Im Anlagenbau kommen häufig Vorwärmaggregate zum Einsatz, die elektrische in thermische Energie umwandeln, beispielsweise um Flüssigkeiten bzw. Stoffströme zu erhitzen. Eine solche Funktion erfüllt ein elektrischer Durchlauferhitzer (DLE) oder Durchlaufwasserheizer (DWH), dessen Wirkprinzip am Beispiel des Mediums Kühl- / Frischwasser in diesem Artikel umrissen werden soll.
Durch den Wasseranschluss des strombetriebenen Durchlauferhitzers und das anschließende Sieb gelangt das kalte Leitungswasser zum Mengenregler, der einen gleichmäßigen Volumenstrom für eine konstante Erhöhung der Wassertemperatur gewährleisten soll, indem er eventuelle Druckunterschiede im Leitungsnetz ausgleicht. Das Wasser durchfließt danach eine Venturi-Düse, so dass sich ein Druckgefälle in zwei durch eine Membran getrennten Kammern im Wasserschalter aufbaut. Dieser Differenzdruck ist umso höher, je größer die Fließgeschwindigkeit des eintretenden Wassers ist. Dadurch wird rein mechanisch ein Strömungsschalter angesprochen, der je nach Wasserdurchflussmenge den daneben installierten Heizblock aktiviert, der zum Zwecke einer möglichst großen Wärmeübertragungsfläche aus mehreren Heizwendeln besteht, und gleichzeitig in Abhängigkeit des Volumenstroms auch die Geräteleistung steuert.
An den Heizwendeln wird das durchfließende Wasser nun erwärmt, welches das Aggregat durch den austretenden Warmwasseranschluss abschließend wieder verlässt. Wird dieses Entnahmeventil geschlossen, so wird durch den Strömungsschalter auch der Stromkreis und damit die Durchlauferhitzung unterbrochen, da die Druckdifferenz im Wasserschalter wieder abnimmt und die Membran infolge des ausbleibenden ausreichend hohen Wasserdurchgangs somit den Strömungsschalter nicht mehr betätigt.
Außer Durchlauferhitzern beinhalten die eingangs erwähnten Vorwärmaggregate optional auch die zugehörigen Umwälzpumpen und Schaltschränke. Trotz kurzer Leitungswege und damit geringer Wärme- bzw. Leitungsverluste hat ein elektrischer Durchlaufwasserheizer infolge seines relativ hohen Primärenergieverbrauchs mit zwischen 30 und 40% einen vergleichsweise niedrigen (Gesamt-)Wirkungsgrad. Neben Frisch- oder technischem Wasser (Deionat) kommen jedoch auch weitere Betriebsstoffe zur Anwendung wie zum Beispiel Öle, Schmiermittel (Aufbereitung bzw. Vorwärmung für die Turbinen) oder andere Emulsionen. Der Betriebsdruck im industriellen Umfeld reicht bis ca. 10 bar (Hochdrucksysteme), die Betriebstemperatur bis etwa 150 °C. Zur bedarfsgerechten und kontinuierlichen Erwärmung des gewählten Durchflussmediums benötigt ein elektronischer Durchlaufwasserheizer eine hohe Wärmeleistung.
Die üblicherweise in Kilowatt angegebene Geräteleistung eines Durchlauferhitzers, der aufgrund der hohen Leistungsaufnahme an das Stark- bzw. Drehstromnetz angeschlossen ist, ist abhängig von der jeweils gewählten Stufe am Leistungsschalter sowie von der zugeführten Frischwassermenge. Im verfahrenstechnischen Kraftwerksanlagenbereich kommen jedoch auch Aggregate mit einer installierten Nennleistung von ≥ 1 MW el nach dem Durchflussprinzip zum Einsatz. Weitere Betriebsparameter sind die Vorlauf- und die Rücklauftemperatur am Ein- und Austrittsventil. Da ein Durchlauferhitzer im Gegensatz zum herkömmlichen Warmwasserboiler über keinen gesonderten Wasserspeicher verfügt, treten somit auch keine Wärme- bzw. Energieverluste auf. Die Wärmeübertragung an das eintretende kalte Wasser erfolgt gemäß der obigen Ausführungen durch einen sogenanten Wärmetauscher, der im nächsten Artikel vorgestellt werden soll.