Thermostat: Definition, Funktionsweise, Aufbau & Arten
Ein Thermostat wird eingesetzt, um eine vordefinierte Temperatur konstant zu halten, beispielsweise bei Heizkörpern oder Badewannen- bzw. Duscharmaturen.
Was Thermostat bedeutet, ergibt sich aus der Wortherkunft: Das Wort „Thermostat” setzt sich aus dem Altgriechischen „thermós” (warm, heiß) und „statós” (stehend, gestellt) zusammen.
Wir von Flühs sind Experten für Thermostate, weil wir hochwertige Thermostatventile herstellen, die vielseitig in Sanitär- und Haustechnik eingesetzt werden.
Das Thermostat für Heizungen reguliert den Durchfluss des Heizungswassers und beeinflusst so die Temperatur des Heizkörpers. Es gibt manuelle Thermostate mit Dehnstoffelement, mit oder ohne Fernfühler und elektronische Thermostate für die Heizung.
Ein Thermostat für Sanitärarmaturen steuert die Kalt- und Warmwassermenge in einer Mischkartusche. Es reguliert die Temperatur des Mischwassers, das aus dem Wasserhahn austritt. Thermostate für Sanitärarmaturen funktionieren durch ein Dehnstoffelement, das direkt im Thermostatventil verbaut ist.
Wesentliche Vorteile von Thermostaten sind ein effektiver Verbrühschutz und die Erhöhung des Wohnkomforts. Thermostate werden zumeist in Wohngebäuden verwendet, um bestimmte Raum- oder Wassertemperaturen sicherzustellen.
In diesem Artikel werden Funktionsweise, Aufbau und Arten von Thermostaten detailliert beschrieben, wobei wir auf Vor- und Nachteile und die verschiedenen Einsatzbereiche eingehen.
Was ist ein Thermostat?
Ein Thermostat ist ein Regler in der Sanitär- und Haustechnik, der den Durchfluss mithilfe eines Thermostatventils auf eine eingestellte Temperatur hin reguliert, z.B. in Heizungen oder Badarmaturen.
Das Thermostat wird als Temperaturregler an Heizkörpern und in Badarmaturen eingesetzt. Das Thermostat reguliert den Durchfluss von Heizkörpern oder Wasserleitungen mithilfe eines Dehnstoffelementes und eines Ventils. Auf diese Weise sorgt es dafür, dass die Temperatur im Raum oder die Temperatur des Auslaufwassers konstant gehalten wird.
Es gibt verschiedene Arten von Thermostaten, die in Heizungen oder in Sanitärarmaturen einsetzbar sind.
Bei einem manuellen Thermostat erfolgt die Einstellung der Temperatur per Hand. Manuelle Thermostate haben den Vorteil, dass sie geringere Anschaffungskosten verursachen und einfach zu bedienen sind. Der Nachteil manueller Thermostate ist, dass sie nicht zentral über eine App oder ein anderes Gerät steuerbar sind.
Das elektronische oder smarte Thermostat ist programmierbar, sodass sich die gewünschte Temperatur präzise einstellen lässt. Elektronische Thermostate funktionieren mit einer elektronischen Steuerung, im Gegensatz zu manuellen Thermostaten, die mithilfe eines sich ausdehnenden Thermoelements funktionieren.
Manuelle und elektronische Thermostate unterscheiden sich in ihrer Funktionsweise, welche im folgenden Abschnitt beschrieben wird.
Wie funktioniert ein Thermostat?
Ein Thermostat funktioniert, indem es mittels Fühlern die Temperatur kontinuierlich misst und diese daraufhin mechanisch oder elektronisch reguliert.
Das Thermostatventil bleibt geschlossen, wenn die Temperatur im Raum, bzw. die Wasserauslauftemperatur der eingestellten Temperatur entspricht. Wenn die Raumtemperatur oder die Wassertemperatur die eingestellte Temperatur unterschreitet, öffnet sich das Ventil. Manuelle und elektronische Thermostate unterscheiden sich jeweils in ihrer Steuerung.
In manuellen Thermostaten für Heizungen ist ein Dehnstoffelement verbaut, das sich ausdehnt, wenn die gewünschte Temperatur überschritten wird, woraufhin sich das Ventil schließt. Das Dehnstoffelement befindet sich in einem sogenannten Topf, der mit dem Gehäuse des Thermostatventils verbunden ist. Das Dehnstoffelement besteht entweder aus Gas, Flüssigkeit oder einer Spezialpaste. Durch die Schließung des Ventils wird der Zufluss von erwärmtem Heizungswasser gestoppt oder reduziert. Bei sinkender Temperatur zieht sich das Dehnstoffelement zusammen und das Ventil öffnet sich. Wenn sich das Ventil öffnet, strömt warmes Wasser durch die Leitung und die Raumtemperatur steigt.
