Was ist eine Fassheizung? | Fassheizungen einfach erklärt

Was ist eine Fassheizung? | Fassheizungen einfach erklärt

Was ist eine Fassheizung und wie ist sie aufgebaut?

Mit einer Fassheizung kannst Du ein Fass inklusive Inhalt erwärmen oder warmhalten. Dazu legst Du sie wie einen Mantel außen um das Fass – daher auch die Bezeichnung Heizmantel. In diesem Beitrag erfährst Du, wie Fassheizungen aufgebaut sind, wie sie funktionieren und worauf Du bei der Auswahl achten solltest.

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Fassheizung mit Temperaturregler an einem Stahlfass.

Wozu brauchst Du Fassheizungen?

In der verarbeitenden Industrie gibt es eine Menge verschiedener Stoffe, die in Kunststoff- und Stahlfässern gelagert werden. Viele davon sind bei Umgebungstemperatur fest oder zumindest so viskos, dass Du sie nicht einfach aus dem Fass abpumpen kannst. Das gilt zum Beispiel für Wachs, Schokolade und bestimmte Klebstoffe.

Bleiben wir mal beim Beispiel Schokolade: um sie aus dem Fass pumpen zu können, müssen wir sie erwärmen – so wird sie flüssig. Am einfachsten ist das Erwärmen mit einer Fassheizung: sie wird von außen eng um das Fass gelegt, festgeschnallt und dann eingeschaltet.

Fassheizungen brauchst Du aber nicht nur zum Aufschmelzen. Du kannst Sie auch zum Frostschutz einsetzen – oder um das Ausflocken oder die Kristallisation des Inhalts zu vermeiden. Die große Schwester der Fassheizung ist übrigens die IBC-Heizung. Sie erfüllt den gleichen Zweck, aber eben für den deutlich größeren Intermediate Bulk Container (IBC).

Vorteile von Fassheizungen

Der Fassheizer ist nicht der einzige Weg zum warmen Fass: Du könntest Dein Fass auch in einem Wärmebad oder in einer Umluft-Wärmekammer aufwärmen. Im Wärmebad wäre auch die Aufheizdauer kürzer. Aber neben den hohen Investitionskosten für so eine Anlage hättest Du dann auch zusätzlichen Logistikaufwand: Du müsstest die Fässer zum Wärmebad und wieder zurück transportieren.

Diesen „Hustle“ ersparst Du Dir mit einer Fassheizung. Du kannst Dein Fass dort beheizen, wo es gerade steht. Und wenn Du es doch mal transportieren musst, kannst Du das sogar mit angelegter Fassheizung einfach machen. Denk nur daran, vorher den Stecker zu ziehen! 🔌

Die Fassheizung selbst ist übrigens nur wenige Kilogramm schwer. Du kannst sie Dir aufgerollt unter den Arm klemmen und sie platzsparend verstauen.(siehe Foto).

So sieht ein aufgerollter Heizmantel aus. Er benötigt nur wenig Platz. Das ist ein wesentlicher Vorteil von Fassheizungen.

Wie funktioniert eine Fassheizung?

Eine Fassheizung ist quasi eine flexible Heizmatte, die auf eine bestimmte Fassgröße (häufigste Größe: 200 L) angepasst ist. Sie besteht aus einem Heizelement, einer Isolation, einem Außenmantel, einem Kapillarthermostat und einem Anschlusskabel. Das Kapillarthermostat hat prinzipbedingt eine Ungenauigkeit von etwa +/- 5 °C. Bei hohen Anforderungen an die Genauigkeit solltest Du deshalb eher einen elektronischen Regler mit einem Pt100 verwenden.

Im Kern ist die Fassheizung eine elektrische Widerstandsheizung. Du schließt sie an einer Steckdose an, stellst am Thermostat die Wunschtemperatur ein und zack: der Fasswärmer heizt, bis die vorgegebene Temperatur erreicht ist.

