HEA - Fachgemeinschaft für effiziente Energieanwendung e.V.

4.2 Kochzonen

• 4.2.1 Glaskeramikkochfläche
• 4.2.2 Aufbau von Kochzonen
• 4.2.3 Beheizungsarten von Kochzonen
• 4.2.3.1 Strahlungsbeheizung
• 4.2.3.2 Induktionsbeheizung
• 4.2.4 Bauformen und Leistungen von Kochzonen

Kochzonen sind die durch Dekor gekennzeichneten Stellen von Kochfeldern, die von darunterliegenden Heizelementen beheizt werden.

Bild: Aufbau des Kochfeldes

4.2.1 Glaskeramikkochfläche

Die Oberseite eines Kochfeldes besteht aus einer etwa 4 mm dicken, wärmestrahlungsdurchlässigen Glaskeramikkochfläche, die in den Farben schwarz oder weiß angeboten wird. Die Herstellung erfolgt in mehreren Schritten und erreicht, dass die Glaskeramikkochfläche

• extrem temperaturstabil ist, d.h. sie übersteht abrupte Temperaturwechsel mit bis zu 650 K Temperaturunterschied unbeschadet.
• thermisch – durch das Heizelement – bis 580 °C belastbar ist.
• hohe Temperaturunterschiedsfestigkeit zwischen heißer Kochzone und kaltem Kochflächenrand besitzt.
• robust gegenüber haushaltsüblichen Belastungen ist.
  Die Bruchfestigkeit wird durch den Topffalltest nach EN 60335 Teil 2/6 überprüft, bei der ein 1,8 kg schwerer Normtopf aus 15 cm Höhe je zehnmal auf die heißen und kalten Kochzonen fällt.
• eine geringe Wärmequerleitung hat.

Normale mechanische Belastungen wie sie in der täglichen Kochpraxis auftreten, können der Glaskeramikkochfläche nichts anhaben. Lediglich harte punktartige Schlag- oder Stoßbelastungen, z.B. durch herabfallende Gegenstände, können u. U. die Glaskeramikkochfläche zerstören. Glaskeramikkochflächen bieten durch ihre glatte Oberfläche eine zusätzliche Arbeitsfläche, die leicht zu reinigen ist.

4.2.2 Aufbau von Kochzonen

Zwischen Glaskeramikkochfläche und Beheizung ist bei den meisten Modellen ein Überhitzungsschutz eingebaut, der die Kochzone vor Überhitzung schützt. Er ist auf eine Oberflächentemperatur von bis zu 600 °C eingestellt. Versagt der Temperaturregler und tritt dadurch eine übermäßige Temperaturbelastung über einen längeren Zeitraum auf, kann das zu einem Thermobruch der Glaskeramikkochfläche führen. Bei Kochzonen ohne Stabausdehnungsregler wird die Temperaturbegrenzung durch Elektronik gesteuert.

Wird für eine Verkürzung der Ankochzeit eine Erhöhung der Glaskeramiktemperatur herbeigeführt, kommt es zu einer Verkürzung der Lebensdauer der Glaskeramikkochfläche.

Den Abschluss des Kochfeldes nach unten bildet ein Blechgehäuse, das alle Bauteile zum einfacheren Einbau fest miteinander verbindet. Glasplatte und Rahmen können teilweise von oben abgenommen werden, um einen schnellen Zugriff im Servicefall zu den darunter liegenden Heizelementen zu ermöglichen. Zur Beheizung werden verschiedene Arten von Heizkörpern eingesetzt.

Die Restwärme-/Heißanzeige informiert den Benutzer darüber, dass eine Kochzone noch heiß ist. In der einfachen Ausführung leuchtet eine Glimmlampe, bis die Kochzone auf ca. 60 °C abgekühlt ist. Bei Kochfeldern mit digitaler Restwärme-/Heißanzeige wird diese zeitgesteuert oder temperaturgeregelt in ein, zwei (z.B. „H“ = starke, noch nutzbare Wärme/„h“ nicht mehr nutzbare Wärme, aber Vorsicht ist noch geboten) oder in drei Stufen durch eine Glimmlampe oder Leuchtsymbole angezeigt.

