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Wärmetauscher

Wärmetauscher im Kessel
Wärmetauscher einer Gasheizung

Die Funktion: Ein Wärmetauscher, auch Wärmeumwandler genannt, kommt überall dort zum Einsatz, wo thermische Energie von einem Element auf ein anderes übertragen werden soll. Dabei kann es sich um zwei gasförmige, zwei flüssige oder ein gasförmiges und ein flüssiges Medium handeln. In der Praxis sind Wärmetauscher daher in erster Linie unter anderem in Lüftungsanlagen, Solaranlagen, Heizsystemen und Abwassersystemen und zu finden.

 

Wärmetauscher in Lüftungsanlagen

Bei Lüftungsanlagen, die in klimatisierten Gebäuden frische Zuluft in das Innere leiten, dienen Wärmetauscher dazu, die Temperatur der Abluft auf die Zuluft zu übertragen. Ist die Zuluft wärmer als die Raumtemperatur, wird sie auf diese Weise abgekühlt, ist sie kälter, wird sie erwärmt. Indem die thermische Energie der Abluft genutzt wird, entfällt die Notwendigkeit zur Erzeugung externer Energie, um die Zuluft zu temperieren.

Einsatz in Solaranlagen

In Solarwärmeanlagen muss die Wärme aus der Solaranlage auf das Nutzwasser übertragen werden. Diese Funktion übernehmen interne oder externe Wärmetauscher. Interne Modelle sind direkt im Solarspeicher integriert, externe Modelle werden im Leitungssystem eingesetzt. Letztere finden vor allem dann Verwendung, wenn mehrere Solarspeicher zur Erwärmung des Nutzwassers erforderlich sind. Bestimmte Wärmespeicher kommen auch ohne integrierte Wärmeumwandler aus; hierbei wird besonders hygienischen Trinkwasser durch den Einsatz einer Frischwasserstation bei Bedarf bereitgestellt. Ein Beispiel für die externe Trinkwasser-Bereitstellung durch eine externe Frischwasserstation stellt beispielsweise der mit dem Intersolar Award 2009 ausgezeichnete Frischwasser-Pufferspeicher Aqua EXPRESSO von Paradigma dar.

Plattenwärmetauscher
Schematic of Plate and Frame Heat Exchanger {{GFDL}} Author: R. Castelnuovo commons.wikimedia.org User Ub

Nutzung in der Heizungstechnik

In der Heizungstechnik gibt es zweierlei Einsatzbereiche für Wärmetauscher. In einer Gasheizung dienen die Flammen dem Aufheizen des Wassers für die Heizung. Dazu muss die thermische Energie von der Flamme auf das Wasser übertragen werden, was über den Wärmetauscher geschieht. Das erhitzte Wasser fließt durch die Rohrleitungen in die Heizung und wieder zurück in die Gastherme. Im folgenden Kreislauf ist noch eine Restwärme vorhanden, die Differenz zur benötigten Temperatur wird wiederum über den Wärmeumwandler erreicht.

Eine andere Aufgabe erfüllt der Wärmeumwandler und dessen Funktionsweise in der Brennwerttechnik. Hier wird die von der Therme freigesetzte Kondenswärme genutzt und in einem Speicherbehälter gesammelt. Das Wasser wird auf dem Weg von der Heizung zurück zur Gasheizung durch diesen Behälter geleitet, wo die gespeicherte Wärme auf das Wasser übertragen wird. Beim Erreichen der Gastherme ist es bereits vorgewärmt und es ist weniger Energie notwendig, um es erneut auf die Heizungstemperatur zu erhitzen.

Wärmeübertragung im Abwassersystem

Zur Nutzung des Abwassers kommen entweder Wärmetauscher in Kombination mit Wärmepumpen oder Fallleiter-Wärmetauscher zum Einsatz. In Kombination mit Wärmepumpen wird das gesamte Abwasser eines Haushalts genutzt, um das Kaltwasser in den Leitungen vorzuwärmen. Ein Fallleiter-Wärmetauscher dient speziell dem Zweck, ablaufendes warmes Duschwasser zu nutzen, um das nachfließende Kaltwasser im Sinne einer Anlage zur Rückgewinnung der Wärme aufzuheizen.

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