Boiler
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Der Boiler (engl. to boil = kochen, sieden) ist ein fest installiertes Gerät zur Warmwasserbereitung. Er wird meist in Küchen und Bädern von Privatwohnungen eingesetzt, verliert aber in diesem Bereich durch die zentralen Warmwasser-Thermen an Bedeutung. Er wird jedoch häufig z.B. in weit von der Zentralheizung entfernt liegenden, selten genutzten Räumen verwendet, vor allem, nachdem man feststellen musste, dass weit verzweigte und selten genutzte Leitungen sowohl energetisch eine Verschwendungsursache, als auch hygienisch eine Krankheitsursache (Legionellen) sein können.
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[Bearbeiten] Beheizung
Aktuelle Boiler basieren auf Badeöfen und werden hauptsächlich mit elektrischem Strom oder Erdgas/Flüssiggas betrieben, in der Vergangenheit waren auch mit Kohle oder Scheitholz beheizte Ausführungen üblich. Verfügbar sind letztere allerdings noch immer. Neuere Modelle verfügen über einen Heizeinsatz für die zusätzliche Beheizung durch Sonnenenergie oder einer Wärmepumpe.
[Bearbeiten] Aufbau eines elektrischen Boilers
Im Boiler befindet sich ein elektrisches Heizelement. Es besteht aus einem Heizleiter (Widerstandsdraht) in einem schützenden, korrosionsbeständigen Metallrohr. Neben dem Heizelement befindet sich das Fühlrohr eines temperaturgesteuerten Schalters, der die Temperaturregelung vornimmt. Dessen Sollwert kann mit einem Drehknopf verstellt werden. Meist handelt es sich um elektromechanische Systeme, bei denen die unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten verschiedener Materialien (z.B. Glasstab in einem Metallrohr) ausgenutzt wird.
Temperatursensor und Heizelement befinden sich in einem Gefäß aus Kupfer, Kunststoff oder - bei Druckboilern - aus Edelstahlblech oder aus verzinkten Stahlblech mit einer innenseitigen Thermoglasur. Letztere sind zum Korrosionsschutz mit einer Opferanode aus einer Aluminium-Magnesium-Legierung ausgestattet.
In das Gefäß ragen zwei unterschiedlich lange Rohre als Zu- und Ablauf. Das ist erforderlich, da sich das warme Wasser aufgrund seines geringeren spezifischen Gewichtes immer oben sammelt und dort entnommen werden muss. Die Rohre sind außen farblich (blau für den Zulauf und rot für den Ablauf) oder mit Pfeilen entsprechend gekennzeichnet.
Moderne Boiler verfügen fast immer über eine Wärmedämmung. Der Unterschied zum Warmwasserspeicher und zum Durchlauferhitzer besteht darin, dass erstere die Wärme nicht selber erzeugen, letztere das Warmwasser nicht speichern.
Es gibt drei grundlegend verschiedene Boiler-Bauarten:
[Bearbeiten] Handventil-Boiler
Diese Variante ist die einfachste und ähnelt in ihrer Handhabung und Aufbau einem festinstallierten Wasserkocher. Benötigt man heißes Wasser, so muss man zuerst einen Zulauf öffnen, über den dann die gewünschte Menge kaltes Leitungswasser in einen Behälter fließt. Dann wählt man grob (eine exakte Temperaturskala fehlt) die gewünschte Temperatur und schaltet den Boiler ein. Nach mehreren Minuten hat das Wasser ungefähr die gewünschte Temperatur erreicht. Durch Öffnen des Heißwasserventils fließt das heiße Wasser aus dem Gerät und kann gegebenenfalls mit Kaltwasser gemischt werden. Boiler dieser Bauart haben ein Fassungsvermögen von 5 l und werden in Kaffeeküchen und manchen Einzimmerwohnungen eingesetzt.
[Bearbeiten] Halboffenes System
(druckloser Verdrängungsboiler) Diese meist 5-15 Liter fassenden Boiler sind mit einem Ventil (=Warmwasserhahn der Mischbatterie) ausgestattet, das Kaltwasser in den Boiler leitet, wenn heißes Wasser benötigt wird. Das heiße Wasser fließt dann frei (=drucklose Verdrängung) aus dem Boiler zum dauernd offenen Auslauf der Mischbatterie. Solche Mischbatterien haben daher drei Anschlussrohre. Sie sind zum Betrieb eines solchen drucklosen Boilers zwingend erforderlich.
Es gibt diese drucklosen Boiler für Montage oberhalb oder unterhalb der Entnahmestelle (Mischbatterie). Die Lage der Zu- und Ablaufrohre und auch des Heizelementes innerhalb des Boilers sind jeweils unterschiedlich. Sie werden als Oberbau- bzw. Unterbauboiler bezeichnet.