Querschnitt einer Fassheizung mit Temperaturregler

Wichtig zu wissen: normalerweise wird nur die Temperatur der Fassheizung selbst geregelt, nicht die des Fassinhalts. Um die Temperatur des Inhaltes selbst zu regeln, brauchst Du einen elektronischen Regler und einen zusätzlichen Temperatursensor zum Einstecken ins Fass. Der Regler hat dann zwei Aufgaben: er muss erstens die Temperatur der Fassheizung begrenzen und zweitens die Temperatur des Fassinhalts regeln.

Wärmeübergang auf den Behälter

Eine Fassheizung überträgt die Wärme nicht direkt an den Fassinhalt, wie das z.B. ein Tauchsieder macht. Sie überträgt die Wärme auf die Oberfläche des Fasses. Wenn die Heizung schön eng am Fass angelegt ist, erfolgt ein gleichmäßiger Wärmeübergang durch die Behälterwand auf den Inhalt des Fasses.

Fassheizungen geben ihre Wärme über die Behälterwand an den Fassinhalt ab. Es besteht kein direkter Kontakt zwischen Fass und Heizung.

Aus welchem Material besteht Dein Fass?

Beachte bei der Auswahl einer passenden Fassheizung auf jeden Fall das Material, aus dem Dein Fass gefertigt ist. Es gibt einige wesentliche Unterschiede zwischen Kunststoff- und Metallbehältern:

Die meisten Kunststoff-Fässer solltest Du nur bis auf maximal 70 °C erwärmen, für eine Dauer von maximal sechs Stunden. Ansonsten kann die Stabilität des Behälters gefährdet sein, da das Material (meist Polyethylen, PE) der hohen Temperatur nicht dauerhaft standhält.

Außerdem ist Kunststoff ein schlechter Wärmeleiter: PE hat eine Wärmeleitfähigkeit von ca. 0,5 W/mK. Deshalb wirkt es wie eine Isolation zwischen Fassinhalt und Fassheizer. Stahl hingegen hat mit 50 W/mK die hundertfache Wärmeleitfähigkeit von PE. Darüber hinaus haben Metallfässer eine bis zu 90 % geringere Wandstärke. Sie können zudem Temperaturen von bis zu 200 °C problemlos standhalten.

Damit ist klar: Kunststoffbehälter eignen sich weniger fürs Erhitzen, sondern eher fürs Warmhalten von Stoffen mit Hilfe von Fassheizungen. Stahlfässer dagegen vertragen höhere Temperaturen und Heizleistungen.

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Wovon hängt die Aufheizdauer ab?

Wie lange das Aufheizen des Behälters samt Inhalt dauert, hängt von den folgenden Faktoren ab:

  • Wärmeleitfähigkeit des Fassaußenmantels
  • Wandstärke des Fassaußenmantels
  • Menge des Fassinhalts
  • Spezifische Wärmekapazität des Fassinhalts
  • Temperaturdifferenz zwischen Soll- und Isttemperatur
  • Findet ein Phasenwechsel statt?
  • Größe der beheizten Fläche
  • Flächenleistung der Fassheizung
  • Wie stark ist der Heizmantel isoliert? Wie viel Wärme verliert er an die Umgebung?
  • Umgebungstemperatur
Wie lange ein Fassheizer braucht, um den Inhalt eines Fasses zu erwärmen, hängt von verschiedenen Faktoren ab.

Du siehst: die Frage können wir pauschal nicht beantworten. Fest steht, dass Du die Aufheizdauer um bis zu 20 % verkürzen kannst. Dabei gelten dieselben Regeln wie zu Hause beim Kochen:

  • Rühre den Inhalt des Behälters regelmäßig. So verbesserst Du die thermische Konvektion.
  • Lege einen Deckel auf das Fass – am besten einen Isolierdeckel. So geht weniger Wärme nach oben verloren.

Mit einer Fassbodenheizung könntest Du das Aufheizen noch weiter beschleunigen. Das ist eine Heizplatte, die Du unters Fass legst – allerdings musst Du es dazu anheben.

Beispiel: Wie lange dauert es, mit einer Fassheizung 200l Wasser von 20 °C auf 70 °C zu erwärmen?