Thermostate mit Fernfühlern funktionieren über eine Messung direkt am Heizkörper. Der Fernfühler misst die Temperatur nicht direkt am Heizkörper, sondern an einer anderen Stelle im Raum. Der Einsatz eines Fernfühlers ist sinnvoll, wenn die Temperatur am Thermostat höher oder niedriger als die eigentliche Raumtemperatur ist (beispielsweise aufgrund undichter Fenster). Die Messung erfolgt mithilfe einer Flüssigkeit im Fernfühler, der über ein Kapillarrohr mit dem Thermostatkopf verbunden ist.
Thermostate mit Ferneinstellern funktionieren mithilfe eine Thermostatkopfes, der sich an einer anderen Stelle im Raum befindet. Ferneinsteller werden verwendet, wenn der Heizkörper beispielsweise unter einer Verkleidung liegt. Die Heizungsregelung ist über ein Kapillarrohr mit dem Thermostatventil verbunden.
Elektronische bzw. digitale Thermostate für Heizungen sind mit einem Stellmotor ausgerüstet, der das Öffnen und Schließen des Ventils übernimmt. Sie verfügen über einen elektronischen Temperaturfühler, der sich entweder im Thermostatkopf oder, im Fall von einigen Heizungsthermostaten, in einem Raumregler befindet, der mit der Heizung verbunden ist. Die Regelung von elektronischen Thermostaten erfolgt mittels eines kleinen Elektromotors. Der Elektromotor steuert die verbaute Ventilspindel, die das Ventil entsprechend öffnet oder schließt. Digitale Thermostate in Heizkörpern lassen sich auf den individuellen Tagesbedarf programmieren.
Thermostate für Duschen funktionieren mithilfe eines im Ventil verbauten Dehnelementes, das mit einem Schieber verbunden ist. Der Schieber befindet sich zwischen den Einlassöffnungen für Kalt- und Warmwasser und gibt die Öffnungen jeweils frei oder blockiert sie. Das Dehnelement dehnt sich aus, wenn die Mischwassertemperatur steigt, und zieht sich zusammen, wenn die Mischwassertemperatur sinkt. Der Schieber bewegt sich, sobald sich das Dehnelement ausdehnt oder zusammenzieht. Durch die Bewegung des Schiebers werden die Einlässe jeweils für Kalt- und Warmwasser reguliert. Dadurch wird das Verhältnis zwischen Kalt- und Warmwasser auf die eingestellte Temperatur hin angepasst.
Der genaue Aufbau eines Thermostats hängt von der Art des Thermostats ab.
Wie ist ein Thermostat aufgebaut?
Ein Thermostat für Heizungen ist aus 2 Komponenten aufgebaut: dem Thermostatkopf und dem Thermostatventil. Ein Thermostat für Sanitäranwendungen besteht aus dem Thermostatventil mit einem Dehnstoffelement oder einem Bimetall.
Im Thermostatkopf des Heizungsthermostats befindet sich der Temperaturfühler. Ein Temperaturfühler ist ein Sensor zur Temperaturmessung. Bei manuellen Thermostaten greift zur Öffnung oder Schließung des Ventils auf Grundlage der Temperaturmessung ein chemisch-physikalischer Mechanismus, bei digitalen Thermostaten erfolgt die Steuerung elektronisch.
Zwischen Temperaturfühler und Ventil des mechanischen Thermostats für Heizungen befindet sich eine Ventilspindel, die die Ausdehnung des Dehnstoffelementes mechanisch auf das Ventil überträgt und so eine Öffnung und Schließung des Ventils auslöst.
Digitale Thermostate für Heizungen verfügen über einen Stellmotor und einen Mikrocontroller. Der Temperatursensor misst die Temperatur elektronisch. Der Mikrocontroller verarbeitet die Sensordaten und steuert die Bedienelemente und die technischen Komponenten des Thermostats. Ein digitales Thermostat benötigt eine Stromversorgung, weshalb die meisten digitalen Thermostate batteriebetrieben sind.
In Thermostaten für Duschen befindet sich eine Thermostatkartusche. Sie enthält ein thermoempfindliches Dehnstoff- oder Bimetallelement. Das Dehnstoffelement besteht aus einer speziellen Paste, die sich bei Erwärmung ausdehnt. Dabei handelt es sich um eine Wachsmischung, Öl oder Hartparaffin.
