Begriffserklärung
BRENNER
Feuerungstechnik: Misch- und Zufuhreinrichtung für Brennstoff und/oder Luft zum geregelten Verbrennen von Gas, Öl. Man unterscheidet nach Art des verwendeten Brennstoffes den Gas- und Ölbrenner.
Bei Gasbrennern werden nach dem Mischsystem für Gas und Luft unterschieden: Parallelstrombrenner, bei denen Gas und Luft erst am Brennermund in parallelen Strahlen zusammentreffen; Kreuzstrombrenner, bei denen sich hinter dem Brennermund die beiden Strahlen kreuzen; Wirbelstrombrenner, bei denen eine sehr gute Verwirbelung des Gasgemischs erfolgt. Bei Brennern mit Vormischung vermischen sich Gas und Luft vor der Verbrennung im Brennergehäuse. Es gibt auch Umstellbrenner, die mit oder ohne Vormischung arbeiten und Wechselbrenner für wahlweise Verbrennung von Stark- oder Schwachgas. Eine Sonderausführung ist der Steinstrahlbrenner, bei dem ein Gemisch von Koksgas und Luft in vielen kleinen Düsen entzündet wird und eine vor den Düsen liegende Ausgitterung aus feuerfesten Steinen erhitzt.
Der Ölbrenner hat außer der Zuführung und Mischung des Brennstoffes mit Luft die Aufgabe, das Öl zu zerstäuben. Öl wird deshalb meist in Zerstäuberbrennern verbrannt, bei denen entweder das Öl unter Druck in kleine Tröpfchen zerstäubt und winklig zum Luftstrom eingeblasen oder auch z.B. bei Teerölen nach Vorwärmung durch einen Dampf- oder Druckluftstrahl zerstäubt wird.
BRENNWERT
Früher wurde dieser oberer Heizwert oder Verbrennungswärme genannt; nach DIN der Quotient aus der bei vollständiger und vollkommener Verbrennung einer bestimmten Masse eines flüssigen oder festen Brennstoffs frei werdenden Wärmemenge und der Masse dieser Brennstoffmenge. Dabei wird vorausgesetzt, dass die Temperatur des Brennstoffs vor dem Verbrennen und die der entstehenden Verbrennungsprodukte 25 ºC beträgt, das bei der Verbrennung gebildete Wasser in flüssigem Zustand vorliegt, Kohlenstoff und Schwefel zu Kohlendioxid bzw. Schwefeldioxid (in gasförmigem Zustand) oxidiert werden und eine Oxidation des Stickstoffs nicht erfolgt.
ERDGAS
Sammelbegriff für brennbare, in der Erdkruste vorkommende Naturgase, die neben anderen Bestandteilen (z.B. Ethan, Propan, Stickstoff, Kohlendioxid) überwiegend Methan enthalten. Erdgas ist z.T. gemeinsam mit Erdöl entstanden, z.T. hat es sich im Lauf der Inkohlung aus Kohle gebildet.
Die Suche nach Erdgaslagerstätten und Ausführung der Bohrungen ist ähnlich wie beim Erdöl. Erdgas tritt aus der Lagerstätte stets mit einem Überdruck (bis zu 400 bar) aus, der mit zunehmender Ausbeutung der Lagerstätte sinkt. Je nach dem Gehalt an sauren Komponenten unterscheidet man Sauergas (über 1 Vol.-% Schwefelwasserstoff), Leangas (unter 1 Vol.-% Schwefelwasserstoff) und Süßgas (unter 2 Vol.-% Kohlendioxid, kein Schwefelwasserstoff).