  • Wasser hat eine Wärmekapazität von 4200 KJ/(dm³*K)
  • Um 1 m³ Wasser um 1 °C zu erwärmen ist 1 KWh an Wärme nötig
  • Temperaturdifferenz: 50 °C
  • Fassheizung mit einer Leistung von 1.200 W

Wärmemenge [Q] = (70 °C – 20 °C) / (1000 L / 200 L) * 1 kWh = 10 kWh

Diese 10 kWh sind ein theoretischer Wert – in der Praxis benötigst Du wegen sämtlicher Verluste wesentlich mehr Wärmeenergie. Ausgehend von einem realistischen Wirkungsgrad von 50 % ergibt sich folgende Rechnung:

Aufheizdauer = 10 kWh / (1.200 W * 50 %) = 16,66 h

Auf Basis der o.g. Annahmen ergibt sich eine Aufheizdauer von knapp 17 Stunden.

Tipps für die Sicherheit

Im Prinzip ist die Fassheizung an sich keine große Gefahrenquelle. Wenn sie jedoch schlecht verarbeitet oder falsch montiert ist, kann es durchaus gefährlich werden. Deshalb hier einige Tipps, auf die Du bei der Auswahl einer Fassheizung achten solltest:

Sicherheitsthermostat

Nimm am besten einen Fassheizer mit Sicherheitsthermostat oder elektronischem Temperaturregler. Warum? Ganz einfach: mit Fassheizern wird nicht immer zärtlich umgegangen, da geht schon mal etwas kaputt. Eine Beschädigung am Thermostat siehst Du von außen nicht, sie kann aber gefährlich sein: ein Fassheizer mit einem kaputten herkömmlichen Thermostat heizt einfach munter weiter. Ein Sicherheitsthermostat oder ein elektronischer Temperaturregler (Regler/Wächter) hingegen schaltet bei Beschädigung sofort die Heizung ab.

robuste Verarbeitung

Das Herz des Heizmantels ist der Heizleiter, und der wird bei Benutzung natürlich ziemlich heiß. Wenn der Außenmantel und die Isolierung dem harten Industriealltag nicht trotzen, liegt der Heizleiter schnell blank. Achte also auf widerstandsfähige Materialien und eine robuste Verarbeitung – so schützt Du Dich und Deine Mitarbeiter vor Verbrennungen.

Schutzklasse I

Die Schutzklasse I gilt als besonders sicher. Fassheizungen mit dieser Schutzklasse schützen Benutzer besonders gut vor Stromschlägen. Erkennbar sind sie zum Beispiel am „Schuko“-Stecker.

gute Befestigungshilfen

Zusätzliche Bänder oder Haken erleichtern Dir die Montage des Heizers und ermöglichen eine sichere Befestigung am Behälter. Der richtige Sitz am Fass ist wirklich wichtig, da ein späteres Abrutschen während der Heizphase gefährlich werden kann: der Heizleiter kann dann überhitzen.Befestigungsbänder oder Haken erleichtern die Montage des Fassheizers und sorgen für einen sicheren Sitz am Fass

Michael Walter ist der Experte der Winkler AG für Fassheizungen, Containerheizer und Temperaturregler

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Michael Walter
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bei der Winkler AG

M: m.walter@winkler.org
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Wie funktioniert eine IBC-Heizung? | Darauf solltest Du achten

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Wie funktioniert eine IBC-Heizung und worauf musst Du bei der Auswahl achten?

Eine IBC-Heizung ist eine Heizmatte, mit der Du einen Intermediate Bulk Container (IBC) inklusive Inhalt erwärmen oder warmhalten kannst. Weil Du sie wie einen Mantel außen um den IBC-Tank legen kannst, nennen wir sie oft auch IBC-Heizmantel. In diesem Beitrag erfährst Du alles über Aufbau und Funktionsweise der IBC-Heizung!