4.2.3 Beheizungsarten für Kochzonen

Kochzonen können mit verschiedenen Beheizungsarten ausgestattet sein. Die jeweiligen Strahlungsheizkörper werden über flexible Federelemente an die Glaskeramikkochfläche gedrückt. Die Heizkörper sind einzeln austauschbar. Für die einzelnen Kochzonen gibt es bisher keine Norm, die eine Zuordnung von Durchmesser und Heizleistung oder eine Einteilung in Normal- und Blitzkochzonen festlegt.

Ein Überhitzungsschutz für die Glaskeramik begrenzt das Leistungsangebot für die jeweilige Kochzone. Eine Erhöhung der Leistung führt daher zu keiner nennenswerten Verkürzung der Ankochdauer, da die höhere Leistung zur Vermeidung von Überhitzung getaktet werden müsste.

4.2.3.1 Strahlungsbeheizung mit Heizwendel

Strahlungsheizkörper erreichen ihre Glühtemperatur von ca. 1000 °C nach 6 bis 10 Sekunden und leuchten dann gut sichtbar dunkelrot durch die Glaskeramikkochfläche hindurch. Die Wärmeübertragung vom Heizkörper zur Kochzone erfolgt vorwiegend durch vertikale Wärmestrahlung. Da ein Teil der Strahlung vom Glasmaterial aufgenommen (absorbiert) wird, erfolgt die Wärmeübertragung zum Kochgeschirr durch Wärmestrahlung und -leitung.

Bild: Strahlungsheizkörper mit Heizwendel, Strahlungsheizkörper mit Heizband

Die Strahlungsbeheizung mit Heizwendel besteht aus 1 bis 3 freistrahlenden, gewendelten Heizleitern, die ringförmig auf eine keramische oder fasermattenartige Isoliermasse genagelt oder mit Krampen befestigt werden. Das Ganze wird in einen ca. 3 cm hohen Blechteller eingebaut und mit einem Isolierring versehen.

Bild: Aufbau des Strahlungsheizkörper mit Heizwendel

Strahlungsbeheizung mit Heizband

Strahlungsheizkörper mit Heizband (HiLight) unterscheiden sich lediglich im Aufbau des Heizelementes vom Heizkörper mit Heizwendel. Das Heizelement besteht aus einem freistrahlenden ca. 0,07 mm dicken und 4 mm hohen gewellten Heizband. Dieses Heizband wird aufrecht mit kleinen, senkrecht nach unten stehenden Blechfüßchen direkt in die ca. 3 cm hohe Isoliermasse (Wärmedämmung) im Blechteller verankert. Die Wärmedämmung ist dicker, die Wärmeverluste verringern sich dadurch. Da die Aufglühzeit direkt mit der Dicke des Heizleiters zusammenhängt, glühen diese Bandheizkörper bereits nach 3 Sekunden auf und sind dann rotglühend sichtbar.

Bild: Aufbau des Strahlungsheizkörpers mit Heizband

Bild: Strahlungsheizkörper mit Heizband, Zweikreis-Strahlungsheizkörper mit Heizband

Halogenbeheizung (Infrarotstrahler)

Halogenbeheizte Kochfelder bzw. Kochfelder mit Kombinationen aus strahlungs- und halogenbeheizten Kochzonen haben mit 1,5 % im Jahr 2007 nur noch einen sehr geringen Marktanteil.

