Elektrischer Widerstandsheizer und PTC-Heizer
Elektrische Widerstandsheizer erzeugen Wärme, indem Strom durch ein Widerstandselement fließt. Ein Heizer mit positivem Temperaturkoeffizienten (PTC) ist ein Widerstandsheizer, dessen Element so ausgelegt ist, dass sein Widerstand mit steigender Temperatur stark zunimmt.
Hauptformen
- Festwiderstandsheizer: Das Element ist so ausgelegt, dass sein Widerstand über den normalen Betriebsbereich vergleichsweise stabil bleibt. Die Heizleistung wird vor allem durch Schalten, Spannungsregelung, Pulsweitenmodulation, Luft- oder Kühlmittelstrom sowie eine externe Temperaturregelung gesteuert.
- PTC-Heizer: Der Widerstand des Elements steigt stark an, wenn es sich seinem vorgesehenen Betriebsbereich nähert. Dadurch sinken Strom und Wärmeleistung; das Element erhält eine selbstregelnde Eigenschaft.
Beide Formen können die Innenraumluft direkt erwärmen oder Wärme an einen Kühlmittelkreislauf übertragen. Beide wandeln elektrische Energie in Wärme um, statt Wärme aus einer anderen Quelle zu transportieren.
Was selbstregelnd bedeutet
Der PTC-Effekt beschreibt das Verhalten des Heizelements und garantiert nicht, dass die komplette Heizeinheit oder das HVAC-System von sich aus sicher ist. Spannung, Elementgeometrie, Luft- oder Kühlmittelstrom, elektrische Isolierung, Steckverbindungen, Sensoren, Steuerelektronik, Überstromschutz und Fehlerbehandlung bestimmen weiterhin Leistung und Sicherheit des Systems. Ein PTC-Element besitzt außerdem eine konstruktionsspezifische Temperatur- und Leistungskurve; „PTC“ allein ist keine Effizienzangabe.
Bedeutung im Elektroauto
Eine Widerstandsheizung kann auch ohne nutzbare Umgebungs- oder Abwärme heizen, entnimmt diese Energie aber direkt der Traktionsbatterie. Eine Wärmepumpe kann den elektrischen Bedarf unter geeigneten Bedingungen senken, indem sie Wärme transportiert. Viele Elektroautos behalten jedoch eine Widerstandsheizung für schnelles Aufwärmen, Zusatzwärme oder den Betrieb außerhalb des wirksamen Bereichs der Wärmepumpe. Den vollständigen Systemzusammenhang zeigt Climate Systems in Electric Vehicles, die abweichende Heizmethode Heat Pump.