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Plattenwärmetauscher: Funktion und Aufbau
Ein Plattenwärmetauscher oder Plattenwärmeübertrager ermöglicht den Energietransport zwischen zwei Fluiden. Dazu besteht er aus mehreren übereinander angeordneten Kammern, die wechselweise von einem kühleren und einem wärmeren Medium durchströmt werden. Die thermische Energie geht dabei vom höheren zum niederen Niveau und somit von einem Stoff auf den anderen über. Wie ein Plattenwärmetauscher der Heizung aufgebaut ist und wo er zum Einsatz kommt, erklärt der folgende Beitrag.
Funktionsweise der Plattenwärmeübertrager
Plattenwärmeübertrager sind eine spezielle Form der Wärmeübertrager, in denen Energie von einem auf einen anderen Stoff übergeht. Damit das funktioniert, sind sie neben dem Block aus Platten auch mit vier Anschlüssen versehen. Zwei davon für das wärmere und zwei für das zu erwärmende Medium. Ist die Heizung in Betrieb, strömen die Fluide (Flüssigkeiten oder Gase) in gegensätzlicher Richtung aneinander vorbei. Experten sprechen dabei vom Gegenstrom. Gleichzeitig geht thermische Energie vom wärmeren auf das kältere Medium über, wodurch dessen Temperatur steigt. Damit die Wärmeübertragung im Plattenwärmetauscher funktioniert, muss kontinuierlich eine Temperaturdifferenz vorhanden sein. Sinkt diese auf sehr geringe Werte, reduziert sich mit dem Energietransport zwischen den Medien auch die Leistung auf ein Minimum.
Stoffliche Trennung der Medien im Wärmeübertrager
Wichtig zu wissen ist, dass die Flüssigkeiten oder Gase stofflich getrennt durch den Plattenwärmeübertrager strömen. Sie vermischen sich nicht, wodurch die Bauteile auch zur Trennung unterschiedlicher Medienkreisläufe infrage kommen. So lässt sich unter anderem die Energie der mit Glykol versetzten Solarflüssigkeit auf das Heizungswasser übertragen, ohne dass das Frostschutzmittel in den Heizkreislauf gelangt.
Plattenwärmetauscher: Aufbau und Materialien
Während die Funktion der Wärmeübertrager immer ähnlich ist, unterscheiden sie sich dennoch in ihrem Aufbau. Neben der Anzahl der verschiedenen Platten kommt es für die Leistung auch auf deren Größe, Material und Prägung an. Entscheidend für das Einsatzgebiet ist außerdem die Art der Verbindungstechnik. So können die einzelnen Elemente vom Plattenwärmetauscher heute gelötet, geschraubt oder laserverschweißt sein. Während die einzelnen Platten bei der ersten Variante fest verlötet sind, halten sie bei der zweiten durch Schrauben zusammen. Die lösbare Verbindung ermöglicht eine Erweiterung der Wärmeübertrager, wodurch sich diese an geänderte Leistungsanforderungen anpassen lassen. Bei lasergeschweißten Bauteilen sind immer zwei Platten zu einer gasdichten Kassette verbunden. Anschließend schrauben die Hersteller mehrere Kassetten zu einem Wärmeübertrager zusammen.
Materialien vom Plattenwärmetauscher der Heizung
Geht es um den Einsatz in der Heizungstechnik, kommen heute vor allem gelötete Plattenwärmetauscher zum Einsatz. Hier sind Kupfer-, Nickel- oder Edelstahl-gelötete Bauteile zu unterscheiden. Die Auswahl richtet sich generell nach den verwendeten Medien, den Temperaturbereichen sowie den vorherrschenden Rohrmaterialien im Heizsystem. Ein erfahrener Installateur kennt die Spezifikationen der Materialien und wählt die passende für das jeweilige Einsatzgebiet aus.
Schlechte Wasserqualität schadet dem Wärmeübertrager
Ist die Wasserqualität schlecht, können im laufenden Betrieb Schäden am Wärmeübertrager auftreten. So besteht neben der Korrosionsgefahr auch die Möglichkeit, dass sich die feinen Kanäle zwischen den Platten zusetzen. Das ist zum Beispiel bei kalkhaltigem Wasser oder verschlammten Heizungsanlagen der Fall. Während das Befüllen mit aufbereitetem Wasser vor der Verkalkung schützt, nehmen Schlammabscheider Verschmutzungen aus dem Heizungswasser.
Einsatzgebiete für Plattenwärmetauscher der Heizung
Wärmeübertrager mit verbundenen Platten kommen heute in vielen technischen Bereichen zum Einsatz. Beispiele dafür sind Industrieanlagen, kälte- und klimatechnische Anlagen sowie Heizungsanlagen. Typisch für die Heizung ist dabei der Einsatz bei:
- Übertragungsstationen für Fern- und Nahwärme
- Anlagen zum Erwärmen des Trinkwassers
- Frischwasserstationen in Mehrfamilienhäusern
- der Systemtrennung einer Fußbodenheizung
- Ladestationen für solarthermische Anlagen
In allen Beispielen kommt es darauf an, die Wärme ohne stoffliche Trennung von einem auf den anderen Kreis zu übertragen. Während Trinkwasser-Wärmeübertrager dabei vor einer Durchmischung von Heizungs- und Trinkwasser schützen, ermöglichen Plattenwärmetauscher in Frischwasserstationen eine getrennte Hydraulik in der Haus- und Wohnungsverteilung. Bei einer Flächenheizung schützt der Wärmeübertrager den Heizkessel als Systemtrennung vor Sauerstoff und Ablagerungen aus den Heizkreisen.
Fazit von Alexander Rosenkranz
Plattenwärmetauscher der Heizung ermöglichen die Wärmeübertragung von einem Fluid auf ein anderes. Dazu besteht er aus mehreren Kanälen. Die strömenden Medien (Flüssigkeiten oder Gase) bewegen sich getrennt voneinander durch diese hindurch, wobei thermische Energie vom wärmeren auf das kältere übergeht. Ausschlaggebend für die Leistung ist unter anderem die wirksame Wärmeübertragerfläche. Zum Einsatz kommen die Bauteile in der Heizungstechnik unter anderem in Fernwärmeanlagen, bei der Warmwasserbereitung, als Systemtrennung in Fußbodenheizungen oder in thermischen Solaranlagen.
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