Bimetall Thermostate für Duschen bestehen aus einem Bimetallstreifen, der sich in Abhängigkeit der Temperatur ausdehnt oder zusammenzieht. Der Bimetallstreifen setzt sich aus 2 miteinander verbundenen Metallstreifen zusammen, die sich bei Wärme unterschiedlich stark ausdehnen. Durch den ungleichen Wärmeausdehnungs-Koeffizienten krümmt sich der Bimetallstreifen bei Erwärmung. Die Biegung geht wieder zurück, wenn der Streifen abgekühlt ist. Die Bewegung des Bimetallstreifens bewirkt eine mechanische Regelung des Warm- und Kaltwasseranteils in der Kartusche.
Thermostat Produkte von Flühs
Thermostat Produkte von Flühs sind z.B. die Thermostar Ventile für Duschanwendungen. Sie bieten über ihre lange Lebensdauer hinweg höchste Reaktionsgeschwindigkeit und Regelgenauigkeit.
Die Thermostar Ventile von Flühs heben sich durch die konsequente Verwendung hochwertiger Präzisionsdrehteile aus hochlegiertem Messing vom Wettbewerb ab. Sie verfügen über eine ausgezeichnete Verschleiß-, Verkalkungs- und Verschmutzungsbeständigkeit. Im Gegensatz zu verbreiteten Kunststoff-Alternativen verformt sich Messing im Laufe der Jahre nicht und stellt eine stabile Qualität über alle Lebenszyklen hinweg sicher.
Unsere Thermostar Ventile gewährleisten eine präzise und konstante Temperaturregelung. Sie stellen eine konstante Wassertemperatur bei höchsten Reaktionsgeschwindigkeiten dank einer speziellen Strömungsleithülse sicher. Der patentierte Differenzialantrieb in der Steuereinheit verhindert eine Selbstbetätigung des Thermostatventils, die ggf. durch Druckschwankungen in der Leitung hervorgerufen wird. Die patentierte Notsteuerung von Flühs ermöglicht eine grobe manuelle Steuerung der Temperatur, selbst wenn das Thermostatelement ausfällt.
Eine kombinierte Lösung ist THEBOX von Flühs. Diese elektronische Mischereinheit kombiniert eine Flühs Thermostar-Kartusche zur Temperaturregelung mit einem Flühs Lifetime und einem Flühs Motion, sodass das Umstellen auf mehrere Wasserwege möglich ist. THEBOX verfügt über eine offene Software-Schnittstelle, die eine individuelle Gestaltung der Benutzeroberfläche, präzise und stabile Temperaturregelung sowie einen vollständig einstellbaren Durchfluss ermöglicht.
Die Flühs Thermostatventile erfüllen selbstverständlich die Anforderungen der Norm DIN EN 1111 (Sanitärarmaturen - Thermostatische Mischer).
Was sind die Vorteile eines Thermostats?
Die Hauptvorteile eines Thermostats für Heizungen und für Duschen sind die Verbesserung des Wohnkomforts und die einfache Bedienung. Duschthermostate bieten zusätzlich den Vorteil eines effektiven Verbrühschutzes. Digitale Heizkörper Thermostate zeichnen sich durch ihre exakte Programmierbarkeit aus.
Die präzise Temperaturregelung eines Thermostats verbessert den allgemeinen Wohnkomfort. In Dusch- und Wannenarmaturen halten Thermostate die eingestellte Temperatur und gleichen Druckschwankungen in der Leitung aus. Thermostate in Heizungen sorgen für konstante, angenehme Temperaturen in allen Räumen.
Ein praktischer Vorteil von mechanischen Thermostaten für Heizungen ist, dass sie ohne Strom auskommen. Mechanische Thermostate für Heizungen sind robust, langlebig und wirtschaftlich in der Anschaffung, während digitale Thermostate eine sehr präzise Regelung ermöglichen.
Digitale und smarte Thermostate lassen sich bequem über Touchdisplays oder per Sprachsteuerung steuern. Auf diese Weise lassen sich für Heizungsthermostate individuelle Zeitpläne erstellen, die festlegen, zu welchen Zeiten welche Temperatur im Gebäude herrscht. Mit Heimassistenten ist es möglich, das Thermostat per Sprache ein- und auszuschalten und die Temperatur zu ändern. Insbesondere digitale oder smarte Thermostate für Heizungen verbessern durch ihre hohe Anpassbarkeit an das Nutzerverhalten die Energieeffizienz und tragen so dazu bei, die Energiekosten des Gebäudes zu senken.
