Wärmetauscher

Wärmetauscher – Was ist ein Wärmetauscher? Wie funktionieren Wärmetauscher? Wo werden sie eingesetzt und wieviel kosten Wärmetauscher?

Wärmetauscher, in der Fachsprache werden sie Wärmeübertrager genannt, sind Vorrichtungen oder Geräte, mit deren Hilfe Wärme von einem Stoffstrom auf einen anderen übertragen wird. Das klingt sehr theoretisch, lässt sich aber an einem Heizkörper einfach darstellen: Der Heizkörper selbst fungiert als Wärmeübertrager und überträgt die Wärme des in ihm zirkulierenden heißen Wassers auf die ihn umgebende Raumluft. Meist bestehen Wärmetauscher aus Metall, da Metall besonders gute Wärmeleitfähigkeitswerte aufweist.

Verschiedene Typen von Wärmetauschern

Wärmetauscher ist nicht gleich Wärmetauscher. Sie werden im Allgemeinen klassifiziert nach der Art der Wärmeübertragung sowie der geometrischen Stoffführung. Und es gibt auch verschiedene Bauweisen bei Wärmetauschern.

• Wärmeübertrag: Die Wärmeübertragung kann sowohl direkt erfolgen als auch indirekt oder halbindirekt. Bei der direkten Wärmeübertragung gibt es zwischen den beiden Medien keine Trennung, bei der indirekten Wärmeübertragung sind die Medien voneinander durch eine Wand getrennt. Bei der halbindirekten Wärmeübertragung haben die beiden Medien nicht zeitgleich Kontakt zu einem Wärmespeicher.

• Stoffführung: Hier wird unterschieden danach, wie die beiden Medien aneinander vorbei strömen. Unterschieden werden hier Wärmetauscher, die mit Gegenstrom, Gleichstrom, Kreuzstrom und Wirbelstrom arbeiten.

• Bauweise: Wärmetauscher sind je nach Einsatzgebiet unterschiedlich konstruiert. So kommen sie mal als Plattenwärmetauscher daher, aber eben auch als Spiralwärmetauscher oder Mantelrohrwärmetauscher. Dabei sind verschiedene Technologien besonders gut für die Wärmeübertragung zwischen flüssigen Medien geeignet (Platten-, Rohrbündel- und Doppelrohrwärmetauscher), andere für den Übertrag von gasförmigen zu flüssigen Stoffen und umgekehrt geeignet (Rippenrohr-, Lamellen- und Spiralwärmetauscher) und wieder andere sind besonders gut geeignet für die Wärmeübertragung zwischen gasförmigen Medien (Rotations- und Wärmerohrtauscher).

Wärmetauscher aus Heizungssystemen nicht wegzudenken

Im Alltag treffen wir immer wieder auf verschiedene Arten von Wärmetauschern. So sind sie in Autos zu finden oder eben wie oben beschrieben als Heizkörper in Wohnung und Haus. Eine moderne Heizungsanlage wiederum ist ohne Wärmetauscher nicht vorstellbar. Hier sorgen Wärmetauscher für eine möglichst effiziente Übertragung von Wärme. So finden sich Wärmetauscher in Gas- und Ölbrennwertheizungen, bei Pelletheizungen genauso wie bei Solarthermieanlagen oder Wärmepumpen. Immer werden Wärmetauscher notwendig, um die Wärme des einen Mediums auf das andere zu übertragen.

Wärmetauscher in Gas- und Öl-Heizungen

Bei einer normalen Gas- oder Ölheizung wird Wasser durch Flammen erwärmt, die bei der Verbrennung von Gas oder Öl entstehen. Dieses Wasser fließt durch Rohre, die an den Flammen vorbeiführen und die als Wärmetauscher fungieren. Das heiße Wasser fließt sodann durch die Heizkörper und gibt dort wiederum die Wärme an die Raumluft ab.

Wärmetauscher in Brennwertthermen

In Gasbrennwertheizungen werden gleich mehrere Wärmetauscher eingesetzt, die verschiedene Funktionen erfüllen und die Brennwertheizung so effizient machen. Einerseits überträgt ein Wärmetauscher wie bei einer herkömmlichen Heizung das Wasser für den Heizkreislauf direkt. Zusätzlich heizt ein weiterer Wärmetauscher das zurückfließende, abgekühlte Heizwasser auf und nutzt dazu die Wärme der bei der Verbrennung entstehenden Abgase.

Wärmetauscher bei Hybridheizungen

Kombiniert man eine Gasbrennwerttherme mit einer Solarthermieanlage oder einem Kamin mit Wassertasche, so wird ein Pufferspeicher notwendig. Im Pufferspeicher kann die Wärme gespeichert werden, die durch Solarkollektoren oder durch einen Kamin produziert wird, die aber nicht direkt, wenn sie produziert wird, benötigt wird.

Dabei sind im Pufferspeicher sowohl ein Wärmetauscher für die solare Wärme als auch einer für die Wärme der Gasheizung verbaut. Der solare Wärmetauscher wie auch ggf. der Wärmetauscher, der an den Kamin mit Wasserführung angeschlossen ist, sitzen im unteren Bereich des Pufferspeichers. Der Wärmetauscher, der die Wärme der Gasheizung beibringt, sitzt im oberen Bereich des Pufferspeichers. Zudem sorgt ein weiterer Wärmetauscher für die Erwärmung des Trinkwassers. Hier fließt durch eine spiralförmige Rohranlage das kalte Trinkwasser und wird dabei durch das heiße Wasser im Pufferspeicher erwärmt.

Wärmetauscher in Wärmepumpen

Wärmepumpenheizungen sind ebenso auf Wärmetauscher angewiesen wie Hybridheizungen. In Wärmepumpen finden sich auch zwei Wärmepumpen. Einerseits werden sie hier eingesetzt, um die Wärme der genutzten Umweltenergie aufzunehmen. Das heißt, für die Aufnahme der Wärme aus Luft, Erdreich, Grundwasser ist ein Wärmetauscher notwendig.

Aber auch im Pufferspeicher der Wärmepumpen-Heizung wird ein Wärmetauscher eingesetzt, der wie oben schon beschrieben, die aus der Umweltenergie genommene Wärme speichert, sodass sie abgerufen werden kann, wenn sie benötigt wird. Das ist bei Wärmepumpen sinnvoll, um ein häufiges Ein- und Ausschalten (Takten) zu vermeiden, weil das wiederum die Haltbarkeit der Wärmepumpe negativ beeinflusst.

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Welches Material für den Wärmetauscher

Wärmetauscher sind meist aus Metall wegen der guten Wärmeleitfähigkeit, es gibt aber auch Wärmetauscher aus Kunststoff. Besonders Wärmetauscher aus Edelstahl sind wartungsarm und rosten nicht. In Heizungsanwendungen finden sich häufig Wärmetauscher aus Kupfer oder Edelstahl, sie sind temperaturbeständig und rosten nicht.

Fazit

Ohne Wärmetauscher kann keine effiziente, moderne Heizung funktionieren. Auch Wärmepumpenheizungen sind ohne Wärmetauscher undenkbar. Je nach Einsatzgebiet, Material und Bauweise verursachen Wärmetauscher unterschiedliche Kosten. Wärmetauscher sind vergleichsweise robuste Bauteile, sollten sie jedoch defekt sein, dann ist es Aufgabe der Heizungsfachleute, diese zu tauschen.

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