So sorgt der Wärmetauscher für Energieeffizienz
Er verrichtet sein Werk im Verborgenen, aber ist wichtig für die Effizienz vieler Geräte: der Wärmetauscher. Er macht es möglich, Abwärme als Energiequelle zu nutzen. Gerade im Bereich der erneuerbaren Energien spielt das eine wichtige Rolle. Wir erklären, wie das im Detail abläuft und wo dieses Funktionsprinzip zum Einsatz kommt.
Energieeffizienz ist ein wichtiges Stichwort, wenn es um die Planung und den Bau von Gebäuden geht – das betrifft private Immobilien genauso wie gewerbliche Objekte. Neben der Bauweise und einer guten Isolierung spielen auch Heizung und die Lüftung eine wichtige Rolle beim Thema Effizienz. Eines der wichtigsten Bestandteile der Geräte ist der Wärmetauscher. Denn er sorgt dafür, dass Wärme nutzbar gemacht werden kann und das senkt den Energieverbrauch.
Lamellenwärmetauscher und Co.: So funktionieren sie
Aber was ist das überhaupt – ein Wärmetauscher? Form und Material sind unterschiedlich, aber die Hauptfunktion sieht grundlegend immer gleich aus: Er sorgt dafür, dass Wärme (thermische Energie also) von einem Medium auf ein anderes übertragen wird. Bei diesem Medium kann es sich um eine Flüssigkeit oder Gas handeln. Es kommt also zu einem Austausch zwischen (Heiz-)Medien – das eine ist das wärmespendende und das andere ist das wärmeempfangende Medium. Wärme wird dabei grundsätzlich vom wärmeren auf das kältere Medium übertragen.
Ein wichtiges Detail ist außerdem, dass die Wärmeübertragung stattfindet, ohne dass sich die zwei Stoffströme vermischen. Sie haben nicht einmal direkten Kontakt zueinander. Der Wärmetauscher wird stattdessen zum verbindenden Glied zwischen den Medien. Da diese voneinander getrennte Kreisläufe passieren, müssen sie nicht mal zwingend denselben Aggregationszustand haben. Ein Wärmetauscher arbeitet besonders wirksam, wenn die Trennwand zwischen den beiden Substanzen ausreichend Wärme durchlässt.
Prinzip Wärmerückgewinnung: Das bringt ein Wärmetauscher
Welchen Sinn hat es, dass ein Wärmetauscher in einem Gerät eingebaut ist? Das ist leicht erklärt: Es geht darum, Wärmeenergie zu nutzen, die andernfalls verloren gehen würde. Doch dazu muss sie übertragen werden. Hier kommt ein physikalisches Naturgesetz ins Spiel, das beinhaltet. Dass die Natur auf ein Gleichgewicht bzw. einen Ausgleich bestrebt ist. Das gilt auch für Wärme. Wenn beispielsweise kochendes und eiskaltes Wasser vermischt werden, ist das Resultat eine Temperatur im mittleren Bereich. Das kochende Wasser hat seine Energie abgegeben und damit das kalte Wasser erwärmt.
Beim Wärmetauscher findet der gleiche Prozess statt, mit dem Unterschied, dass die zwei Medien voneinander getrennt sind. Dieses Prinzip des Wärmeaustauschs kommt dann sowohl in der Klima- und in der Lüftungstechnik als auch in der Wärmepumpentechnik zum Einsatz. Der Wärmetauscher sorgt dafür, dass die Gesamtanlage effizienter wird.
Thermische Energie und ihr Weg durch die Wärmepumpe
Zunächst einmal zur Wärmepumpe, die kostenlose Umweltenergie – Umgebungsluft, Erdwärme oder das Grundwasser – nutzt, um Heizwärme oder Warmwasser für Gebäude zu erzeugen. Eine Luft-Wasser-Wärmepumpe bringt Wärme, die in der Umgebungsluft enthalten ist, dank eines ausgefeilten Prozesses, zum Heizkörper in jedem Raum des Hauses. Und diese Rolle spielt dabei der Wärmetauscher: Zu ihm wird die vom Ventilator angesaugte Luft geleitet. In ihm zirkuliert ein Kältemittel. Der Wärmetauscher sorgt dafür, dass die Wärme aus der Luft auf das Kältemittel übertragen wird und somit den weiteren Prozess innerhalb der Pumpe durchlaufen kann.
So wirkt der Wärmetauscher im Lüftungsgerät
In der Lüftungstechnik sieht die Funktion beim Wärmetauscher etwas anders aus. Bei der reinen Wohnungslüftung besteht das Gerät aus Ventilatoren und einem Luftverteilsystem. Wenn aber die Wärmerückgewinnung ins Spiel kommt, ist der Wärmetauscher das Herzstück der Lüftungsanlage. In der abgesaugten Luft steckt Energie, die zurückgewonnen wird. Dadurch kann ein hoher Anteil der Abluftwärme auf die kühle Zuluft übertragen und damit wiederverwendet werden.