion:
| BAUART | FUNKTION DER ELEKTROHEIZUNG | GERÄTE |
|---|---|---|
| Infrarotheizung | Der Heizwiderstand ist in eine Heizplatte integriert oder an dieser befestigt. Er erwärmt die Fläche, die Wärme dann sonnengleich an den Raum abstrahlt. | Infrarotheizplatte, Keramikheizung, Glasheizung, Spiegelheizung, Sockelheizung |
| Speicherheizung | Die Funktionsweise dieser Elektroheizung basiert auf einem massiven Speicherkern. Der Heizwiderstand arbeitet vor allem mit günstigem Nachtstrom. Er belädt den Speicher mit Wärme, die ein Ventilator dann am folgenden Tag an den Raum abgibt. | Nachtspeicherheizung |
| Teilspeicherheizung | Die Teilspeicherheizung ist ebenfalls mit einem Wärmespeicher ausgestattet. Der Heizleiter erwärmt diesen auf maximal 80 bis 90 Grad Celsius, wobei die Heizung einen Teil der Wärme direkt abgibt. Kennzeichnend für die Funktion dieser Elektroheizung ist allerdings, dass sie thermische Energie auch für eine gewisse Zeit vorhalten kann. Das ermöglicht eine individuelle Regelung der Heizleistung und eine hohe Effizienz. | Elektroheizkörper, Ölradiator |
| Elektrische Direktheizung | Eine Elektrodirektheizung gibt die Wärme des Heizleiters unmittelbar an den Raum ab. Üblicherweise kommen dabei kompakte Elektroheizkörper zum Einsatz. | Elektroheizkörper, Handtuchheizungen |
| Heizgebläse | Heizgebläse bestehen aus einem langen Draht (dem Heizwiderstand), der sich vor einem Ventilator befindet. Im Betrieb saugt der Ventilator Luft aus dem Raum. Er bläst diese über den Heizleiter, wodurch die Luft Wärme aufnimmt und mit höheren Temperaturen in den Raum zurückströmt. | Elektrische Heizkanone, Heizlüfter, Föhn |
| Flächenheizung | Die Flächenheizung besteht aus Heizmatten oder Heizdrähten, die Handwerker in den Boden- oder Wandaufbau eines Raumes integrieren. Die Funktionsweise der Elektroheizung unterscheidet sich dabei kaum von anderen Bauarten: Fließt Strom, erwärmt sich der Heizleiter. Die Wärme geht dann in Form von Strahlung an den Raum über. Da die Heizflächen hier vergleichsweise groß sind, lassen sich Räume auch mit niedrigen Oberflächentemperaturen erhitzen. Die benötigte Leistung sinkt und die Elektroheizung funktioniert sparsamer. | Elektro-Fußbodenheizung, Wandheizung |
| Warmwasserbereiter | Eine Sonderform der Elektroheizungen sind Warmwasserbereiter. Denn diese erwärmen Räume nicht direkt. Sie erhitzen entweder das Trinkwasser oder das Heizungswasser in einem zentralen Heizsystem. Die Funktion der Elektroheizung unterscheidet sich dabei allerdings kaum von anderen Systemen: Denn auch hier befindet sich im Kern ein Heizleiter, der sich unter Spannung erwärmt. | Elektroheizkessel, Heizpatrone, Elektro-Kleinspeicher, elektrischer Durchlauferhitzer |
Elektroheizung kurz erklärt im Video: Funktion, Arten, Einsatz & Tipps
Vorteile und Nachteile elektrischer Heizsysteme
Aus der speziellen Funktionsweise der Elektroheizung ergeben sich zahlreiche Vorteile. So sind die Systeme in der Regel mit geringen Anschaffungs- und Montagekosten verbunden. Sie benötigen weder ein Wärmeverteilnetz noch eine zentrale Regelung oder einen Schornstein. Die Heizsysteme sind wartungsarm, zuverlässig und besonders lange haltbar. Von Vorteil ist aber auch die Tatsache, dass Hausbesitzer für Stromheizungen keine Brennstoffe bevorraten müssen – für die Funktion der Elektroöfen genügt bereits ein ausreichend groß dimensionierter Stromhausanschluss.
Die wichtigsten Vorteile im Überblick:
- niedrige Anschaffungs- und Installationskosten
- keine Ausgaben für Wartung oder Schornsteinfeger
- platzsparende Heizlösung ohne Wärmeverteilnetz
- zuverlässige und sichere Funktion der Elektroheizung
Neben den zahlreichen Vorteilen ist die Funktion der elektrischen Speicher- und Direktheizungen auch mit Nachteilen verbunden. Einer davon ist der sehr schlechte Gesamtwirkungsgrad. Auch wenn die Systeme im Haus ohne nennenswerte Verluste arbeiten, entstehen diese doch bei der Stromerzeugung. So liegt der Wirkungsgrad alter Kohlekraftwerke in etwa bei 30 Prozent. Ein weiterer Nachteil liegt in den hohen Schadstoffausstößen der Kraftwerke. Hausbesitzer klagen darüber hinaus über hohe Betriebskosten, wenn die elektrische Heizung mit teurem Strom aus dem öffentlichen Netz funktioniert.
Die wichtigsten Nachteile im Überblick:
- geringer Wirkungsgrad der öffentlichen Stromerzeugung (in Kraftwerken)
- hohe Schadstoffemissionen von Kraftwerken zur Erzeugung des Stroms
- Verbrauch fossiler und endlich vorhandener Rohstoffe wie Gas und Kohle
- hohe Heizkosten durch den Betrieb der Elektroheizung mit teurem Netzstrom
Fazit von Alexander Rosenkranz
Ganz gleich, ob es sich um eine Speicherheizung, eine Elektroheizung mit Gebläse oder gar um eine Infratotheizung handelt: Das Funktionsprinzip ist immer das Gleiche. Denn es basiert auf Heizwiderständen, die sich unter Spannung erwärmen. Während die Funktion der Elektroheizung mit vielen Vorteilen verbunden ist, sind hohe Heizkosten oft der größte Nachteil. Mit einer Photovoltaikanlage auf dem Dach lassen sich diese jedoch oft senken.
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