Erdgas nennt man trocken, wenn es ohne Abscheidung von Kondensat abgekühlt werden kann. Aus nassen Erdgasen, die überwiegend zusammen mit Erdöl vorkommen, kondensieren bei Abkühlung höhere Kohlenwasserstoffe. Erdgas wird überwiegend für Heizzwecke, aber auch als chem. Rohstoff (Synthesegas) verwendet. Wichtige Qualitätsnormen sind der Schwefelgehalt (maximal 150 mg/m3), der Taupunkt (maximal 5 ºC) und der Brennwert. Nach DIN wird Erdgas in die 3. Gruppe der Brenngase (Starkgase mit Brennwert 30 – 60 MJ/m3) eingeordnet. Für die Brenneigenschaften ist auch die Wobbe-Zahl wichtig, die für die Erdgasgruppe L (Erdgas) um 45, für die Erdgasgruppe H (Erdölgas) um 50 MJ/m3 liegt. Erdgas wird unter einem Druck von 65 bis 70 bar über weite Strecken in Rohrleitungen (Pipelines) transportiert. LNG (engl. liquefied natural gas) ist verflüssigtes Erdgas, das bei 162 ºC drucklos mit speziellen Tankschiffen transportiert wird.
Erdgas steht in der Versorgung der Welt mit Primärenergie nach Erdöl und Kohle an 3. Stelle. Die Weltreserven wurden (1998) mit 141.000 Mrd. m3 angegeben, davon entfallen auf die GUS rd. 40% und auf den Nahen Osten knapp 20%. Die Weltförderung betrug (1998) rd. 2.335 Mrd. m3; in Deutschland wurden (1999) 21 Mrd. m3 Erdgas gefördert.
FLÜSSIGGASE
Die v.a. aus Kohlenwasserstoffen mit drei oder vier C-Atomen (Propan, Propen, Butan, Buten) bestehenden Gase, die bei der Verarbeitung von Erdöl (engl. liquefied petroleum gas, Abk. LPG) und Erdgas (engl. liquefied natural gas, Abk. LNG) gewonnen werden und sich bei Raumtemperatur und einem Druck bis 25 bar verflüssigen lassen. Diese Flüssiggase werden als chem. Rohstoffe, als Brenngase für Haushalt, Gewerbe und Industrie sowie als Kraftstoffe für Ottomotoren verwendet (Autogas). Flüssiggase werden in mit doppelwandigen zylindrischen oder kugelförmigen Tanks und speziellen Sicherheitsvorrichtungen ausgerüsteten Flüssiggastankern transportiert. LNG-Tanker befördern verflüssigtes Erdgas, LPG-Tanker Erdölgase bei etwa 50 ºC Kühltemperatur und Drücken um 20 bar.
SOLARTECHNIK
Heliotechnik, Teilbereich der Energietechnik, der sich mit der energet., bes. elektro- und wärmetechn. Nutzung der Sonnenenergie befasst, einschließlich der Entwicklung geeigneter Methoden, Geräte und Anlagen.
Die thermische Solartechnik umfasst die durch Absorption von Sonnenstrahlung v.a. in Sonnenkollektoren erfolgende aktive Umwandlung von Sonnenergie in Wärme und deren anschließende Nutzung zur Raumheizung, Brauchwassererwärmung u.a. mithilfe eines geeigneten Wärmeträgers (z.T. auch in Kombination mit Wärmepumpen), weiter die Erzeugung von Prozesswärme auf niedrigem Temperaturniveau für Trocknungs- und Verdampfungsprozesse, auf hohem Temperaturniveau im Solarofen, außerdem die Techniken der passiven Sonnenenergienutzung (z.B. in der Solararchitektur).
Die elektrische Solartechnik befasst sich mit den z.T. großtechnisch einsetzbaren Verfahren der Umwandlung von Sonnen- in elektr. Energie. Indirekte Stromerzeugung erfolgt in solartherm. Solarkraftwerken über die Umwandlung von Strahlungsenergie in Wärme und Übertragung auf ein Trägermedium zum Antrieb einer Generatorturbine. Direkt in elektr. Energie umgewandelt wird die Sonneneinstrahlung in photovoltaischen Anlagen und Photovoltaikkraftwerken mithilfe von Solarzellen. Die Solartechnik dient auch der Speicherung von absorbierter Sonnenenergie. Dazu bieten sich neben größeren Wasser-, Beton- oder Bodenmassen als Wärmespeicher auch die Speicherung als Latentwärme (z.B. als Schmelzwärme organ. Salze) oder in Form chem. Energie an (z.B. durch Umwandlung in Synthesegas in der Wasserstoffenergietechnik).
