Wärmeleitung: Energietransport einfach erklärt 

Bei der Wärmeleitung geht es um den Energietransport durch feste Körper. Sie tritt an vielen Stellen der Heizung auf, ist jedoch nicht immer erwünscht. Wir erklären, wie die sogenannte Konduktion funktioniert und warum gute Wärmeleiter meist auch elektrisch leitend sind. Außerdem geben wir ganz alltägliche Beispiele, die die Funktion der Wärmeleitung einfach verdeutlichen. 

Die Wärmeleitung ist Energietransport durch feste Körper  

Die Wärmeleitung ist eine Form des Energietransports. Sie findet immer nur in eine Richtung statt: Und zwar von einem warmen, zu einem kälteren Ort. Die Wärme wandert dabei über Teilchen, die relativ fest in ihrer Gitterstruktur sitzen. Thermische Energie versetzt die Teilchen in Bewegung und sie beginnen zu schwingen. Während das passiert, stoßen sie immer wieder mit ihren Nachbarn zusammen und geben einen Teil der Energie weiter. Spüren lässt sich das zum Beispiel an einem Stück Metall. Befindet sich ein Ende über einer Kerze, wandert die aufgenommene Energie in Form von Wärmeleitung sukzessive durch das Material. Während das andere Ende zu Beginn des Experiments noch kalt ist, steigt dessen Temperatur mit der Zeit.

Interessant ist, dass die Wärmeleitung auch in Gasen oder Flüssigkeiten auftritt. Dann allerdings nur, wenn die Stoffe in Ruhe sind. Bewegen und durchmischen sie sich, kommt es zur Konvektion (Wärmeströmung). 

Dämmung für Rohre reduziert die Wärmeleitung durch deren Wandungen
© Nomad_Soul / Shutterstock.com

Hohe Wärmeleitfähigkeit in elektrisch leitenden Materialien

Prädestiniert für eine gute Wärmeleitung sind Metalle, die auch elektrische Energie gut leiten. Grund dafür sind freie Elektronen, die überwiegend bei Metallen zu finden sind. Diese können sich frei in der Gitterstruktur bewegen und stoßen an vielen Stellen mit den schwingenden Teilchen zusammen. Auf diese Weise nehmen sie selbst Energie auf und geben diese an anderer Stelle wieder ab. Die Konduktion läuft somit schneller. Experten sprechen dabei auch von einem höheren Wärmestrom, was bedeutet, dass in der gleichen Zeit mehr Wärme übertragen wird.  

Wärmeleitfähigkeit verschiedener Materialien im Vergleich  

Gute Wärmeleiter sind also Metalle wie Aluminium, Gold, Kupfer oder Stahl. Stoffe wie Beton, Styropor oder Luft leiten die Wärme hingegen deutlich schlechter. Sie eignen sich daher zum Beispiel als Wärmedämmstoff. Denn diese haben die Aufgabe, den Wärmetransport von einem System auf ein anderes zu unterbinden.

Kennzeichen dafür, wie gut die Wärmeleitung durch einen Stoff funktioniert, ist die Wärmeleitfähigkeit oder der Wärmeleitkoeffizient (Formelzeichen λ - Lambda). Sie lässt sich in Watt pro Meter und Kelvin angeben und ist höher, je schneller die Energie durch ein Material wandert.

Unterschiede zu Wärmestrahlung und Wärmeströmung  

Neben der Wärmeleitung gibt es auch andere Formen der Wärmeübertragung. Zu nennen sind dabei die Wärmestrahlung und die Wärmeströmung. Bei der Strahlung (auch thermische Strahlung) wandert thermische Energie in Form elektromagnetischer Wellen. Feste Körper, Flüssigkeiten oder Gase sind dabei nicht nötig. Das beweist auch die Strahlung der Sonne, durch die nämlich lebensnotwendige Energie auf die Erde gelangt. Bei der Wärmeströmung (auch Konvektion) geht es hingegen um den Energietransport über strömende Medien. Die Wärme geht dabei auf Teilchen von Flüssigkeiten oder Gasen über und wandert mit diesen von einem wärmeren zu einem kälteren Ort.