Bei der Halogenbeheizung befindet sich ein dünner, z. T. gewendelter, Wolframdraht in einem Quarz-Glaszylinder, der mit einem Edelgasgemisch gefüllt ist (Halogengasgemisch mit 0,03 %igem Anteil Bromid und Jodid). Durch den Einsatz des Gasgemischs kann der Wolframdraht Temperaturen von bis zu 2180 °C erreichen. Die Wärmeübertragung erfolgt vorwiegend durch Wärmestrahlung an das Kochgeschirr. Nur ein Teil der Wärmestrahlen wird dabei vom Glasmaterial aufgenommen und durch Kontakt an das Kochgeschirr weitergeleitet. Da die Halogenbeheizung von Beginn an sichtbares Licht erzeugt, sind diese Kochstellen nach dem Einschalten sofort und sehr hellrot erkennbar.

Bild: Strahlungsheizkörper mit Halogenstrahler und Heizwendel

Stabförmige Halogenheizelemente werden in einen 3 cm hohen, mit keramischem oder fasermattenartigem Isoliermaterial ausgelegten Blechteller befestigt und mit einer Strahlungsbeheizung durch Heizwendel/Heizband kombiniert. Reine Halogenbeheizungen sind auf dem Markt nicht mehr vertreten.

Strahlungsbeheizung mit Rohrheizkörper für Grillflächen und Bratzonen

Unter der Glaskeramik ist ein schlangenlinienförmig gewendelter, gut regulierbarer Rohrheizkörper mit einer Leistung von ca. 1500 Watt (je nach Ø) angebracht, der von Isoliermaterial umgeben ist. Im Betrieb erreicht er Oberflächentemperaturen von 800 bis 900 °C und ist dunkelrot glühend unter der Glaskeramik hindurch sichtbar. Die Wärmeübertragung erfolgt durch Infrarotstrahlung. Durch Rohrheizkörper beheizte Zonen können als Grill- oder Bratfläche verwendet werden und ermöglichen das Grillen ohne Zugabe von Fett. Zusätzlich entstehen keine gesundheitsgefährdenden Stoffe, da kein Fett auf den Grillheizkörper tropfen kann. Diese Beheizungsart wird in Kochfelder von 30 cm Breite eingebaut.

4.2.3.2 Induktionsbeheizung

Seit 1984 werden auf dem deutschen Haushaltsgerätemarkt Kochfelder mit Induktionstechnik angeboten. Der Marktanteil an Induktionskochfeldern betrug im Jahr 2007 12,1 % mit steigender Tendenz.

Die Induktionskochfelder ähneln im ausgeschalteten Zustand optisch den Kochzonen mit Strahlungsbeheizung, funktionieren aber nach einem völlig anderen Prinzip. Nach dem Einschalten sieht man weder einen Heizkörper unter der Glaskeramikkochfläche glühen, noch wird die entsprechende Kochzone warm. Die Wärme wird erst beim Aufsetzen eines geeigneten Kochgeschirrs direkt im Topfboden erzeugt.

Die Kochzone wird nur durch die Rückwärme des Kochgeschirrs erwärmt und somit bleibt die Oberflächentemperatur der Glaskeramikkochfläche niedrig. Das System ist reaktionsschnell, für eine schonende Nahrungszubereitung feinstufig regulierbar, da durch die zielgenaue Energieumwandlung kürzere Ankochzeiten bei gleichbleibenden Fortkochzeiten entstehen.

Bild: Aufbau einer Induktionskochstelle

Bei der Induktionsbeheizung wird unter der Glaskeramikkochfläche, die lediglich als Standfläche für das Kochgeschirr dient, eine flache Kupferspule mit dem Durchmesser der Kochstelle angebracht. Ein Umrichter erzeugt in der Spule einen Wechselstrom von 20 bis 60 Kilohertz (kHz) und dadurch ein magnetisches Wechselfeld. Wird ein Kochgeschirr, dessen Boden aus elektrisch leitfähigem, magnetischem Material besteht, auf die Kochzone gestellt, wird in den Geschirrboden wieder ein Strom induziert. Dieser Strom fließt nur auf der Unterseite des Geschirrbodens und erwärmt diesen. Wenn die Kochzone eingeschaltet wird, so wird der Umrichter nur sehr kurz in Betrieb genommen, damit die Elektronik erfassen kann, ob ein geeignetes Kochgeschirr auf der Kochzone steht. Ist dies nicht der Fall oder wird während des Kochvorgangs das Kochgeschirr von der Kochstelle entfernt, so bleibt der Umrichter die überwiegende Zeit aus.

