Was ist eine Fassheizung?

von | Behälterheizungen

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.

Ein grauer Fassheizer der Schutzklasse I ist an einem blauen Metallfass befestigt.

So sieht eine Fassheizung typischerweise aus.

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Video 1: Wie funktioniert eine Behälterheizung?

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Video 2: Wie findest Du die richtige Behälterheizung?

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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 Fassheizer: 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.

Vorteile von Behälterheizungen

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 montierter Heizung geschehen – Sie sollten lediglich vor Abfahrt den Stecker ziehen.

Die Heizung selbst ist übrigens nur wenige Kilogramm schwer und damit problemlos transportierbar. Sie lässt sich außerdem einfach aufrollen und platzsparend verstauen.

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

Man kann Fassheizer einfach zusammenrollen

So kompakt ist eine aufgerollte Fassheizung.

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

Illustration einer Fassheizung. Man sieht ein Fass mit einem Fassheizer im Querschnitt. Der Aufbau des Fassheizers aus den Elementen Heizleiter, Isolierung, Thermostat, Außenmantel und Anschlusskabel wird erklärt.

Querschnitt: so ist eine Fassheizung üblicherweise aufgebaut.

Wichtig zu wissen: normalerweise wird nur die Temperatur des Heizmantels 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 des Heizmantels begrenzen und die zweitens die Temperatur des Fassinhalts regeln. Nach dem gleichen Prinzip funktionieren übrigens auch Heizmäntel 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.

Illustration eines Fasses mit Tauchsieder. Der Tauchsieder wird ins Fass hineingehängt und gibt Wärme direkt an den Inhalt des Fasses ab.

Ein Tauchsieder gibt Wärme direkt ans Medium ab.

Illustration eines Fasses mit Fassheizer. Der Fassheizer gibt Wärme an die Oberfläche des Behälters ab. Die Wärme geht durch die Behälterwand auf den Inhalt des Fasses über.

Ein Fassheizer gibt Wärme durch die Behälterwand ab.

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 (i.d.R. Polyethylen, PE) der hohen Temperatur nicht dauerhaft standhält.

Außerdem ist Kunststoff ein vergleichsweise schlechter Wärmeleiter: PE hat eine Wärmeleitfähigkeit von ca. 0,5 W/mK. Deshalb wirkt es regelrecht als Isolation zwischen Fassinhalt und Fassheizer. Stahl hingegen hat eine Wärmeleitfähigkeit von 50 W/mK – das ist exakt das Hundertfache von PE! Hinzu kommt dann noch, dass Kunststoffbehälter eine bis zu 10x dickere Wandstärke haben.

Damit ist klar: Stoffe in Kunststofffässern zu erhitzen, also große Temperaturdifferenzen zu überwinden, ergibt wenig Sinn. Kunststoffbehälter eignen sich also eher für das Warmhalten von Stoffen mit Hilfe von Fassheizern.

Metallfässer sind aus einem anderen Holz geschnitzt: Metallfässer können Temperaturen von bis zu 200 °C problemlos standhalten und eignen sich auch aufgrund der o.g. besseren Wärmeleitfähigkeit gut für die Erhitzung von Medien mit Fassheizungen.

Bombiertes Kunststoff-Fass

Metallfass

Wovon hängt die Aufheizdauer ab?

Wie lange das Aufheizen eines Behälters samt Inhalt dauert, hängt von einer ganzen Reihe an Faktoren ab.

  • Wärmeleitfähigkeit des Fassaußenmantels
  • Wandstärke des Fassaußenmantels
  • Menge des Fassinhalts
  • Spezifische Wärmekapazität des Fassinhalts
  • Temperaturdifferenz zwischen Ist- und Solltemperatur
  • Findet ein Phasenwechsel statt?
  • Beheizte Fläche
  • Flächenleistung des Heizmantels
  • Wie stark ist Ihr Heizmantel isoliert? Verliert er viel Wärme an die Umgebung?
  • Umgebungstemperatur
Illustration eines Fasses mit Fassheizer. Die einzelnen Faktoren, von denen die Aufheizdauer mit Fasswärmern abhängt, sind eingezeichnet.

Von diesen Faktoren hängt die Aufheizdauer ab.

Sie sehen: die Frage lässt sich pauschal nicht beantworten. Fest steht aber, 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. Sie verbessern so die thermische Konvektion.
  • Legen Sie einen Deckel auf das Fass – im besten Fall einen Isolierdeckel!

Ein weiteres Mittel zur Beschleunigung des Aufheizvorgangs ist eine Fassbodenheizung: das ist eine Heizung, die man unter das Fass legt. Die hat allerdings den Nachteil, dass man das Fass dazu anheben muss.

Fassbodenheizung

Beispiel: Wie lange dauert es, 200 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
  • 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 steht bei Fassheizern oft überhaupt nicht auf der Agenda. Das ist fahrlässig, da falsch montierte oder mangelhaft verarbeitete Heizmäntel eine reale Gefahr darstellen. Hier vier Dinge, auf die Sie achten sollten:

Sicherheitsthermostat

Fragen Sie beim Hersteller nach einem 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

Achten Sie beim Kauf von Fassheizern auf zusätzliche Bänder oder Haken, die Ihnen die Montage des Heizers erleichtern und eine sichere Befestigung am Behälter ermöglichen. Der richtige Sitz am Fass ist wirklich wichtig, da ein späteres Abrutschen während der Heizphase gefährlich werden kann: der Heizleiter kann dann überhitzen.