SOLARZELLE
Vorrichtung zur Direktumwandlung elektromagnet. Strahlungsenergie in leitergeführte elektr. Energie (Direktwandler) für die Energieversorgung elektr. Verbraucher. Solarzellen sind Photoelemente, deren Eigenschaften speziell auf das elektromagnet. Spektrum der Sonne abgestimmt sind. Die Erzeugung elektr. Energie mithilfe von Solarzellen und auch deren Entwicklung, Fertigung und Einsatz werden zusammenfassend als Photovoltaik bezeichnet, einschließlich der damit befassten naturwiss.-techn. Fachgebiete. Wichtige Beiträge in Forschung und Entwicklung werden v.a. von der Halbleiterphysik und von der Festkörperchemie geleistet.
Als Halbleitermaterial für Solarzellen wird einkristallines, polykristallines und amorphes Silicium verwendet. Die Solarzellen werden aus Einkristallscheiben geschnitten oder in Form von Dünnschichtzellen als Bänder oder Folien gegossen. Die elektr. Kontakte werden aufgedampft oder durch Siebdruck hergestellt.
SONNENKOLLEKTOR
ist eine Anlage, die Sonnenstrahlung absorbiert und als Wärme an ein strömendes Trägermedium (Wasser, flüssiges Natrium, Isobutan) abgibt. Im Niedertemperaturbereich (20 -200 ºC) werden vorwiegend Flachkollektoren eingesetzt. Sie besitzen eine geschwärzte Absorberfläche (i.A. Aluminium- oder Kupferblech), die direkte und diffuse Sonnenstrahlung absorbiert und mit einem eingebetteten, von einem geeigneten Wärmeträger durchströmten Rohrsystem verbunden ist. Um die Verluste durch Wärmeleitung, Konvektion und Abstrahlung zu verringern, ist das Gehäuse wärmeisoliert (Dämmstoff oder Vakuum) und die Front mit einer transparenten Abdeckung versehen. Flachkollektoren haben eine geringe Richtungsempfindlichkeit und brauchen deshalb dem Sonnenstand nicht nachgeführt zu werden. Sie können je nach äußeren Bedingungen zur Warmwasserbereitung (Brauchwasser, Freibäder) oder Raumheizung eingesetzt werden.
WÄRME
ist allgemein eine Sinnesempfindung, die durch äußere Reize physikalischer Art hervorgerufen wird (Temperatursinn); in der Physik die diese Sinnesempfindung auslösende spezielle Energieform (Wärmeenergie, thermische Energie, Formelzeichen Q), die als Bewegungsenergie der ungeordneten Wärmebewegung der Atome oder Moleküle eines Körpers erklärt wird.
Der Begriff der Wärme steht in enger Beziehung mit dem der Temperatur; verschiedene Wärmezustände desselben Körpers lassen sich u.a. anhand der Temperatur unterscheiden. Wärme breitet sich immer von Orten höherer Temperatur zu Orten tieferer Temperatur aus (Wärmeübertragung). Körper dehnen sich i.A. bei Wärmezufuhr aus (Wärmeausdehnung) bzw. ziehen sich bei Wärmeabnahme zusammen und gehen bei bestimmten Temperaturen in einen anderen Aggregatzustand über. Eine phänomenolog. Wärmelehre liefert die Thermodynamik, eine atomistisch-statist. Theorie der Wärme ist die statistische Mechanik. In der Thermodynamik wird als Wärmeenergie eine Form der Änderung der inneren Energie eines Systems bezeichnet. Sie ist nicht mit einer makroskop. Bewegung des Körpers verbunden, kann aber durch Verrichtung von Arbeit und/oder Übertragung von Wärme geändert werden (1. Hauptsatz der Thermodynamik); die ausgetauschten Wärmeenergiebeträge werden auch zu- oder abgeführte Wärmemenge genannt. Vorgänge ohne Wärmeaustausch bezeichnet man als adiabatisch. Im Gegensatz zur inneren Energie hängt die Wärmeenergie nicht nur vom Anfangs- und Endzustand eines Prozesses, sondern wesentlich von dessen Verlauf ab. SI-Einheit der Wärme ist das Joule (J). Diejenige Wärme (Wärmemenge), die zur Erwärmung eines Körpers um 1 K (1 ºC) notwendig ist, heißt seine Wärmekapazität und wird in J/K angegeben.
