Die Aufrüstung der Heizung mit einem Thermoelement!

Thermoelemente sind nicht nur in der Anschaffung sehr günstig, sondern funktionieren ohne zusätzliche Energiequellen! Als Bestandteil einer Heizungs- oder Warmwasserregelung werden diese Elemente zur Steuerung und Regelung eines temperaturabhängigen technischen Systems benötigt, um die Kosten für die Energie einer Heizungsanlage oder Warmwassersystems zu senken und zu reduzieren. Die technischen Bauteile arbeiten nach dem thermoelektrischen Effekt und werden wie das Thermostat für die Temperaturregelung eingesetzt.

Der thermoelektrische Effekt und die Funktion von Thermoelementen!

Werden zwei verschiedene metallische Leiter miteinander verbunden und eine Spannung angelegt oder umgekehrt eine Temperatur, ist es aufgrund des thermoelektrischen Effektes möglich, eine Messung vorzunehmen. Dieses auch unter dem Begriff der Thermoelektrizität definierte physikalische Phänomen ist das Ergebnis der gegenseitigen Beeinflussung von Temperatur und Elektrizität in einem elektrischen Leiter.

Drei Phänomene lassen sich aus dieser Wechselwirkung herleiten und veranschaulichen den Zusammenhang zweier physikalischer Größen. Der nach seinem Entdecker benannte Seebeck-Effekt nutzt die Temperaturdifferenz zweier elektrischer Leiter und ihrer Materialkoeffizienten beziehungsweise Konstanten in Mikrovolt/Kelvin in einem geschlossenen Stromkreis, um daraus eine Spannung abzulesen. Die thermoelektrische Spannungsreihe verschiedener Elemente, wie z.B. Nickel, Kupfer und Gold gibt diese konstanten Thermokräfte der Materialien als Referenz bei 273 Kelvin, d.h. einer Temperatur unter Standardbedingungen von 0°C an.

In Umkehrung dazu arbeitet ein Peltier-Element als ein elektrothermischer Wandler, welcher bei Stromfluss eine Temperatur erzeugt. Das heißt in einem stromdurchflossenen Wärmepaar treten beide Effekte zutage. Thermoelemente werden somit als Sensoren zur Messung von Temperaturen genutzt und nach ihrer Bauart in Form veränderbare Fühler, Thermoelemente mit Seebeck-Effekt und in Fühler mit veränderbaren Widerständen eingeteilt.

Die Materialzusammensetzung von Thermoelementen!

Ausschlaggebend für gute Messresultate ist die Materialzusammensetzung beziehungsweise Paarung der elektrischen Leiter, die zum einen eine hohe Thermospannung erzeugen sowie über eine hohe Korrosionsfestigkeit verfügen sollten.

Die internationale Normung der Thermoelemente erfolgt mit einem Großbuchstaben sowie einer Farbcodierung auf dem Messelement, welche entweder dem Standard des IEC, der Internationalen Elektrotechnische Kommission, dem BSI (British Standards Institution) oder dem ANSI (American National Standards Institute) zugeordnet werden kann. Des Weiteren wird die Grenzabweichung des Elementes und der einsetzbare Temperaturbereich angegeben.

Das gängigste Thermoelement ist das vom Typ K, welches mit den Materialien Nickel sowie einer Nickel-Chrom Legierung einen Temperaturbereich von -270 bis 1300 °C abdeckt. Des weiteren handelt es sich beim Typ J um eine Eisen und Kupfer/Nickel-Legierung Zusammensetzung, sowie beim Typ I um eine Kupfer und Kupfer/Nickel-Legierung. Darüber hinaus reihen sich sieben weitere international genormte Thermoelemente in diese Reihe mit ein, auf die hier jedoch nicht näher eingegangen wird.

Die Aufrüstung der Heizung mit Thermoelementen!

Um Energiekosten zu sparen, sind oftmals nur kleine Schritte notwendig, um daraus ein respektables Ergebnis zu erhalten. Seit August 2016 werden Immobilieneigentümern beziehungsweise und Hausbesitzern Fördergelder zur Verfügung gestellt, deren Ziel es ist die Energieeffizienz des Eigenheimes zu steigern. Als Förderinstitut vergibt somit das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrollen (kurz: BAFA) diese Fördergelder, welche ab 2020 unter dem Motto Deutschland macht’s effizient einen Zuschuss von 30 % auf die Kosten des Handwerkers vergibt.

Neben dem Austausch von einfachen Ausdehnungsfühlern, wie sie im Heizkörperthermostat verwirklicht sind, zählen dazu auch Temperaturfühler mit veränderlichem Widerstand, die zur Messung der Vor- und Rücklauftemperaturen sowie von Speichertemperaturen oder Außentemperaturen genutzt werden. In einem geschlossenen Regelkreis wird somit durch die Temperaturgenauigkeit der Energieverlust stark reduziert.