Bild: Funktionsschema einer Induktions-Kochstelle

Mit einem Temperaturfühler unter der Glaskeramikkochfläche wird die Kochzonentemperatur gemessen. Dadurch kann in der Regel eine Überhitzung des Kochgeschirrs beim Leerkochen vermieden werden. Kochgeschirr mit einer Aussparung in der Bodenmitte verschlechtert den Kontakt zum Temperaturfühler und wird daher weniger gut geschützt. Die Bauteile des Umrichters sind sehr temperaturempfindlich. Daher sind die Umrichter mit Temperatursensoren ausgestattet, die diesen bei zu hohen Temperaturen abschalten. Damit dies im normalen Gebrauch nicht auftritt, haben alle Kochfelder einen Lüfter. Beim Einbau des Kochfeldes ist daher insbesondere auf die Einbauhinweise der Hersteller in Bezug auf die Luftein- und -auslassöffnungen zu achten.

Im Normalbetrieb können alle Kochstellen unabhängig von den anderen betrieben werden. Um eine Leistungserhöhung für verschiedene Kochzonen zu ermöglichen, sind die Kochfelder fast aller Hersteller mit einer Power- oder Boosterstufe ausgestattet.

Wird die Powerstufe gewählt, so erhöht sich die Leistung z. B. einer 21 cm großen Kochzone von 2300 W auf bis zu 3700 W, bei einer 18 cm Kochzone z.B. auf bis zu 2900 W. Da einige Kochfelder nur über insgesamt zwei Umrichter, also einen Umrichter für je zwei Kochzonen verfügen, muss deshalb die Leistung einer anderen Kochzone reduziert werden. Die Gesamtleistung des Umrichters wird dann zwischen zwei Kochzonen aufgeteilt. Einige Hersteller teilen bei der Powerstufe die Leistung zwischen beiden in einem festen Verhältnis auf. Wird für eine Kochzone die Powerstufe gewählt, bleibt die andere Kochzone aus. Die Nutzung der Powerstufe ist auf wenige Minuten begrenzt. Sobald die Powerstufe außer Betrieb ist, steht jeder der Kochstellen wieder die normale Leistung zur Verfügung.

Um mit diesem System kochen zu können, wird Kochgeschirr benötigt, das elektrisch leitend und magnetisierbar ist bzw. einen magnetisierbaren Topfboden z.B. aus Stahlemail oder Gusseisen besitzt. Grundsätzlich gilt: Aluminium, Kupfer, Glas, Glaskeramik sowie Edelstahl sind ungeeignete Werkstoffe für Induktionskochgeschirr. Auf dem Markt existieren jedoch für Induktion geeignete Edelstahltöpfe, die eine spezielle Topfbodenzusammensetzung aufweisen und dadurch magnetisierbar sind.

Ob Kochgeschirr für das Induktionskochen geeignet ist, kann durch einen Magneten festgestellt werden. Wird er vom Boden des Kochgeschirrs angezogen, ist dieses grundsätzlich geeignet. Sie sind meist als „induktionsfähig“ gekennzeichnet, ein unabhängiges Prüfsiegel existiert jedoch nicht.

Der Durchmesser des Geschirrbodens kann etwas kleiner als die Kochzone sein, da die Wärme im Geschirr entsteht. Die Leistungsaufnahme wird dadurch nicht beeinträchtigt und es entstehen keine Verluste durch nicht genutzte Heizflächen. Auch ein Luftspalt, wie er bei unebenen Topfböden zwischen Kochzone und Geschirrboden entstehen kann, hat keinen nennenswerten Einfluss auf die Funktion.

