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Einsatz von Begleitheizungen als Frostschutz und zur Temperaturhaltung

Wie funktioniert eine elektrische Begleitheizung? Wie wird sie fachmännisch geplant und montiert? Mit welchen Anschaffungs- und Stromkosten ist zu rechnen?

Eine Begleitheizung ist eine Vorrichtung, mit deren Hilfe man ein Rohr von außen beheizen kann. Sie wird mit Strom betrieben und wandelt Elektrizität in Wärme um. Gebraucht wird sie zum Beispiel überall dort, wo wasserführende Rohre Frost ausgesetzt sind und dem Einfrieren des Wassers in den Rohren und infolgedessen schlimmstenfalls platzenden Rohren vorgebeugt werden soll. Wie eine entsprechende Begleitheizung aufgebaut ist, wie sie funktioniert, welche unterschiedlichen Varianten es gibt und wie sie angebracht wird, beantworten unsere Experten im vorliegenden Ratgeber.

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Elektrischer Schutz vor Frostschäden

Trotz Rohrdämmung gibt es Leitungen wie zum Beispiel im Freien oder im Erdreich, wo eine herkömmliche Dämmung nicht ausreicht, um zu garantieren, dass von Wasser oder anderen hochviskosen Flüssigkeiten durchströmte Leitungsrohre frostblei bleiben bzw. das durch sie fließende Wasser/Fluid ein bestimmtes Temperaturniveau beibehält (Temperaturhaltung).

Das Risiko von im Frost platzender Rohre, zum Beispiel einer Sprinkleranlage oder einer Warm- oder Abwasserleitung (fetthaltige Abwasser), der damit verbundene Funktionsausfall und die daraus resultierende Unsicherheit sind so groß, sei es in privaten oder öffentlichen Gebäuden, in Gewerbeeinrichtungen oder U-Bahntunneln, dass eine Heizung nötig ist.

Eine sogenannte Begleitheizung „begleitet“ dabei Rohre teilweise oder über ihre gesamte Länge. Sie wird deshalb auch Rohrbegleitheizung oder kurz Rohrheizung genannt. Handelsüblich sind auch Bezeichnungen wie Frostschutzheizung oder Frostschutz-Heizband bzw. -Heizkabel. Allen gemein ist, dass sie elektrisch funktionieren und somit zu den Elektroheizungen zählen.

Aufbau, Funktionsweise und Regelung

Typischer Aufbau

Ein z. B. Heizband besteht aus mehreren Isolierungen und dem elektrischen Anschluss. Die Anschlussadern bilden zwei mehrdrahtige, ummantelte und verzinnte Kupferdrähte (Leiter oder auch Litze genannt). Sie sind in ein selbstlimitierendes Kunststoff-Halbleiterelement eingelassen, das wiederum fest isoliert ist. Das Halbleiterelement besteht aus speziellem Kunststoff, in den Kohlenstoffteilchen eingebettet sind. Sie bilden zwischen den zwei parallelen Kupferleitern sogenannte Strompfade. Um die äußere Isolierung ist ein verzinntes Kupfergeflecht (Schutzgeflecht) gelegt, das von einem Schutzmantel (Außenmantel) aus Polyoefin oder Flourpolymer ummantelt ist.

Funktionsprinzip

Wird nun eine Spannung angelegt, so erhöht sich die Temperatur und der Kunststoff dehnt sich aus, so dass sich die Entfernung zwischen den Kohlenstoffteilchen stetig vergrößert. Infolgedessen werden die „Strompfade“ unterbrochen, so dass die Heizleitung nicht mehr heizt und sich nach und nach abkühlt. Das bringt die Kohlenstoffteilchen wieder zueinander, woraufhin die „Strompfade“ wieder geschlossen werden und die Heizleitung wieder Wärme erzeugt. Die Begleitheizung funktioniert also mit einer Art Selbstlimitierung. Diese Art Selbstbegrenzung sorgt dafür, dass die Heizleitung auf Schwankungen der Temperatur reagieren kann – und zwar jederzeit und an jedem beliebigen Punkt.