Thermostate für Sanitärarmaturen stellen einen effektiven Verbrühschutz dar. Sobald die Temperatur am Thermostat eingestellt wurde, wird diese konstant gehalten. Bei einem Ausfall des Kaltwassers wird das Thermostatventil mechanisch innerhalb kürzester Zeit komplett geschlossen. Somit werden Verbrühungen vorgebeugt.
Thermostate werden in verschiedenen Umgebungen eingesetzt, in denen eine genaue Temperaturregelung relevant ist.
Wo werden Thermostate verwendet?
Thermostate werden in allen Häusern und Wohnungen z.B. in Heizungen oder Badarmaturen verwendet.
In Heizungen werden Thermostate verwendet, um die Temperatur in einzelnen Räumen zu regulieren. Thermostatventile steuern den Volumenstrom vom erwärmten Wasser der Wärmequelle und dem Rücklaufwasser zur Regelung der Temperatur des Heizungswassers.
In Badarmaturen wie z.B. Dusch- und Wannenarmaturen werden Thermostate zur Warmwasserbereitung verwendet. Thermostate sorgen in diesem Fall für eine angenehme, konstante Wassertemperatur und für den Ausgleich von Druckschwankungen in der Leitung.
Thermostate werden neben gebäudetechnischen Anwendungen wie Heizungen oder Badarmaturen auch in Kühlkreisläufen verwendet. Z.B. regelt ein Thermostat in einem Auto die Temperatur der Kühlflüssigkeiten, um Überhitzung zu vermeiden.
Die Einstellung von Thermostaten für die Heizung erfolgt auf Grundlage der gewünschten Raumtemperatur und den Gegebenheiten im Raum. Thermostate für Sanitärarmaturen sind vorkalibriert, lassen sich allerdings auch individuell einstellen.
Wie kann man das Thermostat richtig einstellen?
Wie man das Thermostat richtig einstellen kann, hängt von der Art des Thermostats ab. Bei manuellen Thermostaten für Heizungen wird beispielsweise eine Stufe zwischen 1-5 ausgewählt. Thermostate für Duschen sind häufig auf 38 °C vorkalibriert, wobei Installateure diese Temperatur auf Wunsch umstellen.
Beim Einstellen des Thermostats der Heizung ist darauf zu achten, dass keine Energie verschwendet wird und die richtige Temperatur für jeden Raum eingestellt ist.
In verschiedenen Räumen gibt es verschiedene ideale Temperaturen, die mithilfe eines Thermostats einstellbar sind. In Wohn- und Arbeitszimmern beträgt die ideale Temperatur 20 °C bis 22 °C. Die Idealtemperatur für Badezimmer beträgt 24 °C bis 26 °C, wohingegen im Schlafzimmer 16 °C bis 18 °C ideal sind.
Ein häufiger Fehler bei der Nutzung von Heizungsthermostaten ist es, den Regler auf die höchste Stufe zu stellen, in der Annahme, dass sich der Raum dadurch schneller aufheizt. Tatsächlich ist das nicht der Fall. Wird beispielsweise der Thermostatkopf auf die 3 gedreht, wird die Zieltemperatur von 20 °C genauso schnell erreicht, als wenn der Thermostatkopf auf 5 gestellt wird. Bei Stufe 5 wird eine Zieltemperatur von 28 °C eingestellt. Dabei wird Heizenergie verschwendet, was höhere Energiekosten zur Folge hat.
Die richtige Einstellung eines Thermostats in Sanitärarmaturen ist entweder präzise durch digitale Anwendungen möglich oder manuell über Bedienelemente des Thermostatventils. Thermostatventile werden vom Hersteller vorkalibriert. Die Endkalibrierung führt der Installateur des Thermostatventils vor Ort durch. Am Griff der Armatur befindet sich z.B. eine Markierung, die eine Wassertemperatur von 38 °C anzeigt. Wird die gewünschte Temperatur trotz der Einstellung nicht erreicht, ist es notwendig, das Thermostat neu zu kalibrieren. Dazu wird der Griff der Temperaturregelung entfernt, sodass die Thermostatkartusche sichtbar wird. Bei Drehung an der Kartusche ändert sich die Wasserauslauftemperatur, die sich mit einem Thermometer nachmessen lässt. Ist die gewünschte Temperatur erreicht, wird der Griff wieder montiert.
Reagiert ein Thermostat nicht mehr auf die eingestellten Temperaturen, ist es in den meisten Fällen notwendig, es zu wechseln oder zu säubern.