4.2.4 Bauformen und Leistungen von Kochzonen

Strahlungsbeheizungen gibt es in der Einkreis-, Zweikreis-, Dreikreis- oder Bräter-/Mehrzweck-Version. Zweikreis- und Dreikreisheizkörper lassen sich wahlweise mit kleinem, ggf. mittlerem oder größerem Durchmesser benutzen. Dadurch wird eine optimale Anpassung an die unterschiedlichen Durchmesser des Kochgeschirrs ermöglicht.

Bei der Bräter-/Mehrzweckzone können dem runden Strahlungsheizkörper bei Bedarf ein oder zwei Strahlungsheizkörper zugeschaltet werden, so dass sich eine ovale oder rechteckige Kochzone für entsprechendes Geschirr ergibt.

Einzelne Kochzonen verfügen über einen zuschaltbaren Heizkörper, der von der Form und Lage den Abstand zu der nächsten Kochzone überbrückt. Im Zusammenspiel mit der nächstliegenden, separat schaltbaren Kochzone entsteht somit eine sehr große Kochzone.

Bild: Brückenheizkörper

Das Zuschalten weiterer Heizkreise erfolgt durch Überdrehen des Drehschalters über die Endstufe hinaus, durch zusätzliche Druck- oder Sensortasten auf dem Kochfeld bzw. in der Bedienblende oder automatisch durch Topfgrößenerkennung (s. Kapitel 4.5).

Im folgenden werden beispielhaft Kochzonengrößen und Heizleistungen von verschiedenen strahlungsbeheizten Kochzonen aufgeführt:

Einkreiskochzonen:

• 10 cm bis 23 cm
• 600 W bis 2300 W

Zweikreiskochzonen:

Veränderung im Durchmesser

innen

• 10 cm bis 18 cm
• 700 W bis 1700 W

außen

• 18 cm bis 28 cm
• 1500 W bis 2400 W

Dreikreiskochzone:

Innendurchmesser von

• 12 cm bis 14,5 cm
• Mitte von 17 cm bis 21 cm

Außendurchmesser von

• 21 cm bis 27 cm
• 700 W bis 2700 W

Bräterzonen:

Kochzone:

• 14,5 cm bis 17 cm
• 1200 W bis 1800 W

mit Bräterzone

• 24 cm bis 35 cm
• 2000 W bis 2600 W

Zweikreiskochzone plus zuschaltbarem Bräter

• 14,5 cm auf 20 cm auf 35 cm (Bräter)
• 900 W bis 2100 W

Brückenheizkörper:

• Leistung: 400 W
• Abmessung:
  18,5 cm x 5 cm
  18,5 cm x 41,5 cm (insgesamt)

Kochfelder mit mehr als 60 cm Breite können auch mit einer Warmhaltezone ausgestattet sein. Sie werden je nach Hersteller in unterschiedlichen Größen angeboten und meist mit Berührungstasten auf dem Kochfeld geschaltet.

Warmhaltezonen:

• Abmessungen:
  16 cm x 38 cm
  14 cm x 56,5 cm

Der Durchmesser und die Heizleistung der Induktionskochzonen sind nicht genormt und deshalb von Hersteller zu Hersteller unterschiedlich.

Beispiele für Durchmesser und Heizleistung von Induktionskochstellen:

Durchmesser:	Leistung:
14,5 cm	1400 W
15 cm	1400 W
16 cm	2000 W (Powerstufe)
18 cm	1800 W
21 cm	2200 W
28 cm	bis 2800 W (Powerstufe)
Bräterzone	2300 W

Durch die sogenannte Boostfunktion lässt sich die Leistung der jeweiligen Kochzonen zeitlich begrenzt um bis zu 50 % steigern.