Was ist ein Wärmeträger?
Ein Wärmeträger nimmt Wärme an einem Ort auf, an dem viel davon vorhanden ist und der somit über eine relativ hohe Temperatur verfügt, und transportiert sie dorthin, wo die Temperatur niedriger ist. Aus diesem Grund bezeichnen Energieexperten Wärmeträger gelegentlich auch als Wärmetransportmittel.
Wärmeträger lassen sich sowohl zum Heizen als auch zum Kühlen einsetzen, wobei ihre Funktion unverändert bleibt. Wärmeträger, die Wärme zum Heizen an einen Ort hin transportieren, werden auch als „Heizmedium“ oder „Heizmittel“ bezeichnet. Bei Wärmeträgern, die einen Ort kühlen und dafür Wärme davon wegtransportieren sollen, handelt es sich um „Kühlmittel“.
Um ihre Aufgaben zu erfüllen, müssen Wärmeträger verschiedene Eigenschaften besitzen:
- sie müssen viel Wärme aufnehmen und speichern können (hohe spezifische Wärmekapazität)
- sie müssen Wärme gut transportieren können (hoher Wärmeübergangs- und Wärmeleitkoeffizient)
- sie müssen einen ausreichend hohen Schmelz- bzw. Siedepunkt besitzen, damit sich durch die aufgenommene Wärme nicht ihr Aggregatzustand ändert
- sie sollten nicht brennbar, explosiv oder giftig sein
Es gibt zahlreiche verschiedene Stoffe, die für den Einsatz als Wärmeträger geeignet sind. Häufig eingesetzt werden z. B. Wasser (fest, flüssig oder gasförmig; rein oder mit beigemischtem Frostschutzmittel), Alkohol-Wasser- und Salz-Wasser-Lösungen, Thermalöle (z. B. mineralische, synthetische oder biologische Öle) oder auch Luft, Salzschmelzen und flüssige Metalle. Welcher Stoff zum Einsatz kommt, hängt von den Anforderungen des jeweiligen Einsatzzwecks ab.
Wärmeträger von Wärmepumpen und Wärmenetzen
Eine besonders wichtige Aufgabe übernehmen Wärmeträger bei der Wärmeversorgung von Gebäuden. Insbesondere Wärmepumpen sind darauf angewiesen, dass ein Wärmeträger Energie aus der jeweiligen Wärmequelle zur Wärmepumpe transportiert. Zu diesem Zweck zirkuliert der Wärmeträger in einem Rohrsystem, das die Wärmepumpe mit dem Wärmetauscher verbindet. An letzterem findet die Übertragung von Wärme aus der Wärmequelle auf den Wärmeträger statt. Durch die Rohrleitung fließt der Wärmeträger anschließend zur Wärmepumpe und gibt dort die transportierte Wärme wieder ab. Die Wärmepumpe nutzt diese Wärme, um ein Arbeitsmedium zu verdampfen, führt dem Dampf zusätzliche Energie zu und überträgt die Wärme dann weiter an den zu versorgenden Heizkreislauf. Der abgekühlte Wärmeträger fließt derweil zurück zum Wärmetauscher, um erneut Energie aus der Wärmequelle aufzunehmen.
Anders als bei vielen anderen Anwendungen muss der Wärmeträger einer Wärmepumpe keinen besonders hohen Temperaturen widerstehen können. Vielmehr sind, vor allem bei der Nutzung von Erdwärme, Grundwasser oder Luft als Wärmequelle ein niedriger Gefrierpunkt und eine gute Fließfähigkeit auch bei niedrigen Temperaturen notwendig.
Bei Abwasserwärmepumpen, die auf das Abwasser in der Kanalisation als Wärmequelle zugreifen, sind niedrige Temperaturen hingegen kein Problem. Denn Abwasser hat eine ganzjährig hohe Temperatur zwischen zehn und zwanzig Grad Celsius, was den Betrieb der Wärmepumpe erleichtert. Gleichzeitig steigt ihre Energieeffizienz, weil die Temperatur der aufgenommenen Wärme nur um vergleichsweise wenige Grad erhöht werden muss und so wenig Strom benötigt wird. Eine zusätzliche Effizienzsteigerung erfährt die Abwasserwärmenutzung, wenn die produzierte Wärme in ein Wärmenetz eingespeist wird. Dieses verteilt über kurze Wege Wärme an Verbraucher in der Nähe, die so auf den Einsatz von Öl- oder Gasheizungen verzichten können. Übrigens ist auch das im Wärmenetz fließende, heiße Wasser ein Wärmeträger, denn auch dabei handelt es sich um ein Medium, das Wärme von einem Ort zum anderen transportiert.
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