Heizungsregelung

Die Abgabeleistung der Begleitheizung wird somit in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur geliefert. Trotz der automatischen Regulierung wird häufig empfohlen, die Begleitheizung um einen Temperaturregler mit zugehörigem Anlegefühler zu erweitern. Dieses Extra helfe, Energie zu sparen, da sich das Heizband so bei einer bestimmten Temperatur abschalten lasse. Außerdem könne so einer Überhitzung der Begleitheizung vorgebeugt werden – und zwar selbst dann, wenn sich die Heizbänder kreuzen.

Schematische Darstellung eines Verlegebeispiels einer Begleitheizung anhand eines Danfoss-Heizbandes (Grafik: Danfoss / bau-pr.de)
Schematische Darstellung eines Verlegebeispiels einer Begleitheizung anhand eines Danfoss-Heizbandes (Grafik: Danfoss / bau-pr.de)

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Planung und Auslegung einer Begleitheizung

Beim Planen der Begleitheizung muss man viele Fakten kennen und einbeziehen, darunter 

  • den Durchmesser und die Länge des zu beheizenden Rohres,
  • den Temperaturunterschied zwischen der Umgebung und dem zu beheizenden Rohr
  • sowie die Dicke und die Wärmeleitgruppe der Rohrisolierung,

um jedem Rohr eine Begleitheizung mit der erforderlichen Wärmeleistung zu verpassen.

Grundsätzlich ist bei der weiteren Planung und Auslegung zu beachten, dass die maximale Stromkreislänge entsprechend der jeweiligen Herstellerspezifikation nicht überschritten wird. Dies können z. B. 150 Meter sein. Bei größeren Anlagen ist überdies zu beachten, dass eine 30-mA-Fehlerstrom-Schutzeinrichtung (RCD oder FI-Schalter) eine Stromkreislänge von maximal 500 Metern abdeckt. Bei abgehenden Leitungen wird je nach den Herstellerangaben bei z.B. einer Länge von mehr als 3 Metern aus Kostengründen der Einsatz eines Verbindungsstückes empfohlen. Für abgehende Leitungen unter dieser Länge kann die Begleitheizung auch als Schleife verlegt werden.

Zur Berechnung der Heizleistung wird dann zunächst der größtmögliche Temperaturunterschied berechnet. Die benötigte Leistung wird dann anhand der Rohrnennweite, der Dämmstärke und dem maximalen Temperaturunterschied ermittelt. Zur Ermittlung der Leistung stellen Hersteller von Begleitheizungen auch entsprechende Tabellen bereit, aus denen sich eine Zuordnung leicht vornehmen lässt. Letztlich wird anhand der benötigten Leistung dann die entsprechend nächstgrößere Begleitheizung ausgewählt.

Ein Beispiel: Angenommen, ein vier Zentimeter dickes Rohr (Durchmesser), das mit einer vier Zentimeter dicken Dämmschicht isoliert ist, soll bei einer Umgebungstemperatur von maximal minus 25 Grad Celsius garantiert vor Frost geschützt werden. Auf Grundlage entsprechender Planungsunterlagen ergibt sich dann ein Heizleistungsbedarf von rund zehn Watt pro Rohrmeter. Darauf aufbauend kann dann die gesamte Länge der Begleitheizung anhand der Rohrlänge sowie die Anzahl der benötigten Verbindungsstücke ermittelt werden.

Montage an Metall- und Kunststoffrohren

Das Wichtigste zur Montage der Begleitheizung vorweg: Sie darf erst dann angebracht werden, wenn alle Arbeiten an der Rohrleitung beziehungsweise dem zugehörigen Rohrleitungsnetz erledigt sind. Der elektrische Anschluss der Begleitheizung muss von der Hand eines Elektrofachmanns ausgeführt werden.

Aus der Funktionsweise der Begleitheizung ergibt sich die Notwendigkeit ihrer exakten Montage. Denn nur dann verteilt sie ihre Wärme optimal an das warmzuhaltende Rohr. Häufig wird die Begleitheizung um die Rohre gewunden oder gestreckt der Länge nach an ihnen entlang geführt. Zum Beispiel in Form eines Heizbandes, einer Heizschnüre oder eines Heizkabels.