DIE GESCHICHTE
Ein zentrales Thema der frühen chemischen Forschung stellte die Wärmeentwicklung bei der Verbrennung von Stoffen dar. Im 17. Jhd. behandelte J. J. Becher das „Prinzip der Brennbarkeit“ als einen eigenen Grundstoff. Im 18. Jhd. ging G. E. Stahl davon aus, dass Wärme ein gewichtsloser Stoff („Phlogiston“) sei, von dem er annahm, dass er von wärmeren auf kältere Körper übergeht, aber weder gebildet noch vernichtet werden könne. J. R. Mayer (1841) und J. P. Joule (1842-1850) zeigten, dass Wärme eine besondere Art der Energie darstellt, die man z.B. aus mechan. Arbeit erhalten kann. 1847 fasste H. von Helmholtz das bisherige Wissen im Energieerhaltungssatz (1. Hauptsatz der Thermodynamik) zusammen. Die Beobachtung, dass Wärme nie vollständig in Arbeit umgewandelt werden kann und freiwillig stets nur vom wärmeren auf den kälteren Körper übergeht, fand durch die Arbeiten von R. Clausius (1850) und W. Thomson (Lord Kelvin; 1851) ihren Ausdruck im Entropiesatz (2. Hauptsatz der Thermodynamik). Die bisherigen Überlegungen zur Wärme wurden für unmittelbar messbare, makroskop. Größen angestellt und führten zur Thermodynamik, die die mit Wärmeumwandlungen verbundenen Vorgänge vollständig und widerspruchsfrei beschreibt. Sie sagt aber nichts aus über das „Wesen“ der Wärme und die Verbindung mit anderen Gebieten der Physik. Hier setzten die mechanische Wärmetheorie und die kinetische Gastheorie an, die den Zusammenhang von Mechanik und Wärmelehre aufzeigten und schließlich zur statist. Mechanik führten.
HEIZUNG
Vorrichtung oder Anlage zum Erwärmen von Räumen zur Schaffung einer physiologisch günstigen Umgebung. Eine Heizungsanlage besteht im Wesentlichen aus der Wärmeerzeugungsanlage und den zur Wärmeabgabe bestimmten Teilen. Die Wärme wird entweder durch Verbrennung fossiler Brennstoffe oder durch Umwandlung von elektr. Energie erzeugt.
OFENARTEN
Zur einfachsten und ältesten Form der Heizung, der Einzelheizung, gehören alle Arten von Öfen, die ihre Wärme durch Konvektion oder Strahlung abgeben. Die Öfen unterscheidet man nach Baustoffen oder nach Brennstoffen bzw. Energieart.
Der Kachelofen zählt zu den Speicheröfen. Seine Ummantelung nimmt Wärme auf und gibt sie langsam, vorwiegend durch Konvektion ab. Bei keram. oder eisernen Dauerbrandöfen für Kohle und Koks sind Füllschacht und Verbrennungsraum voneinander getrennt. Durch selbsttätige Regulierung der Luftzufuhr wird die Zimmertemperatur in beschränktem Umfang konstant gehalten.
An den Ölöfen, in denen hochwertige leichte mineral. Öle verbrannt werden, ist ein Heizöltank mit Schwimmerregelventil angebaut. Über ein Regulierventil fließt dem Verdampfungsbrenner das Heizöl zu. Das Heizöl kann aber auch vom Keller durch Pumpen den Öfen zugeführt werden.
