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Anwendungen zum Wärmetransport - Energiesparhaus

Energiesparhaus

In einem Energiesparhaus treten vielfältige Wärmetransportprozesse auf. Diese können erwünscht oder unerwünscht, freiwillig oder erzwungen sein. Für alle Wärmetransportvorgänge gilt: Bestehen zwischen zwei Systemen oder zwischen einem System und seiner Umgebung Temperaturdifferenzen, so gleichen sich diese innerhalb einer bestimmten Zeitspanne selbstständig aus. Voraussetzung für diesen Ausgleich ist ein thermischer Kontakt, welcher die Wärme von der Stelle mit der höheren Temperatur zur Stelle mit niederer Temperatur strömen lässt. Dieser irreversible Vorgang wird als Wärmetransport, Wärmeübertragung oder auch als Wärmeaustausch bezeichnet. Wärmetransportvorgänge lassen sich anhand der Haustechnik besonders plausibel darstellen. Wir wählten deshalb das Modell eines Energiesparhauses zur Veranschaulichung der Wärmetransportvorgänge. Prinzipiell lassen sich die folgenden drei Arten des Wärmetransportes unterschieden:

Wärmeleitung

Abb.1

Unter Wärmeleitung ist die Wärmeübertragung in festen Stoffen, unbewegten Flüssigkeiten oder auch in ruhenden Gasen zu verstehen. Die Richtung der Wärmeströmung stimmt dabei mit der Richtung des Temperaturgefälles überein.

Wärmekonvektion

Abb.2

Wärmekonvektion oder Wärmemitführung ist der Wärmetransport mittels bewegter flüssiger oder gasförmiger Medien. Die Wärme wird hierbei durch die mechanisch bewegten Flüssigkeiten oder Gase mitgeführt (Konvektion). Man unterscheidet zwischen freier und erzwungener Konvektion.

Wärmestrahlung

Abb.3

Wärmestrahlung ist die Übertragung von thermischer Energie zwischen Stoffen in Form von elektromagnetischer Strahlung. Dabei wird die Strahlung von einem Stoff ausgesendet und von einem anderen Stoff absorbiert und wieder in Wärme umgewandelt.

Bei technischen Prozessen treten die beschriebenen Wärmetransportvorgänge oft gemeinsam auf. Die Unterteilung ist dennoch sinnvoll, da sich die den einzelnen Wärmeübetragungsvorgängen zugrunde liegenden Gesetzmäßigkeiten deutlich voneinander unterscheiden.

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