Unzählige Bezeichnungen für das gleiche Produkt

Für IBC-Heizer kursieren unendlich viele Bezeichnungen, was die Sache etwas verwirrend macht. Hier ein kurzer Überblick für Dich:

IBC-Heizung, IBC-Heizer und IBC-Heizmantel sind ziemlich eindeutige und sinnvolle Bezeichnungen. Die IBC-Heizmatte lassen wir auch noch durchgehen. Deshalb bleiben wir in diesem Beitrag auch bei diesen Wörtern.

Häufig werden außerdem die Begriffe Containerheizer und Containerheizung verwendet. Sie sind vergleichsweise unspezifisch, sie können nämlich vom IBC bis hin zum Baucontainer und Schiffscontainer alles Mögliche meinen.

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Wozu dienen IBC-Heizer?

In der Industrie gibt es eine Menge verschiedener Stoffe, die in IBC-Tanks gelagert werden. Viele dieser Stoffe sind bei Umgebungstemperatur fest oder zumindest so viskos, dass Du sie nicht einfach aus dem IBC abpumpen kannst. Simple Beispiele dafür sind Wachs, Schokolade und Klebstoff.

Bleiben wir mal beim Beispiel Klebstoff: um ihn aus dem Tank pumpen zu können, müssen wir ihn erwärmen – so wird er flüssig. Am einfachsten klappt das Erwärmen mit einem IBC-Heizmantel: Du legst ihn von außen eng um den IBC, schnallst ihn fest und schaltest ihn ein.

Häufig dient die IBC-Heizung aber auch zum Schutz des Tankinhaltes: Frostschutz ist ein typisches Beispiel. Allgemein kannst Du damit den Containerinhalt warmhalten und so die Kristallisation oder Ausflockung des Inhalts vermeiden.

Aktuelles Beispiel: Fällmittel in Kläranlagen

Ein aktuell (Oktober 2022) sehr relevantes Anwendungsbeispiel ist der Frostschutz von Fällmittel in der Kläranlage. Da einige gängige Fällmittel aufgrund der Energiekrise knapp sind, müssen Kläranlagen auf Ersatzstoffe ausweichen. Diese Ersatz-Fällmittel werden in IBC-Tanks gelagert und müssen mit einer IBC-Heizung vor Frost bzw. Kristallisation geschützt werden.

Kleinere Mengen an Material werden häufig nicht in IBC, sondern in Fässern gelagert. Hier kommen – wer hätte es gedacht – anstatt der IBC-Heizung die vom Aufbau ähnlichen Fassheizungen zum Einsatz.

Die IBC-Heizung wird außen an den IBC angelegt, daher auch die Bezeichnung Heizmantel.

Vorteile der IBC-Heizung

Die IBC-Heizmatte ist nicht der einzige Weg zum warmen IBC: Du könntest den Behälter auch in einer Umluft-Wärmekammer aufwärmen. Allerdings hast Du dann erheblich mehr Logistik-Aufwand, weil Du die Tanks in Deinem Werk durch die Gegend transportieren musst.

Mit einem Heizmantel kannst Du den IBC dort beheizen, wo er gerade steht. Er ist binnen weniger Sekunden montiert und genauso schnell wieder demontiert. Und wenn Du den Behälter an einem anderen Ort brauchst, kannst Du ihn problemlos mit montierter Heizung transportieren – Du solltest nur unbedingt vorher den Stecker ziehen 😉

Der Heizmantel ist außerdem nur einige Kilogramm schwer und damit problemlos transportierbar. Du kannst sie außerdem aufrollen und platzsparend verstauen. Und – das liegt auf der Hand – ein paar IBC-Heizungen sind natürlich eine wesentlich günstigere Investition als ein Wärmebad oder eine Wärmekammer.

So sieht ein aufgerollter Containerheizer aus. So benötigt die IBC-Heizung nur wenig Platz.

Wie funktioniert eine IBC-Heizung?

