Was passiert bei Kompression?
Wird ein Stoff komprimiert, bedeutet dies, dass er durch eine Krafteinwirkung zusammengepresst wird. Seine Masse bleibt dabei unverändert, durch das verringerte Volumen erhöht sich jedoch seine Dichte und damit sein Druck. Daher ist auch von Verdichtung die Rede. Neben der Erhöhung der Dichte steigt ebenfalls das Temperaturniveau des Stoffes bei der Kompression an, da er die zugeführte mechanische Energie speichert.
Bei der Verdichtung von Stoffen kommen unterschiedliche technische Systeme zum Einsatz. Feststoffe lassen sich beispielsweise durch Pressen komprimieren, wenn auch nur bedingt. Volumen- und Druckveränderungen von Flüssigkeiten oder Gasen lassen sich durch Pumpen verändern. Streng genommen bewirken auch Ventilatoren und Gebläse eine geringe Kompression beim Transport von Gasen, die Systeme werden jedoch in der Regel nicht zu den Verdichtern gerechnet. Zudem existieren auch noch Vakuumpumpen, die ebenfalls zum Transport meist gasförmiger Stoffe einen Unterdruck erzeugen.
Außerhalb des physikalisch-technischen Bereichs wird der Begriff Kompression ebenfalls verwendet. In der Medizin ist von Kompression die Rede, wenn gezielt Druck auf Gewebe oder Blutgefäße ausgeübt wird bzw. wurde. Im Falle eines Unfalls spricht man von einer Quetschung, bei einer Behandlungsmethode von Kompressionstherapie. In der elektronischen Datenverarbeitung bedeutet Kompression oder Komprimierung die Verdichtung von digitalen Daten zur Reduktion des benötigten Speicherplatzes.
Welche technischen Anwendungen bietet die Kompression?
In vielen technischen Wirtschaftszweigen lässt sich die Kompression für diverse Verfahren und Zwecke ausnutzen. So werden im Bauwesen beispielsweise Böden verdichtet, um den Baugrund für unterschiedliche Bauvorhaben zu stabilisieren. Ebenso lässt sich mithilfe der Kompression der Druck verschiedener Stoffe für die spätere Anwendung bzw. Freisetzung erhöhen, wie es zum Beispiel bei Bodeninjektionen mit Baustoffen oder aber bei der Hochdruckreinigung von Oberflächen oder Leitungssystemen geschieht. Verdichtung kann ebenfalls zur Anpressung von Bauelementen oder anderen technischen Komponenten genutzt werden, um einen festen Verbund zu schaffen. So arbeiten etwa Inliner und Quick-Lock-Manschetten zur Rohr- und Kanalsanierung nach diesem Prinzip.
Eines der wichtigsten Anwendungsgebiete der Kompression findet sich jedoch in der Klimatechnik. Da sich mit der Verdichtung von Stoffen auch ihre Temperatur ändert, lässt sich das Prinzip hervorragend nutzen, um Wärmetransporte auch entgegen des natürlichen Temperaturgefälles durchzuführen. Nach ebendiesem Prinzip funktioniert nahezu jeder Kühlschrank und jede Klimaanlage: Ein niedrigtemperiertes Wärmeleitmedium bzw. Kältemittel entzieht einem Raum über einen Wärmetauscher thermische Energie (diese wandert immer vom wärmeren ins kältere System) und wird anschließend in einen Verdichter geleitet, während der Raum (durch den Abtransport der Wärme) abkühlt. Durch die Kompression des Wärmeleitmediums erhöhen sich Druck und Temperatur. Das Kältemittel verdampft. Im Anschluss wird es zu einem weiteren Wärmetauscher in einem anderen Raumes geleitet. Dort kann es die erhöhte Temperatur wieder abgeben, kondensiert, und ein Entspannungsventil normalisiert im letzten Schritt den Druck. Dann beginnt der Kreislauf von vorn.
Dieses Prinzip machen sich auch Wärmepumpen zunutze, mit denen sich umweltfreundlich heizen lässt. Hier erfolgt die Entnahme von thermischer Energie aus einer Umweltwärmequelle (Luft, Boden, Grundwasser). Da die so bereitgestellten Temperaturen zur Beheizung oder für andere Prozesse jedoch nicht genügen, wird die Wärmeenergie durch Kompression „aufbereitet“. Die Systeme funktionieren prinzipiell also wie ein umgekehrter Kühlschrank.
Durch Kompression Energie aus Abwasser gewinnen: Systeme von UHRIG
Nicht nur Umweltwärmequellen lassen sich für die nachhaltige und emissionsarme bzw. -freie Bereitstellung von Wärmeenergie nutzen. In den letzten Jahren rückte die Abwasserwärmerückgewinnung als eine effektive Form des Energierecyclings immer stärker in den Fokus. Auch hier kommen Wärmetauscher zum Einsatz, die in der Kanalisation dem Abwasser einen Teil seiner meist noch recht hohen thermischen Energie entziehen, sie über Wärmepumpen aufbereiten und schließlich wieder nutzbar machen. Dies verwertet die zuvor zum Erhitzen des Wassers aufgewendete Energie unter Zuhilfenahme nur kleiner Mengen Strom deutlich besser und ermöglicht es, die Neuerzeugung von Wärme, die meist mittels Heizöl oder Erdgas erfolgt, zu reduzieren. Auf diese Weise lassen sich erhebliche Mengen endlicher und klimaschädlicher Brennstoffe einsparen. Statistiken zufolge ist sogar eine Deckung von bis zu 14 Prozent des gesamtdeutschen Wärmebedarfs möglich, wenn der Ausbau der Technologie an allen wirtschaftlich sinnvollen Standorten stattfindet.
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