Als Faustregel gilt für Heizbänder zum Beispiel: schräge und seitliche Montage an horizontal verlegten Rohren. Anders ausgedrückt: Betrachtet man das Rohr im Schnitt und stellt es sich als ein Zifferblatt einer analogen Uhr (oder einen 360-Grad-Winkel) vor, sollte die Begleitheizung die Positionen der Ziffern 4 (135 Grad) oder 8 (225 Grad) einnehmen.

Besteht das zu wärmende Rohr aus Chromstahl, kann die Begleitheizung direkt darauf angebracht werden. Zum Fixieren der Rohrbegleitheizung nimmt man handelsübliche Kabelbinder, vorausgesetzt, diese sind frei von Weichmachern.

Handelt es sich um eine Rohrleitung aus Kunststoff oder Guss, sollte die dort befestigte Begleitheizung mit einem Aluminiumstreifen (gibt’s in Form von Aluminiumklebeband) parallel zu ihrer Längsachse überklebt werden. Das soll helfen, die Wärme optimal auf den Rohrumfang zu verteilen. Befestigen lässt sich die Begleitheizung dort mit Hilfe eines hitzefesten Klebebands aus Polyester oder Glasseide. Man wickelt das Klebeband jeweils im Abstand von 20 bis 25 Zentimetern zwei, zweieinhalb mal ums Rohr. Ab einem Leitungsdurchmesser von über 100 mm werden in der Regel mehrere Heizbänder als Begleitheizung vorgesehen.

Bei einem Rohrbogen wird die Begleitheizung auf der Außenseite verlegt, um kleine Biegeradien (kleiner als 10 Millimeter) zu vermeiden. Beim passgenauen Zuschneiden der Begleitheizung in Heizbandform ist darauf zu achten, dass man diese erst nach dem Befestigen am Rohr und dann immer im rechten Winkel abschneidet und die Enden nicht aus Versehen kurzschließt. Das Band darf nicht eingeklemmt werden, es muss beispielsweise an Rohraufhängungen außen vorbeigeführt werden und darf dort nicht mit dem Rohr eingespannt werden. An T-Stücken, Anschlussgarnituren und Verbindern im Rohrverlauf muss man etwa einen halben Meter Heizband extra verwenden.

Tipp: Nach den Dämmarbeiten sollten auf dem Außenmantel der Dämmung alle 5 m selbstklebende Warnschilder mit dem Hinweis ”Elektrisch beheizt” platziert werden.

Anschaffungs- und Stromkosten im Überblick

Heizbänder gibt’s vom Meter in Rollen mit Lieferlängen zwischen 2 und 100 Metern. Je nach Ausführung beginnen die Preise von Begleitheizungen bei wenigen Euro pro Meter. Sie werden aber auch oft in einer bestimmten Länge zu einem Festpreis angeboten.

Die Begleitheizungen sind mit unterschiedlicher Heizleistung in Watt pro Meter im Handel. 10 Watt bis 31 Watt pro Meter. Der Stromverbrauch und die Stromkosten lassen sich mit diesen Angaben dann relativ präzise entsprechend der Nutzungsdauer kalkulieren.

Ein weitere Kostenvorteil einer Begleitheizung ist, dass diese in normalem Betrieb wartungsfrei ist. Es ist daher mit keinerlei Zusatzkosten für die Wartung und Instandhaltung zu rechnen, sodass sich die Wirtschaftlichkeit allein durch die Anschaffungs- und Stromkosten bestimmt.

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Weiterführende Informationen über elektrische Begleitheizungen

  • Heizband
  • Heizanstrich
  • Heizdraht
  • Schlaucheizung
  • Dachrinnenheizung

Zum Autorenprofil von Doreen Brumme auf Google+.

"Einsatz von Begleitheizungen als Frostschutz" wurde am 04.03.2015 verfasst und am 14.03.2016 das letzte Mal aktualisiert.