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Experten- Ratgeber: Heizstab-Einsatz in Pufferspeichern

Wie funktioniert ein Heizstab im Pufferspeicher? Wieviel Strom verbraucht er? Wann ist sein Einsatz sinnvoll, wann nicht?

Ein elektrischer Heizstab kann in der Heizungsanlage die Rolle des extra Wärmeerzeugers übernehmen. Als Zusatzheizung oder Notheizung kann er direkt in den Brauchwasser- oder Pufferspeicher eingebaut werden, wo er schnell zuheizt. Neben Heizungszwecken dient ein Heizstab im Pufferspeicher auch hygienischen Zwecken z. B. zur Legionellenabtötung.

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Was ist ein Heizstab?

Ein sogenannter Heizstab ist ein elektrisches Heizelement in namensgebender stabförmiger U-Form. Er wandelt Strom direkt in Wärme um. In der Regel handelt es sich rein technisch betrachtet um eine Heizwendel, die von elektrischem Strom durchströmt wird. Für den problemlosen „Tauchgang“ des Heizstabs in das von ihm zu erwärmende Medium wird die Heizwendel elektrisch isoliert.

Alternativ bezeichnet man einen Heizstab auch als Heizpatrone bzw. als Einschraubheizkörper, da der Heizstab in der Regel in den Pufferspeicher eingeschraubt wird.

Ein Heizstab ist technisch sehr einfach aufgebaut und daher sehr günstig in seiner Herstellung. Aufgrund dieses Kostenvorteils kommen Heizstäbe in vielfältigen Anwendungen im Heizungssystem zum Einsatz, um Temperaturschwankungen auszugleichen, hinzuzuheizen oder Legionellen im warmen Brauchwasser abzutöten. In Elektroboilern hingegen sind sie das zentrale Heizelement, das die alleinige Beheizung des Warmwassers übernimmt.

Tabelle 1: Typische Heizstab-Größen und Einbaulängen
Leistung Elektrischer Anschluss Einbaulänge
3 kW 230 Volt 375 mm
4,5 kW 400 Volt 445 mm
6 kW 400 Volt 590 mm
9 kW 400 Volt 745 mm

Was macht ein Heizstab im Pufferspeicher?

Im Pufferspeicher wird Wärme gespeichert, die vom Wärmeerzeuger Ihrer Heizungsanlage produziert wird.

Die Heizungsanlage erzeugt Wärme, die auf das Heizwasser im Pufferspeicher übertragen wird. Sobald Sie warmes Wasser durch z. B. das Aufdrehen eines oder mehrerer Heizkörper oder das Betätigen einer der Zapfstellen abrufen, zum Beispiel zum Duschen oder Baden, wird die Wärme vom Pufferspeicher geliefert.

Werden die Heizkörper aufgedreht, sinkt das Wasservolumen im Speicher und es fließt kaltes Wasser im unteren Bereich des Speichers nach bis das Volumen des Speichers wieder voll aufgefüllt ist. Durch das Nachfüllen des Speichers sinkt die Speicherwassertemperatur, was nun über eine Temperatursonde der Heizung gemeldet wird.

Wird warmes Wasser an einer Zapfstelle angefordert, so wird die dazu nötige Wärme über einen Wärmetauscher einer Trink- bzw. Frischwasserstation dem Pufferspeicher entnommen. Dann sinkt nicht der Wasserinhalt des Pufferspeichers, sondern lediglich sein Energie- bzw. Wärmeinhalt.

Die Heizung erhält in beiden Szenarien "den Auftrag" warmes Wasser zu produzieren. Je nach Saison und auch je nach dem Entnahmeprofil des Haushalts kann es dann jedoch zu sehr häufigem Anspringen der Heizung kommen ("Takten"), was das Heizungssystem ineffizienter macht und auch die Nutzungsdauer der Anlage reduziert.

