Was ist ein Wärmetauscher?
Ein Wärmetauscher – auch Wärmeaustauscher oder Wärmeübertrager genannt – ist ein Gerät, das der Erwärmung, Abkühlung, Kondensation oder Verdampfung von Stoffen unterschiedlicher Temperaturen dient. Dazu wird die Wärmeenergie von einem flüssigen oder gasförmigen Medium auf ein anderes zu übertragen – immer vom Medium mit der höheren Temperatur zum Medium mit niedrigerem Temperaturniveau.
Zwei Beispiele:
- Heizkessel verfügen über wasserdurchströmte Heizflächen, die als Wärmetauscher dienen. Sie übertragen die vom Brenner erzeugte Wärme an das Wasser im Heizkreislauf.
- Wärmetauscher in einer zentralen Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung hingegen übertragen die Heizwärme, die mit der Abluft abgeführt wird, wieder auf die frische Zuluft, sodass diese vorgewärmt in den Raum einströmt.
Wärmetauscher: Welche Arten gibt es?
Wärmetauscher können nach mehreren Kriterien unterschieden werden – zum Beispiel danach, wie die Wärmeübertragung erfolgt. Hier sind drei Prinzipien zu nennen:
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Art der Wärmeübertragung |
Erklärung |
Anwendungsbeispiele |
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Direkte Wärmeübertragung (Mischwärmeübertrager) |
Zwei Stoffe in verschiedenen Temperaturen werden direkt in Berührung gebracht und vermischt. |
Nasskühlturm, Zwischenkühlung in Walzwerken |
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Indirekte Wärmeübertragung (Rekuperator) |
Die Stoffströme werden nicht vermischt, sondern sind durch eine wärmedurchlässige Wand räumlich voneinander getrennt. |
Autokühler, Heizungsanlagen |
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Halbindirekte Wärmeübertragung (Regenerator) |
Die Stoffe werden zeitversetzt mit dem Wärmespeicher in Kontakt gebracht, um so thermische Energie vom heißeren auf das kältere Medium zu übertragen. |
Wärmerad (Rotationswärmeübertrager), Winderhitzer in Hochöfen |
Außer nach der Art der Wärmeübertragung, sind Wärmetauscher auch nach der Führung der Stoffströme unterscheidbar:
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Geometrische Führung der Stoffströme |
Erklärung |
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Gegenstrom |
Stoffe werden in entgegengesetzte Richtungen aneinander vorbeigeleitet; im Idealfall werden die Temperaturen der Stoffe vollständig ausgetauscht |
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Gleichstrom |
Stoffe werden in die gleiche Richtung geleitet; die Temperaturen der Stoffe werden angeglichen |
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Kreuzstrom |
Ströme von wärmegebendem und wärmeempfangendem Stoff kreuzen sich; Temperaturen der Stoffe werden weder komplett ausgetauscht noch vollständig angeglichen, das Ergebnis liegt dazwischen |
Meistens werden die Grundformen miteinander kombiniert, um die Vorteile aller Strömungsführungen zu nutzen.
Wozu einen Wärmetauscher einbauen, was sind die Vorteile?
Es gibt zwei Hauptgründe, warum sich Wärmetauscher lohnen: Zum einen kann dadurch die Umwelt geschützt und zum anderen der Geldbeutel geschont werden. Denn Wärmetauscher setzen die Wärme, die sonst ungenutzt verloren gehen würde, sinnvoll ein. Dadurch können der Verbrauch von Rohstoffen wie Gas, Strom oder Öl und der CO2-Ausstoß verringert werden.
Eigenheimbesitzer, deren Heizungsanlage noch ohne Wärmeaustauscher laufen, sollten deshalb eine Nachrüstung in Erwägung ziehen. Ein nachträglicher Einbau ist in einem gut funktionierenden Heizsystem möglich und die Kosten für die Anschaffung egalisieren sich schnell durch die Einsparungen bei den Heizkosten.
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