Drucklose Boiler sind relativ einfach aufgebaut und preiswert, da sie nicht dem Wasserdruck der Wasserleitung (bis ca. 10 bar) ausgesetzt sind.
In vielen Altbauwohnungen, häufiger in den neuen Bundesländern findet man diese Boiler in der Küche, aber auch an Orten, an denen eine Warmwasserleitung uneffektiv wäre, da Warmwasser-Entnahmemengen von 5-15 Liter selten überschritten werden.
Da sich Wasser beim Erhitzen ausdehnt, darf die Verbindung zwischen Auslauf und Boiler nicht abgesperrt werden. Heizt der Boiler das Wasser auf Zieltemperatur auf, so dehnt sich dieses aus. Dadurch treten kleine Wassermengen über den - wie oben erwähnt dauernd offenen - Auslauf der Mischbatterie aus. Das Tropfen der Wasserhähne an Boilern ist systemimmanent - es stellt keinen Defekt dar und kann nicht durch festeres Zudrehen verhindert werden.
Spezialbauarten, die das Ausdehnungswasser in einem Ausdehnungsgefäß des Boiler aufnehmen, verhindern ein störendes Tropfen und gleichzeitig die oft damit verbundenen Rost- und Kalkflecken im Spülbecken. Wobei Rost im Boiler selbst nicht vorkommen sollte, aber durch die vorgelagerten Rohre hereingeschwemmt wird.
[Bearbeiten] Geschlossenes System
(druckfester Verdrängungsboiler) Diese Boiler haben starke Wände und können dem Wasserdruck von bis zu 10 bar problemlos standhalten, der Wasserbehälter steht im ungünstigsten Fall die ganze Zeit unter diesem Druck. Um zu verhindern, dass heißes Wasser in die Versorgungsleitung zurückströmt, müssen diese Boiler mit einem Rückschlagventil installiert werden. Zum Schutz vor Überdruck durch die Erwärmung und als Auslauf für das sich bei der Erwärmung ausdehnende Wasser muss daher vor dem regulären Auslauf (Warmwasserhahn) ein Überdruckventil angebracht sein, das bei Aufheizung stetig tropft und direkt in das Abwasser münden muss. Das klassische Fassungsvermögen dieser Bauart liegt bei 30-120 Liter. Sie sind wesentlich teurer und werden z.B. im Bad als dezentrale Warmwasserquellen in vielen Altbauten (auch nach einer Sanierung) eingesetzt.
[Bearbeiten] Effizienz
Warmwasserboiler nutzen bei der Erwärmung nahezu 100 % der elektrischen Leistung aus. Verluste entstehen durch den Wärmeübergang durch die thermische Isolierung und durch abgehendes Tropfwasser aufgrund dessen thermischer Ausdehnung. Außerdem muss bei der Beurteilung der Effizienz der strombetriebenen Warmwasserboiler berücksichtigt werden, dass die Stromproduktion je nach Kraftwerkstyp einen unterschiedlichen Wirkungsgrad aufweist, der in Deutschland i.d.R. bei 30 % liegt. Selbst bei einem höheren Wirkungsgrad ist zu hinterfragen, ob es sinnvoll ist, den produzierten Strom in das Vorhalten von warmen Wasser über 24 Std. zu verwenden. Aus hygienischen Gründen scheidet eine reduzierte Betriebstemperatur zur Energieeinsparung bei geringem Wasserverbrauch aus, da sich andernfalls Mikroorganismen und Bakterien in dem Boiler sehr schnell vermehren können.
Die Warmwassererzeugung mittels Elektroenergie ist jedoch um ein Vielfaches teurer als bei anderen Verfahren (Fernwärme, Öl, Gas). Daher rentieren sich Boiler nur aufgrund der geringeren Installationskosten und Wärmeverluste bei weit entfernten Warmwasserleitungen.
Bei seltener Benutzung, aber dauernder Bereitschaft, sind die Wärmeverluste erheblich; sie betragen je nach Qualität, Temperatur und Baugröße ca. 10...50 Watt und entsprechen der zum Aufrechterhalten der Temperatur erforderlichen mittleren elektrischen Leistung. Die Stromkosten bei Dauerbetrieb liegen somit zwischen typischen Standby-Leistungen anderer Verbraucher und denjenigen eines Kühlgerätes. Es lohnt sich also durchaus, Boiler bei Nichtbenutzung (Feierabend, Urlaub etc.) abzuschalten oder deren Temperatursollwert herunterzudrehen.