Um ein häufiges Takten der Heizungsanlage zu umgehen, kann ein Heizstab im Pufferspeicher eingesetzt werden, der kurzfristige Bedarfsspitzen abdeckt und das Warmwasser des Pufferspeichers auf einem nahezu gleichmäßigen Temperaturniveau hält. Vor allem im Sommer ist dann ein Heizstab in einem Pufferspeicher sinnvoll einsetzbar, da nicht das Heizungssystem anspringen muss.

Die Elektroheizeinsätze der WES-Pufferspeicher von Weishaupt sind in jeweils drei Heizstäbe unterschiedlicher Leistung aufgeteilt. So kann flexibel elektrisch zugeheizt werden. (Grafik: Max Weishaupt GmbH)
Die Elektroheizeinsätze der WES-Pufferspeicher von Weishaupt sind in jeweils drei Heizstäbe unterschiedlicher Leistung aufgeteilt. So kann flexibel elektrisch zugeheizt werden. (Grafik: Max Weishaupt GmbH)

Tipp: Ein positiver Nebeneffekt des Heizstabs ist dabei der: Sollte der Kessel infolge einer technischen Störung einmal seinen Heizdienst versagen, springt der Heizstab als Notheizung ein.

Wie kommen Heizstäbe bei Solarthermie-Anlagen zum Einsatz?

Auch in Haushalten, die mit Hilfe einer Solarthermie-Anlage beheizt werden, macht es Sinn, einen Heizstab im Solarspeicher zu nutzen, um eventuelle Schwankungen in der Wärmeversorgung auszugleichen.

Der Solarregler setzt den Heizstab nur dann in Betrieb, wenn die Wassertemperatur im Pufferspeicher einen bestimmten Wert unterschreitet. Läuft die Solarwärmeanlage optimal, bleibt der Heizstab aus. Er dient demzufolge lediglich als Notheizung. Aufgrund des in der Regel kurzfristigen Betriebs bleiben die Stromkosten in einer erträglichen Höhe.

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Wie werden Heizstäbe im Pufferspeicher von Wärmepumpen eingesetzt?

Ein elektrischer Heizstab wird in einer Wärmepumpenanlage im Pufferspeicher (Tauchheizkörper) oder in den Heizungsvorlauf (Flanschheizung) integriert. Heizstäbe in Wärmepumpen für Einfamilienhäuser verfügen meistens über wenige Kilowatt (kW) Leistung (etwa 2,5 bis 10 kW) und sind in den allermeisten Wärmepumpen vorinstalliert.

Häufig werden bei Luft/Wasser-Wärmepumpen im Pufferspeicher Heizstäbe eingesetzt, da mit sinkender Außentemperatur die Heizleistung der Wärmepumpe abnimmt und der Elektroheizstab bei sehr niedrigen Außentemperaturen als zweiter Wärmeerzeuger eingesetzt wird oder sogar gänzlich den Heizbetrieb sicherstellt.

Die folgende Beispielrechnung hilft, eine Vorstellung vom Stromverbrauch und den daraus resultierenden Stromkosten eines Heizstabs in Pufferspeichern von Wärmepumpen zu bekommen: 

  • Heizleistung (Normaußentemperatur) = (8 kW Heizwärmebedarf + 1 kW Brauchwarmwasserbedarf für 4 Personen) x 1,1 Sperrzeitfaktor = ~ 10 kW
  • Heizleistung Heizstab = 10 kW Heizleistung (Normaußentemperatur) - 4 kW Heizleistung (Bivalenzpunkt) = 6 kW
  • Stromverbrauch Heizstab = (2000 h x 0,05) x 6 kW = 600 kWh
  • Stromkosten Heizstab = 0,20 Euro/ kWh Heizstromtarif x 600 kWh = 120 Euro

Die Beispielrechnung zeigt, dass der Betrieb eines Heizstabes als Heizelement in Wärmepumpen-Pufferspeichern mit relevanten Stromkosten verbunden ist. Als Zusatz- oder Notfallheizung ist der Heizstab im Pufferspeicher jedoch nur kurzzeitig in Betrieb und verursacht deutlich geringere Kosten. Ebenso verhält es sich in Wärmepumpen-Speichern, in denen der Heizstab einmal die Woche zur Legionellenabtötung eingesetzt wird.