In der Praxis überlagern sich die unterschiedlichen Transportformen häufig. So spricht man vom Wärmedurchgang, wenn Energie von einem Fluid auf einen Feststoff, durch diesen hindurch und anschließend auf ein anders Fluid übergeht. Praktisches Beispiel dafür ist die Hauswand, über die im Winter Wärme von innen an die kältere Umgebung – nach außen - verloren geht.

Praktische Beispiele für die Wärmeleitung aus dem Alltag  

In der Heizungstechnik ist die Wärmeleitung nicht immer erwünscht. Denn sie hat häufig einen Energieverlust und somit auch höhere Energiekosten zur Folge. Ein Beispiel dafür ist der Pufferspeicher. Dieser soll Wärme bevorraten, bis im Haus ein Bedarf besteht. Sind die Wandungen des Behälters besonders leitfähig, wandert die thermische Energie schnell von innen nach außen. Der Raumheizung steht so keine mehr zur Verfügung. Der Kessel muss nachliefern und verbraucht mehr Energie als nötig. Damit das nicht passiert, kommen Dämmstoffe zum Einsatz. Diese sind kaum leitfähig und umhüllen den Speicher wie eine dicke Jacke. Die Wärme bleibt drinnen und die Heizkosten sinken.

Eine hohe Wärmeleitfähigkeit ist hingegen bei einer Flächenheizung gewünscht. Denn diese muss die Heizwärme möglichst ungehindert an die Räume übergeben. Damit das funktioniert, kommen vor allem bei Dünnschicht-Systemen spezielle Wärmeleitbleche zum Einsatz. Diese umschließen einen Teil der Rohrleitungen und transportieren die thermische Energie an den Oberboden.

Heizung.de Autor Alexander Rosenkranz

Fazit von Alexander Rosenkranz

Die Wärmeleitung beschreibt den Energietransport zwischen festsitzenden Teilchen. Er erfolgt immer dann, wenn die Teilchen durch Wärme in Schwingung geraten, mit benachbarten Elementen zusammenstoßen und diese ebenfalls in Bewegung versetzen. Möglich ist das generell in festen und strömenden Materialien. Kann ein Stoff Wärme gut leiten, ist der Wärmeleitkoeffizient entsprechend hoch. Gewünscht ist das zum Beispiel bei den Wärmeleitblechen einer Flächenheizung. Eine niedrige Wärmeleitfähigkeit müssen hingegen Dämmstoffe aufweisen. Denn diese sollen den Energietransport verringern.

Beratung durch Ihren Heizungsinstallateur vor Ort

Sie benötigen eine individuelle Beratung oder ein Angebot für Ihre neue Heizung?

news-icon

Neueste Artikel

Vom 10. Dezember 2018

Fliesen und Fußbodenheizung? Bei dieser Kombination sind keine Probleme zu erwarten. Vorausgesetzt, Sie beachten wichtige Punkte bei der Verlegung der keramischen Materialien. Wir erklären, welche das sind. weiterlesen

Vom 09. Dezember 2018

Bei einem Blower Door Test ermitteln Experten, wie dicht Ihr Haus eigentlich ist. Wir erklären, warum das wichtig ist, wie die Messung abläuft und mit welchen Kosten Sie dabei rechnen können. weiterlesen

Vom 30. November 2018

Falsches Heizen geht meist mit bestimmten Irrtümern einher, die sich hartnäckig halten. Wir zeigen Ihnen, welche das sind und was Sie beim Heizen verändern können, um effizient und sparsam zu heizen.  weiterlesen

Vom 29. November 2018

Wandlüfter gibt es für den Einbau in Bädern, Küchen oder als dezentrale Wohnraumlüftung. Wir erklären, welche Aufgabe sie erfüllen, wann sie zum Einsatz kommen und was die Geräte kosten. weiterlesen

News article img

Artikelbewertung