Eine IBC-Heizung ist im Prinzip eine große, flexible Heizmatte. Sie besteht aus einem Heizelement, einer Isolation, einem Außenmantel, einem Kapillarrohrthermostat und einem Anschlusskabel. Das Kapillarrohrthermostat hat prinzipbedingt eine Ungenauigkeit von etwa +/- 5 °C. Bei hohen Anforderungen an die Genauigkeit kommt deshalb oft ein elektronischer Temperaturregler mit Pt100 Widerstandsthermometern zum Einsatz.

Im Kern ist die IBC-Heizung eine elektrische Widerstandsheizung. Du schließt den Heizer an die Stromversorgung an und stellst am Thermostat die Wunschtemperatur ein. Der Heizmantel heizt nun, bis die vorgegebene Temperatur erreicht ist.

Aufbau einer IBC-Heizung im Querschnitt.

Wichtig zu wissen: normalerweise wird nur die Temperatur in der Heizmatte geregelt, nicht die des Tankinhalts. Wenn Du die Temperatur des Tankinhaltes regeln möchtest, brauchst Du dazu einen zusätzlichen Temperaturfühler zum Einstecken in den IBC sowie einen elektronischen Temperaturregler. Der Regler hat in diesem Fall zwei Aufgaben: er begrenzt erstens die Temperatur der IBC-Heizung und regelt zweitens die Temperatur des Tankinhalts.

Wärmeübergang auf den Behälter

Ein Containerheizer überträgt die Wärme nicht direkt an den Inhalt, wie das z.B. ein Tauchsieder macht. Er unterscheidet sich in seiner Wirkung sogar von seinem engen Verwandten, dem Fassheizer: er kann wegen des IBC-Rahmens nicht direkt an der Behälterwand anliegen. Deshalb erwärmt er die zwischen Heizmantel und Behälterwand liegende Luft, die wiederum die Behälterwand erwärmt.

Eine IBC-Heizmatte ohne Isolierdeckel verliert vergleichsweise viel Wärme an die Umgebung.

Du solltest die IBC-Heizung möglichst immer mit einem Isolierdeckel betreiben. Denn ohne Isolierdeckel kann – wie Du in der Illustration siehst – die erwärmte Luft einfach nach oben entweichen. Mit einem Isolierdeckel steigerst Du also massive die Effizienz!

Der Isolierdeckel sorgt dafür, dass weniger Wärme entweicht. Das steigert die Effizienz der IBC-Heizung.

Aus welchem Material besteht der IBC?

Bei der Auswahl einer IBC-Heizung solltest Du außerdem das Material im Blick haben, aus dem Dein Container gefertigt ist. Es gibt einige wesentliche Unterschiede zwischen Kunststoff- und Metallbehältern:

Kunststoff ist ein schlechter Wärmeleiter: PE hat eine Wärmeleitfähigkeit von ca. 0,5 W/mK. Deshalb wirkt es wie eine Isolation zwischen Tankinhalt und IBC-Heizung. Stahl hingegen hat mit 50 W/mK die hundertfache Wärmeleitfähigkeit von PE. Darüber hinaus haben Metalltanks eine bis zu 90 % geringere Wandstärke. Sie können zudem Temperaturen von bis zu 200 °C problemlos standhalten.

Damit ist klar: Kunststoff-IBC eignen sich weniger fürs Erhitzen, sondern eher fürs Warmhalten von Stoffen mit Hilfe von Heizmatten. Metall-IBC vertragen aber höhere Temperaturen und Heizleistungen.

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Wovon hängt die Aufheizdauer ab?

Wie lange das Aufheizen des Behälters mit einem Containerheizer dauert, hängt von den folgenden Faktoren ab:

  • Verwendung eines Isolierdeckels
  • Wärmeleitfähigkeit des IBC-Außenmantels
  • Wandstärke des IBC-Außenmantels
  • Menge des Tankinhalts
  • Spezifische Wärmekapazität des Tankinhalts
  • Temperaturdifferenz zwischen Soll- und Isttemperatur
  • Findet ein Phasenwechsel statt?
  • Größe der beheizten Fläche
  • Flächenleistung des Heizmantels
  • Wie stark ist der Heizmantel isoliert? Wie viel Wärme verliert er an die Umgebung?
  • Umgebungstemperatur
Du möchtest deinen Container mit einer IBC-Heizmatte aufwärmen? Die Aufheizdauer hängt von diesen Faktoren ab.