Wie lässt sich ein Heizstab mit Solarstrom betreiben?

Eine besonders lukrative als auch ökologische Art, ist es, einen Heizstab mit Photovoltaik-Strom aus der eigenen Photovoltaik-Anlage zu versorgen. Denn per Heizstab lässt sich der Eigenverbrauch an PV-Strom erhöhen, Heizkosten sparen und Wärme umweltfreundlich produzieren.

Der Heizstabregler DeltaTherm  PV erkennt überschüssigen Photovoltaik-Strom, ermittelt die zur Verfügung stehende Energie und leitet diese an den Heizstab im Pufferspeicher weiter. (Grafik: RESOL - Elektronische Regelungen GmbH)
Der Heizstabregler DeltaTherm PV erkennt überschüssigen Photovoltaik-Strom, ermittelt die zur Verfügung stehende Energie und leitet diese an den Heizstab im Pufferspeicher weiter. (Grafik: RESOL - Elektronische Regelungen GmbH)

Diesbezüglich unterscheidet man Heizstäbe in geregelte und ungeregelte Modelle. Ein ungeregelter Heizstab lässt zwei Schaltzustände zu: Er ist entweder ausgeschaltet oder läuft volle Pulle, sprich: mit maximaler Leistung von üblicherweise zwei bis fünf Kilowatt. Damit ließe sich das oben angesprochene Ziel der optimalen Kombination mit Photovoltaik kaum umsetzen, da es mitunter an Solarstrom mangelt. Dann müsste der Heizstab entweder mit Netzstrom betrieben werden – oder aus bleiben.

Ein stufenlos geregelter Heizstab kann solaren Überschussstrom besser nutzen, so er denn eine entsprechende Leistungselektronik hat. Alternativ gibt es Heizstäbe mit Stufenregelung.

Zudem unterscheidet man AC-Heizstäbe, die an das Hausnetz angeschlossen werden, von DC-Heizstäbe, bei denen die Solarmodule direkt angeschlossen und nur zum Heizen verwendet werden, was jedoch eher selten vorkommt.

Tabelle 2: Hersteller von Photovoltaik-Heizstabsystemen im Überblick
Hersteller Produkt Webseite
Advanced Energy PV Heater www.advanced-energy.de
Dafi Smartfox www.smartfox.at
Deutsche Energieversorgung SENEC.Heat-Box senec-ies.com
E.G.O. Elektro-Gerätebau EGO Smart Heater www.egoproducts.com
Juratherm Reparco juratherm.com
My PV Elwa www.elwa.at
Nanosun LX ACDC/M+K A.B.C 100 www.nanosun.cz
RESOL DeltaTherm °PV www.resol.de
Schletter SmartPvCharge2.0 www.schletter.de
Solarinvert Solarhamster www.solarinvert.de
Soleg PVO 6000 mit Einschraubheizkörper www.soleg.de
sonnen sonnenBatterie www.sonnenbatterie.de
Sunblu Systems Drumheater www.sunblu.com
Stiehle Sunbrain www.sunbrain.net
Thermic Energy RZ PV Heater mit CaCuSol-Solarmanager www.thermic-energy.com
UAB “Saulės grąža” NectarSUN nectarsun.com
Vaillant Vaillant Elektro Heizstab www.vaillant.de
Westech-Solar Energy Westech Solar Energiemanager mit Heizstab www.westech-solar.com
Yellowstone Soft Cloudy103 www.yellowstone-soft.de
Ziggy Home Energy Ziggy PV-Thermie www.ziggy-home-energy.com

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"Heizstab-Einsatz in Pufferspeichern" wurde am 18.04.2017 das letzte Mal aktualisiert.