Wärmetauscher

Wie funktioniert ein Wärmetauscher?

Die Funktionsweise eines Wärmetauschers lässt sich am Beispiel einer Heizungsanlage veranschaulichen. In so einer Anlage wird mithilfe von Gasverbrennung Wasser erhitzt, das dann in Heizkörper fließt und die Wärme an die Räume abgibt; anschließend fließt das nun erkaltete Wasser zurück zur Gastherme und der Kreislauf beginnt von neuem. Ein Wärmetauscher macht diesen Vorgang effizienter: Die beim Brennen der Flamme entstehenden Gase sind warm – anstatt sie als Abgase auszuleiten, können sie in den Wärmetauscher umgeleitet und dort als wärmendes Medium genutzt werden. In einem separaten Rohr fließt nun das kalte Wasser aus den Heizungen in den Wärmetauscher hinein und nimmt als wärmeempfangenes Medium die Hitze der Gase auf. Die Gastherme muss das bereits vorgewärmte Wasser dann nicht mehr so stark erhitzen. Dieses Prinzip findet nicht nur in privaten Wohnungen, sondern auch in der Industrie Anwendung – es gibt aber noch weitere mögliche Funktionsweisen von Wärmetauschern.

Welche Arten von Wärmetauschern gibt es?

Wärmetauscher lassen sich nach mehreren Kriterien unterscheiden– beispielsweise danach, wie der Wärmeaustausch erreicht wird. Die drei grundlegenden Prinzipien sind:

• Direkte Wärmeübertragung
• Indirekte Wärmeübertragung
• Halbindirekte Wärmeübertragung

Ein Beispiel für die direkte Wärmeübertragung ist das Abkühlen von warmem Wasser, bei dem die Wärme direkt an die Luft abgegeben wird. Bei der indirekten Wärmeübertragung sind die Stoffe die gesamte Zeit durch ein wärmedurchlässiges Material getrennt – wie bei der oben beschriebenen Heizungsanlage. Indirekte Wärmetauscher werden auch als Rekuperatoren bezeichnet. Zuletzt gibt es noch die halbindirekte Wärmeübertragung. Hierbei werden die Stoffe nicht zeitgleich in den Wärmetauscher geleitet; stattdessen wird zuerst der Tauscher durch das wärmespendende Medium erwärmt. Erst im zweiten Schritt nimmt das kühlere Medium diese Wärme auf.

Auch danach, wie die beiden Stoffe aneinander vorbeigeleitet werden, lassen sich Wärmetauscher unterscheiden. Möglich sind unter anderem:

• Gegenstrom
• Gleichstrom
• Kreuzstrom

Funktioniert ein Wärmetauscher mit Gegenstrom, werden die beiden Medien in entgegengesetzten Richtungen aneinander vorbeigeleitet. Im Idealfall findet hierbei ein vollständiger Temperaturaustausch statt. Beim Gleichstrom werden die beiden Stoffe in die gleiche Richtung geleitet. Dabei findet eine Angleichung ihrer Temperaturen statt. Bei der dritten Form kreuzen sich die Ströme von wärmendem und wärmeempfangendem Medium. Die Temperaturen der beiden Stoffe werden hierbei nicht getauscht und auch nicht vollständig angeglichen – stattdessen liegt das Ergebnis zwischen diesen beiden Varianten.

Wärmetauscher kann man auch nach ihrer Bauart und den verwendeten Materialien unterscheiden. Dabei gibt es einige Kombinationsmöglichkeiten von beidem, je nachdem, für welche Stoffe in welchen Aggregatzuständen und für welche Zwecke der Wärmetauscher verwendet wird.

Was sind die Vorteile eines Wärmetauschers?

Der größte Vorteil eines Wärmetauschers ist, dass er Wärme, die sonst ungenutzt verlorengeht, sinnvoll einsetzt. Die erhöhte Energieeffizienz hilft, Rohstoffe einzusparen: So wird der Verbrauch von Gas, Strom oder Öl verringert, was nicht nur langfristig Geld einspart, sondern sich auch für den Umweltschutz lohnt. Durch die bessere Nutzung des Brennstoffes mithilfe des Wärmetauschers kommt es zu einem geringeren CO2-Ausstoß.

Wer eine Heizungsanlage im Eigenheim ohne einen Wärmeaustauscher betreibt, sollte deshalb eine Nachrüstung in Betracht ziehen. In den meisten Fällen ist der Einbau in ein ansonsten gut funktionierendes Heizsystem kein Problem und die Anschaffungskosten rechnen sich durch die Einsparungen bei den Heizkosten meist sehr schnell.