Selbstregelndes Heizband: wie funktioniert’s?

von | Temperaturfühler

Bevor wir in die Materie einsteigen, zunächst mal ein Hinweis: die weit verbreitete Bezeichnung „selbstregelnd“ ist fachlich nicht ganz korrekt. „Selbstlimitierend“ trifft es besser. So, und jetzt geht’s ans Eingemachte!

Funktionsweise selbstregelndes Heizband

Man nehme zwei Kupferleiter und ordne diese mit gleichmäßigem Abstand zueinander parallel an. Die Leiter verbindet man über die gesamte Länge mit einer Schicht aus speziellem Kunststoff, in den Kohlenstoffpartikel eingebettet sind. Kunststoff ist normalerweise elektrisch gut isolierend, aber durch den eingelagerten Kohlenstoff wird er leitfähig. Der Kohlenstoff sorgt also dafür, dass sich Strompfade zwischen den Leiter bilden. Wenn Du die Leiter jetzt an eine Spannung anschließt, fließt ein Strom durch das Kunststoff-Kohlenstoff-Gemisch und das Heizband wird warm.

Selbstlimitierende Wirkung durch molekulare Expansion

Je wärmer das Heizband wird, um so weiter entfernen sich die Kohlenstoffpartikel voneinander. Verantwortlich dafür ist die molekulare Expansion des Kunststoffs. Der elektrische Widerstand im Strompfad steigt an, dadurch reduziert sich die Heizleistung. Voilà: die Selbstregulierung setzt ein. Dieser Prozess ist reversibel. Kühlt das Heizband ab, steigt die Leitfähigkeit des Kunststoffs und damit auch die Heizleistung des Heizbandes an.

Schematische Darstellung selbstregelndes Heizband. Im kalten Zustand sind die Kohlenstoffpartikel dicht beieinander, sodass sich Strompfade zwischen den Leitern bilden können. Das Band heizt sich auf. Je wärmer das Heizband wird, umso weiter entfernen sich die Kohlenstoffpartikel im Kunststoff voneinander. Die Leitfähigkeit des Bandes nimmt ab, es fließt immer weniger Strom zwischen den Leitern. Deshalb erwärmt sich das Band nun nicht mehr weiter.

Skizze 1: schematische Darstellung eines selbstregelnden Heizbandes.

Selbstlimitierung jeder beliebigen Stelle des Heizbandes

Der Clou daran ist, dass diese Selbstlimitierung oder „Selbstregulierung“ an jeder beliebigen Stelle des Heizbandes stattfindet – und zwar autark! Denn bei einer punktuellen Temperaturänderung verändert sich der elektrische Widerstand und damit die Heizleistung lokal an jedem beliebigen Punkt des Heizbandes.

Anwendung als selbstregelnde Rohrbegleitheizung

Selbstlimitierende Heizbänder werden häufig eingesetzt, wenn es darum geht, eine konstante Temperatur zu halten. Das kann z.B. die Beheizung von Rohrleitungen sein (das nennt man dann Rohrbegleitheizung), um sie eisfrei zu halten oder die Temperierung von Behältern, mit wechselnden Füllständen. Wenn es aber darum geht, ein Medium möglichst schnell zu erhitzen, sind diese Heizbänder sicher nicht die richtige Wahl, denn dafür reicht die Leistung nicht aus. Die Installation ist vergleichsweise einfach, denn es wird kein zusätzlicher Temperaturregler und auch kein Temperaturfühler benötigt. Aufgrund des Funktionsprinzips kommt es auch nicht zu lokalen Überhitzungen, selbst wenn Heizbänder übereinander gelegt werden. Es gibt Heizbänder in unterschiedlichen Materialqualitäten, Leistungsstufen und Anschlussspannungen bis hin zu Varianten, die für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen geeignet sind.

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