Was ist eine Fassheizung und wie ist sie aufgebaut?

Eine Fassheizung ist eine Behälterheizung, mit der ein Fass inklusive Inhalt erwärmt oder warmgehalten wird. Sie wird wie ein Mantel außen um das Fass gelegt und wird deshalb auch oft Heizmantel genannt. In diesem Beitrag erfahren Sie alles über die Funktionsweise und den Aufbau von Fassheizungen.

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Warum braucht man Fassheizungen?

In der verarbeitenden Industrie gibt es eine Menge verschiedener Stoffe, die in Kunststoff- und Stahlfässern gelagert werden. Viele dieser Stoffe sind bei Umgebungstemperatur fest oder zumindest so viskos, dass sie nicht einfach aus dem Fass abgepumpt werden können. Simple Beispiele dafür sind Wachs, Schokolade und 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 klappt das Erwärmen mit einem Heizmantel: er wird von außen eng um das Fass gelegt, festgeschnallt und dann eingeschaltet.

Häufig dienen Fassheizungen aber auch zum Schutz des Fassinhaltes: Frostschutz ist ein typisches Beispiel. Generell können Sie durch die Warmhaltung mit einem Fassheizer die Kristallisation oder Ausflockung von Materialien vermeiden.

Falls das zu erwärmende Material nicht in einem Fass, sondern in einem IBC gelagert wird, kommt anstatt einer Fassheizung ein sogenannter Containerheizer zum Einsatz.

Vorteile von Fassheizungen

Der Fassheizer ist nicht der einzige Weg zum warmen Fass: Sie können den Behälter auch in einem Wärmebad oder in einer Umluft-Wärmekammer aufwärmen. Gerade mit einem Wärmebad können Sie die Aufheizdauer deutlich reduzieren. Allerdings haben Sie dann erheblich mehr Logistik-Aufwand: die Fässer müssen in Ihrem Werk durch die Gegend transportiert werden.

Mit einem Heizmantel können Sie Ihr Fass dort beheizen, wo es gerade steht. Er ist binnen weniger Sekunden montiert und genauso schnell wieder demontiert. Sie haben also einen schlankeren Prozess. Wenn Ihr Fass dann doch mal transportiert werden muss, kann das problemlos auch mit montiertem Heizmantel geschehen – Sie sollten lediglich vor Abfahrt den Stecker ziehen.

Die Fassheizung selbst ist übrigens nur wenige Kilogramm schwer und damit problemlos transportierbar. Sie lässt sich außerdem einfach aufrollen und platzsparend verstauen (siehe Foto).

Und – das liegt auf der Hand – ein paar Fassheizungen sind natürlich eine wesentlich günstigere Investition als ein Wärmebad oder eine Wärmekammer.

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 eine flexible Heizmatte, die um ein Fass gelegt und daran festgeschnallt wird. 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 kommt ein elektronischer Regler mit Pt100 Widerstandsfühlern zum Einsatz.

Bei Fassheizungen handelt es sich letztlich um nichts anderes als elektrische Widerstandsheizungen. Man schließt den Heizmantel an die Stromversorgung an und stellt am Thermostat die Wunschtemperatur ein. Der Fasswärmer heizt nun, bis die vorgegebene Temperatur erreicht ist.

Querschnitt einer Fassheizung. Eine Behälterheizung besteht in der Regel aus einem Heizleiter, einer Isolierung, einem Außenmantel und einem Thermostat.

Wichtig zu wissen: normalerweise wird nur die Temperatur der Fassheizung selbst geregelt, nicht die des Fassinhalts. Wenn Sie die Temperatur des Fassinhaltes regeln möchten, brauchen Sie dazu einen zusätzlichen Temperaturfühler zum Einstecken ins Fass und einen Temperaturregler. Der Regler hat in diesem Fall zwei Aufgaben: er muss erstens die Temperatur der Fassheizung begrenzen und zweitens die Temperatur des Fassinhalts regeln. Nach dem gleichen Prinzip funktionieren übrigens auch Fassheizer für IBC.

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.

Ein Tauchsieder gibt Wärme direkt ans Medium ab, während eine Fassheizung ihre Wärme durch die Behälterwand überträgt.

Aus welchem Material besteht Ihr Fass?

Das Material, aus dem Ihr Behälter gefertigt ist, verdient besondere Aufmerksamkeit. Es gibt einige wesentliche Unterschiede zwischen Kunststoff- und Metallbehältern:

Die meisten Kunststoff-Fässer sollten Sie 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 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
Die Aufheizdauer eines Fasses mit einem Fassheizer bzw. Heizmantel hängt von vielen verschiedenen Faktoren ab, die hier eingezeichnet sind.

Sie sehen: die Frage lässt sich pauschal nicht beantworten. Fest steht, dass Sie die Aufheizdauer um bis zu 20 % verkürzen können. Dabei gelten dieselben Regeln wie zu Hause beim Kochen:

  • Rühren Sie den Inhalt des Behälters regelmäßig. So verbessern Sie die thermische Konvektion.
  • Legen Sie einen Deckel auf das Fass – am besten einen Isolierdeckel.

Ein weiteres Mittel zur Beschleunigung des Aufheizvorgangs ist eine Fassbodenheizung. Das ist eine Heizplatte, die man unters Fass legt – allerdings muss man 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 benötigen Sie 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.

Wie sicher sind Fassheizer?

Die Frage nach der Sicherheit der Fassheizung ist sehr wichtig: falsch montierte oder mangelhaft verarbeitete Fassheizungen stellen eine reale Gefahr dar. Auf diese vier Kriterien sollten Sie bei der Auswahl einer Behälterheizung in jedem Fall achten:

Sicherheitsthermostat

Entscheiden Sie sich für einen Fassheizer mit Sicherheitsthermostat. Warum? Ganz einfach: mit Fassheizern wird nicht immer zärtlich umgegangen, da geht schon mal etwas kaputt. Eine Beschädigung am Thermostat sehen Sie von außen nicht, sie ist jedoch sehr gefährlich: ein Fassheizer mit einem kaputten herkömmlichen Thermostat heizt einfach munter weiter. Ein Sicherheitsthermostat hingegen 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 schützen Sie Ihre Mitarbeiter vor Verbrennungen.

Schutzklasse I

Haben Sie die Schutzklassen am Schirm? 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

Entscheiden Sie sich für eine Fassheizung mit zusätzlichen Bändern oder Haken. Sie erleichtern Ihnen 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

Ihr Ansprechpartner

Michael Walter
Experte für Behälterheizer
und Temperaturregler
Winkler AG

M: m.walter@winkler.eu
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