Wärmetauscher oder Wärmeübertrager

Der Wissenschaftliche Begriff für Wärmetauscher ist Wärmeübertrager, wird aber im Sprachgebrauch nicht genutzt. Ein Wärmetauscher ist ein Gerät, welches Wärme oder Kälte (thermische Energie) von einem Stoffstrom auf einen anderen überträgt. Bekannte Beispiele für einen Wärmetauscher sind der Kühlkreislauf eines Automobiles, der Wärmetauscher in einem Kühl- oder Gefrierschrank oder der Heizkörper. Bei allen gibt ein flüssiger Stoffkreislauf seine thermische Energie an die Umgebungsluft ab.

Wärmetauscher in der Gebäudetechnik

Bei modernen Lüftungsanlagen für Gebäude wird durch den Einsatz eines Wärmetauschers Wärmerückgewinnung betrieben. Hier sind beide Stoffströme gasförmig und werden im Gegenstrom durch einen Wärmetauscher geführt, wobei die Luftströme durch eine wärmeleitende Schicht getrennt sind. Während der wärmere Luftstrom seine Energie abgibt, wird diese vom kalten Luftstrom aufgenommen.

Wärmeübertragung

Die Wärmeübertragung ist im Gegenstrom am größten, theoretisch ist hier ein Austausch der Temperaturen der beiden Stoffströme möglich. Beim Temperaturwirkungsgrad vergleicht man die tatsächliche Temperaturänderung mit der theoretisch möglichen. Hat z.B. der eine Stoffstrom eine Temperatur von 20 °C und der andere 60 °C, so ist theoretisch eine Änderung von 40 °C möglich. Wird der eine Stoffstrom von 20 °C auf 58 °C erwärmt, hat sich die Temperatur um 38 von 40 möglichen °C erhöht. Daraus ergibt sich ein Wirkungsgrad von 38/40 = 0,95 oder 95%.

Effizienz steigern

Um eine hohe Effizienz zu erreichen, sollte das Material der Trennschicht möglichst gut die Wärme leiten und die Oberfläche sollte möglichst groß sein. Auch fördert eine Verwirbelung der Stoffe die Abgabe der Energie, dazu ist allerdings eine höhere Strömungsgeschwindigkeit notwendig. Es werden häufig Metalle wie Kupfer oder Aluminium verwendet, weil diese sich auch sehr gut verarbeiten lassen. Bei der Herstellung von Heizkörpern wird heutzutage aus Kostengründen Stahlblech verwendet. Des Weiteren wird Edelstahl wegen seiner Beständigkeit gegenüber aggressiven Stoffen häufig für Wärmetauscher eingesetzt. In der chemischen Industrie wird auch Glas, Emaille oder Kunststoff verwendet, wenn ein Einsatz von Metallen nicht möglich ist.