RP-Energie-Lexikon
fachlich fundiert, unabhängig von Lobby-Interessen

Temperaturspreizung

<<<  |  >>>

Definition: eine Temperaturdifferenz, oft im Zusammenhang mit einem System zum Transport von Wärme

Englisch: temperature spread

Kategorie: Wärme und Kälte

Autor: Dr. Rüdiger Paschotta (G+)

Wie man zitiert; zusätzliche Literatur vorschlagen

Ursprüngliche Erstellung: 07.11.2014; letzte Änderung: 22.02.2017

Der Begriff Temperaturspreizung tritt häufig auf im Zusammenhang mit Systemen, die Wärme mithilfe eines Wärmeüberträgermediums (beispielsweise Wasser) transportieren. Beispielsweise liefert ein Zentralheizungssystem warmes Wasser mit der sogenannten Vorlauftemperatur in die Heizkörper, und von dort fließt es mit der niedrigeren Rücklauftemperatur wieder zurück. Die Temperaturspreizung ist dann die Differenz von Vorlauf- und Rücklauftemperatur.

Auch wenn die beiden Temperaturen in aller Regel in Grad Celsius (°C) angegeben werden, ist die technisch korrekte Einheit für die Temperaturdifferenz das Kelvin (K), wobei der Zahlenwert der Differenz der Celsius-Temperaturen entspricht.

Bedeutung der Temperaturspreizung

Die transportierte Wärmeleistung ist proportional zum Volumenstrom des Wärmeüberträgermediums, zu dessen spezifischer Wärmekapazität und zur Temperaturspreizung. Dies bedeutet, dass eine hohe Temperaturspreizung den für eine bestimmte transportierte Leistung nötigen Volumenstrom verringert und damit den Aufwand für die Pumpe.

Andererseits kann es im Sinne der Energieeffizienz ungünstig sein, die Vorlauftemperatur zu erhöhen, um eine erhöhte Temperaturspreizung zu erreichen. Eine höhere Vorlauftemperatur bedeutet nämlich oft eine reduzierte Energieeffizienz bei der Wärmeerzeugung und höhere Wärmeverluste im Leitungsnetz. Dagegen ist es meist günstig, wenn die Rücklauftemperatur herabgesetzt werden kann, weil dann die Energieverluste meist abnehmen. Dies erfordert aber, dass beispielsweise die Heizkörper großzügig bemessen sind und dass keine Heizkörper mit unnötig großem Volumenstrom betrieben werden. Ein korrekter hydraulischer Abgleich der Heizungsanlage trägt hier zu einer optimalen Situation bei.

Unter Umständen kann es hilfreich sein, die Vorlauftemperatur ein wenig anzuheben, wenn dies dazu führt, dass aufgrund weniger stark geöffneter Thermostatventile der Volumenstrom abnimmt und damit auch die Rücklauftemperatur. Es kann vorkommen, dass der Mittelwert von Vorlauf- und Rücklauftemperatur dadurch sogar sinkt, sodass auch die gesamten Wärmeverluste in den Leitungen etwas abnehmen können. Wenn jedoch dauerhaft eine unnötig hohe Temperaturspreizung beobachtet wird, legt dies nahe, es mit einer etwas niedrigeren Vorlauftemperatur zu versuchen.

Da der Energieaufwand für die Heizungs-Umwälzpumpe relativ gering sein kann, vorausgesetzt dass eine korrekt dimensionierte und effiziente Pumpe eingesetzt wird, genügt hier eine moderate Temperaturspreizung von beispielsweise 10 K (vor allem bei Niedertemperaturheizungen). Es gibt auch Systeme, bei denen die Pumpenleistung automatisch reduziert wird, wenn die Temperaturspreizung zu sehr abnimmt. Es ist nämlich sinnlos, kräftig Wasser umzupumpen, wenn diesem die Wärme ohnehin nur sehr unvollständig entzogen wird.

Bei Fernwärme- und Nahwärmenetzen ist die Situation qualitativ dieselbe wie bei einem Zentralheizungssystem innerhalb eines Gebäudes. Auch dort versucht man die Übergabestationen so zu betreiben, dass eine möglichst tiefe Rücklauftemperatur erreicht wird. Gerade durch die großen Leitungslängen bei solchen Netzen ist es hier aber besonders von Interesse, den Aufwand für das Pumpen zu begrenzen, d. h. das Netz mit einer Temperaturspreizung von mindestens 30 oder 40 K zu betreiben. Hierfür kann es beispielsweise hilfreich sein, die Warmwasserbereitung jeweils mit einem Durchlauferhitzer (mit Wärmeübertrager) anstatt mit einem Warmwasserspeicher durchzuführen, falls die Anschlussleistung hierfür ausreicht. Außerdem verwendet man oft relativ hohe Vorlauftemperaturen – vor allem dann, wenn die Effizienz der Wärmeerzeugung davon nicht besonders stark abhängt.