Du siehst, die Frage können wir so pauschal nicht beantworten. Hier zwei einfache, aber sehr wirkungsvolle Methoden, mit denen Du die Aufheizzeit deutlich verkürzen kannst:

  • Verwende unbedingt einen Isolierdeckel, damit die warme Luft zwischen IBC und Heizmatte nicht nach oben entweichen kann!
  • Rühre den Inhalt des Behälters regelmäßig. So verbesserst Du die thermische Konvektion.

Beispiel: Wie lange dauert es, 1.000 Liter Wasser von 20 °C auf 70 °C zu erwärmen?

  • Wasser hat eine Wärmekapazität von 4200 KJ/(dm³*K)
  • Um 1 m³ Wasser um 1 °C zu erwärmen ist 1 KWh an Wärme nötig
  • Temperaturdifferenz: 50 °C
  • IBC-Heizung mit einer Leistung von 2.000 W

Wärmemenge [Q] = (70 °C – 20 °C) / (1000 L / 1000 L) * 1 kWh = 50 kWh

Diese 50 kWh sind ein theoretischer Wert – in der Praxis benötigst Du wegen sämtlicher Verluste wesentlich mehr Wärmeenergie. Ausgehend von einem realistischen Wirkungsgrad von 50 % ergibt sich folgende Rechnung:

Aufheizdauer = 50 kWh / (2.000 W * 50 %) = 50 h

Auf Basis der o.g. Annahmen ergibt sich eine realistische Aufheizdauer von 50 Stunden.

Achte auf die Sicherheit

Die IBC-Heizung ist per se nicht besonders gefährlich. Wenn sie jedoch schlecht verarbeitet ist oder falsch montiert wird, kann es brenzlig werden. Wenn Dir Sicherheit wichtig ist, achte auf die folgenden vier Merkmale:

Sicherheitsthermostat oder elektronischer Temperaturregler

Entscheide Dich für einen IBC-Heizmantel mit Sicherheitsthermostat oder elektronischem Temperaturregler. Warum? Ganz einfach: mit Behälterheizungen wird nicht immer zärtlich umgegangen, da geht schon mal etwas kaputt. Eine Beschädigung am Thermostat siehst Du von außen nicht, sie kann aber gefährlich sein: ein IBC-Heizer mit einem kaputten herkömmlichen Thermostat heizt einfach munter weiter. Ein Sicherheitsthermostat bzw. ein intelligenter Regler schaltet bei Beschädigung sofort die Heizung ab.

robuste Verarbeitung

Das Herz des Heizmantels ist der Heizleiter – naturgemäß wird er sehr heiß. Wenn der Außenmantel und die Isolierung dem harten Industriealltag nicht standhalten, liegt der Heizleiter schnell blank. Mit widerstandsfähigen Materialien und robuster Verarbeitung schützt Du Dich und Deine Kollegen vor Verbrennungen.

Schutzklasse I

Hast Du die Schutzklassen am Schirm? Die Schutzklasse I gilt als besonders sicher. IBC-Heizungen mit dieser Schutzklasse schützen Benutzer besonders gut vor Stromschlägen. Erkennbar sind sie zum Beispiel am „Schuko“-Stecker.

gute Befestigungshilfen

Schau nach einer IBC-Heizung mit zusätzlichen Bändern oder Haken. Sie erleichtern Dir die Montage des Heizers und ermöglichen eine sichere Befestigung am Behälter. Der richtige Sitz am IBC-Container ist wirklich wichtig, da ein späteres Abrutschen während der Heizphase gefährlich werden kann: der Heizleiter kann dann überhitzen.

Haken zur einfacheren Befestigung des Heizmantels am IBC

Michael Walter ist der Experte der Winkler AG für Fassheizungen, Containerheizer und Temperaturregler

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