Wärmetauscher für die Heizung: Funktion und Einsatz
Wärmetauscher (auch Wärmeübertrager) sind technische Geräte, die thermische Energie von einem Stoff auf einen anderen übertragen. Unabhängig vom jeweiligen Aggregatzustand (gasförmig oder flüssig) kommen beide Medien dabei nicht miteinander in Kontakt. Die Geräte sind Bestandteil einer jeden Heizungsanlage und erforderlich, um Wasser oder Luft zu erhitzen.
Ein Wärmetauscher hat die Aufgabe, thermische Energie (Wärme) von einem Stoff auf einen anderen zu übertragen. Ganz einfach funktioniert das mit einem Rohr, das warmes Heizungswasser durch einen Trinkwasserspeicher leitet. Das Heizungswasser gibt dabei Wärme ab, wobei seine Temperatur sinkt. Zeitgleich nimmt das Trinkwasser thermische Energie auf. Es erwärmt sich und kann anschließend im Haus verbraucht werden. Wie gut die Wärmeübertragung funktioniert, hängt dabei unter anderem vom Material der Bauteile ab. Günstig sind gut leitende Metalle, wie Kupfer, Aluminium oder Edelstahl. Relevant ist darüber hinaus auch die Wärmetauscherfläche (im Beispiel die Oberfläche des Rohrs). Je größer diese ist, umso mehr Wärme lässt sich in der gleichen Zeit übertragen.
Einen großen Einfluss auf die Leistung der Wärmeübertrager hat auch die Strömungsrichtung der verschiedenen Medien. So arbeiten die Geräte am besten, wenn Wärmespender und Wärmeempfänger in gegenläufigen Fließrichtungen aneinander vorbeiströmen. Experten sprechen dabei von Gegenstromwärmeübertragern. Neben diesen gibt es auch Kreuz- und Gleichstromwärmeübertrager, die bei sonst gleichen Parametern weniger Wärme übertragen.
Abhängig vom Aufbau der Wärmetauscher unterscheiden Experten verschiedene Arten der Geräte. Neben den bereits beschriebenen Rohrschlangen-Wärmeübertragern kommen in der Heizungstechnik überwiegend Plattenwärmetauscher zum Einsatz. Diese bestehen aus zahlreichen übereinander angeordneten Platten, zwischen denen flache Kanäle bestehen. Im Betrieb strömen Wärmespender und Wärmeempfänger jeweils durch benachbarte Kanäle, wobei thermische Energie vom wärmeren auf den kühleren Stoff übergeht. Die Wärmeübertrager sind kompakt, effizient und in verschiedensten Leistungsbereichen erhältlich.
Geht es darum, der Luft Wärme zu entziehen oder die Luft zu erhitzen, kommen auch Luft-Wasser-Wärmetauscher zum Einsatz. Dabei strömt Außen- oder Raumluft über feine, wasserführende Leitungen (Heiz- oder Kühlregister). Im Heizfall werden diese von heißem Heizungswasser durchströmt, das dabei Wärme an die vorbeiziehende Luft abgibt. Im Kühlfall fließt kaltes Wasser durch die Wärmeübertragerflächen. Das Medium entzieht der Luft Energie, sodass deren Temperatur sinkt.
Damit die Wärmetauscher ihre Aufgabe erfüllen, müssen sie zum gewünschten Einsatzort passen. Neben der richtigen Art kommt es dabei vor allem auch auf die passende Größe der Wärmeübertragungsflächen an. Dabei gilt: Je mehr die Geräte leisten müssen, umso größer ist auch die Übertragerfläche zu wählen. Wichtig ist außerdem, dass Materialien und Konstruktionen für die eingesetzten Medien, deren chemische Zusammensetzung und Temperaturen geeignet sind.
Wärmetauscher kommen in unterschiedlichsten Bereichen zum Einsatz. So übertragen sie zum Beispiel die Heizwärme eines Kessels auf das Heizungswasser. Sie sitzen als sogenannte Wassertaschen in Kaminen oder übertragen thermische Energie einer Solaranlage auf das Heizungswasser. Typisch ist der Einsatz darüber hinaus auch in Warmwasserbereitern oder Frischwasserstationen, in denen Wärmeübertrager thermische Energie vom Heizungswasser auf das Trinkwasser übertragen. Für sinkende Heizkosten sorgen die Bauteile außerdem in modernen Brennwertheizungen . Hier führen sie die Abgase der Verbrennung am kalten Rücklaufwasser vorbei. Das Heizungswasser nimmt dabei Energie auf, die sonst ungenutzt über den Schornstein verschwinden würde.
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Wärmetauscher für die Heizung:
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