Eine wiederum ähnliche Situation tritt beim Betrieb thermischer Solaranlagen mit Sonnenkollektoren auf. Hier muss die Solarflüssigkeit, die oft wegen des nötigen Frostschutzmittels relativ zähflüssig ist, durch relativ dünne und lange Leitungen z. B. zwischen Heizkeller und Dach gepumpt werden. (Dickere Leitungen würden nicht nur mehr Material benötigen, sondern auch höhere Wärmeverluste verursachen.) Man strebt also einen geringen Volumenstrom an, um den Strombedarf der Zirkulationspumpe gering zu halten, und benötigt deswegen eine ausreichende Temperaturspreizung von beispielsweise mindestens 10 K. Andererseits sollte die Temperatur der Sonnenkollektoren nicht allzu hoch werden, weil dabei ihre Wärmeverluste (durch Wärmeleitung und Wärmestrahlung) zunehmen würden. Also ist es wichtig, dass ein guter Wärmeübergang in dem Wärmeübertrager des Systems erfolgt, und die Anlage funktioniert am besten, wenn die Wärme dort auf einem möglichst niedrigen Temperaturniveau abgegeben werden kann. Deswegen ist die Energieausbeute einer Solaranlage mit Heizungsunterstützung meist deutlich höher als bei einer Anlage für die reine solare Warmwasserbereitung, vor allem wenn das Heizungssystem mit niedriger Vorlauftemperatur arbeiten kann.

Die Temperaturspreizung ist messtechnisch relativ einfach zu ermitteln; man benötigt lediglich zwei ausreichend genaue Temperatursensoren. Wenn zusätzlich der Volumenstrom mit einem geeigneten Messgerät erfasst werden kann, lässt sich die gelieferte Wärmeleistung leicht ermitteln. Durch zeitliche Integration beispielsweise über ein Jahr erhält man die gesamte gelieferte Wärmemenge.

Siehe auch: Temperatur, Vorlauftemperatur, Zentralheizung, Fernwärme, Nahwärme, Solaranlage, hydraulischer Abgleich von Zentralheizungsanlagen
sowie andere Artikel in der Kategorie Wärme und Kälte

Teilen Sie den Link auf diesen Artikel mit anderen:

Die Startseite gibt Ihnen den Einstieg in das RP-Energie-Lexikon, auch mit Tipps zur Benutzung.
Hier finden Sie diverse Ratgeber-Artikel, insbesondere im Bereich der Haustechnik.
Hiermit wird Ihnen ein zufällig ausgewählter Lexikonartikel angezeigt.
Der RP-Energie-Blog präsentiert Interessantes und Aktuelles zum Thema Energie. Er ist auch als E-Mail-Newsletter erhältlich.
Hier finden Sie die Kontaktinformationen und das Impressum.
Werden Sie ein Sponsor des RP-Energie-Lexikons – des besten deutschsprachigen Energielexikons im Internet!
Hier erfahren Sie mehr über den Autor des RP-Energie-Lexikons und seine Grundsätze.
Hier können Sie die Artikel des RP-Energie-Lexikons nach Kategorien geordnet durchstöbern.
Verbreitete Irrtümer zu Energiefragen werden hier detailliert aufgedeckt.
Der Glossar fasst die Definitionen von Fachbegriffen aus den Artikeln zusammen.
Mit dem Energie-Quiz können Sie Ihr Wissen im Energiebereich testen und vertiefen.
Hier werden die Hintergründe des Projekts beschrieben, auch die gewählten Grundsätze.
Mit zigtausenden von Nutzern pro Monat ist das RP-Energie-Lexikon zu einer interessanten Werbeplattform geworden.
Vom Autor des RP-Energie-Lexikons können Sie auch Beratung erhalten, insbesondere zu Energie-Technologien.
Hier finden Sie die Liste aller Artikel zu einem bestimmten Anfangsbuchstaben.
Hier können Sie nach Artikeln suchen, deren Titel ein bestimmtes Stichwort enthalten.
Geben Sie das Stichwort ein, wählen Sie den passenden Eintrag in der Liste und klicken Sie auf "dorthin gehen".
(Beachten Sie auch die Volltextsuche beim Menüpunkt "Suche"!)