Wärmeleistung von Luft als Wärmeträger
Hier können Sie die Wärmeleistung von Luft als Wärmeträger berechnen lassen. Geben Sie dazu unten den Luftvolumenstrom, die spezifischen Wärmekapazität sowie die Temperaturddifferenz ein.
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Die Luft als Wärmeträger wird bei der so genannten Warmluftheizung Anwendung. Die Heizung erwärmt dabei nicht wie gewöhnlich Wasser als Wärmeträger, sondern die Raumluft selbst. Es gibt also keinen Zwischenträger für die Wärme. Das erspart natürlich eine Menge Kosten und Raum, da Wasserleitungen und Heizkörper nicht benötigt werden. Der Heizofen erwärmt die Luft also direkt und verteilt diese im Gebäude. Dabei wird das Prinzip der Schwerkraftzirkulation genutzt. Dieses Prinzip beinhaltet die Tatsache, daß warme Luft leichter ist und daher aufsteigt, wo hingegen die kalte Luft schwerer und dem zur Folge absinkt.
Werden größere Anlagen verbaut, so kommen Ventilatoren zur Verteilung der Warmluft zum Einsatz. Die warme Luft des Raumes wird durch einen Filter von Geruch und Staub befreit und vorher mit Außenluft vermischt. Hierdurch erfolgt die Lufterwärmung unter automatischer Beobachtung der Temperatur, so daß bei zu hoher Temperatur ein Sicherheitstemperaturbegrenzer die Erwärmung abbricht oder drosselt. Die Ströme von Zu- und Abluft werden über Klappen geregelt. Es findet ein automatischer Luftaustausch statt der entsprechend dem ermittelten Wärmebedarf und der Luftqualität gesteuert wird. Die Luftkanäle bestehen heutzutage aus verzinktem Stahlblech, wohingegen sie früher aus Platten aus Eternit gefertigt waren.
Bei größeren Anlagen sind diese Blechkanäle meist rechteckig. Da Luft grundsätzlich ein weniger geeigneter Wärmespeicher im Vergleich zu Wasser ist, werden diese Heizungen bei eher kleinerem Wärmebedarf oder bei selten genutzten Räumen wie etwa Ferienwohnungen eingesetzt. Für Niedrigenergiehäuser die eine Heizleistung von weniger als 10W/m2 benötigen, können Warmluftheizungen aber auch interessant sein. Auch spielt das Klima eine Rolle für die Eignung, daher findet man sie auch eher in Südeuropa oder in den Südstaaten der USA: Die Vorteile der Warmluftheizung sind die schnelle Aufheizzeit, das mögliche Zumischen von Frischluft von aussen, die Filterung der Luft und die mehrfache Verwendbarkeit der Luftschächte.
Rechenweg
Für die Berechnung der Wärmeleistung benötigt man mehrere Faktoren. Zunächst muss der Volumenstrom ermittelt werden, also die Menge an Luft, die in einer gewissen Zeit ausgetauscht wird. Die Maßeinheit ist m3/h also Kubikmeter pro Stunde. Weiterhin ist die so genannte spezifische Wärmekapzität des Wärmeträgers, in diesem Falle Luft von Interesse. Zu guter Letzt benötigen wir die Temperturdifferenz, zwischen der erhöhten Temperatur im Raum und der ursprünglichen Temperatur.
Die Wärmeleistung berechnet sich nun aus dem Produkt von Luftmenge in m3 x spezifische Wärmekapazität von Luft ebenfalls pro m3 und der erreichten Temperaturdifferenz.
Die spezifische Wärmekapazität eines Wärmeträgers kann man anhand von Tabellen ermitteln. In unserem Falle ist die spezifische Wärmekapazität der Luft 0,34 kJ pro Kubikmeter.
Erwärmen wir also 100m3 Luft um 5 Grad, ergibt sich daraus die Gleichung: Wärmeleistung= 100m3 x 0,34 kJ/m3*5 Das Ergebnis ist 170. Die Maßeinheit ist Watt.
Benutzung des Rechners
Um den Rechner zu benutzen, müssen wir nur die Felder mit den dafür vorgesehenen Werten füllen. Zunächst wird das Volumen des Luftstromes in Kubikmeter pro Stunde abgefragt. Danach ist die spezifische Wärmekapazität der Luft bereits mit 0,34 kJ pro Kubikmeter vorgegeben. Die Temperaturdifferenz ist im letzten Feld anzugeben. Diese ist die Differenz aus der erhöhten Temperatur minus der ursprünglichen Temperatur. Nach Betätigen des Buttons „Berechnen“ wird das Ergebnis in der Maßeinheit Watt angegeben. Das Ergebnis kann auch gedruckt werden.
Geschichte der Warmluftheizung
Interessant in diesem Zusammenhang ist auch, daß es Warmluftheizungen bereits im Mittelalter gab. Funde in Ingelheim in der Pfalz, in Gosslar und in Braunschweig belegen den damaligen Betrieb einer Warmluftheizung. Hier wurden Burgen mittels dieses Systems geheizt.
Die Anlage in Ingelheim zum Beispiel unterlag einer klaren Gliederung in Funktionsabschnitte. So sind hier Brennraum, Ofenmaterial und Warmluftkanäle ganz eindeutig nachgewiesen. Die Ofenwände bestanden damals aus Kacheln, die mit Lehm zusammengefügt und abgedichtet waren. Das Prinzip ist vergleichbar mit Kachelöfen, die ebenfalls im späten Mittelalter verbreitet waren, wie Abbildungen aus dieser Zeit belegen.
Deutlich jünger, aber ebenfalls als historisch anzusehen, ist die Warmluftheizung in der Villa Hügel in Essen, dem Stammsitz der Familie Krupp. Krupp selbst hatte diese Heizung damals für sein Heim entworfen.
Häufig gestellte Fragen
Wie berechnet man die Wärmeleistung von Luft als Wärmeträger?