In Gasöfen (Strahlungs-, Konvektionsöfen) wird Heizgas verbrannt. In Strahlungsöfen erhitzt die Gasflamme Heizflächen aus Metall oder Schamotte, die die Wärme abstrahlen. Konvektionsöfen werden als Glieder- oder v.a. als Kaminöfen gebaut; die Wärmeabgabe erfolgt über Wärmeaustauscher.
Bei elektronischen Öfen wird durch elektr. Energie in einem aufgewickelten Widerstandsdraht oder einem Stab Wärme erzeugt. Man unterscheidet Strahlungsheizkörper (z.B. Wand-, Deckenstrahler) sowie Konvektionsheizkörper mit und ohne Ventilator zur Luftumwälzung.
HEIZUNGSARTEN
Zur zentralen Versorgung ganzer Gebäudegruppen dient die Fernheizung (Fernwärme). Bei der Zentralheizung werden die zu beheizenden Räume von einer meist im Keller angeordneten zentralen Wärmequelle aus mit Wärme versorgt. Als Wärmeträger dienen Warmwasser, Dampf oder Luft. Weitaus am häufigsten ist die Warmwasserheizung, bei der das Wasser in einem Heizkessel durch die Verbrennung von Koks, Gas oder Öl bis etwa 90 ºC (in einer Druckheizung oder Heißwasserheizung auf 110 ºC) erwärmt und durch Rohrleitungen zu den Heizkörpern transportiert wird.
Bei der Dampfheizung wird der Dampf im Niederdruckdampfkessel erzeugt und gibt seine Verdampfungswärme in den Heizkörpern ab. Das dabei niedergeschlagene Wasser (Kondensat) fällt durch eine besondere Fallleitung in den Kessel zurück. Wegen der schlechten zentralen Regelbarkeit und geringen Wärmespeicherung werden Dampfheizungen nur noch im industriellen Bereich oder in Gebäuden, die nur kurzzeitig, aber schnell beheizt werden müssen (z.B. Kirchen), angewendet.
Niedertemperaturheizungen verwenden Heizmittel mit Temperaturen zw. 30 und 60 ºC. Sie gehören aufgrund der verringerten Wärmeverluste zu den Energie sparenden Heizsystemen.
Nur als Niedertemperaturheizung betreibbar sind die Solarheizung, bei der mittels Sonnenkollektoren die Sonnenenergie genutzt wird, und die Wärmepumpe, die die Umwelt (z.B. Luft, Wasser, Erdreich) als Wärmequelle nutzt. Zu den Niedertemperaturheizungen gehört auch die Warmluftheizung, bei der mehrere Räume gleichzeitig meist von einem zentral gelegenen Kachelofen über Luftkanäle beheizt werden.
HEIZKÖRPER
Bestandteil einer Heizungsanlage, dessen Innenraum von einem Wärmeträger (Warmwasser, Dampf oder Öl) durchströmt oder in dem elektr. Energie in Wärmeenergie umgewandelt wird und der in der Heiztechnik v.a. der Raumerwärmung dient. Die Wärmeabgabe erfolgt durch Konvektion und Strahlung.
Plattenheizkörper (Flachheizkörper), die heute am weitesten verbreitete Form der Heizkörper, haben Heizflächen aus glatten oder leicht gewellten Stahlblechplatten, die von dazwischenliegenden, Warmwasser führenden Rohren oder Kanälen erwärmt werden. Ihre Bautiefe beträgt meist nur 25 bis 40 mm.
Radiatoren, die früher in Wohnräumen am weitesten verbreitete Form der Heizkörper, bestehen aus gleichartigen Gliedern aus Gusseisen oder Stahl (Bautiefe 70 bis 250 mm), die in beliebiger Stückzahl verbunden und zu einem Heizkörper montiert werden können. Die Bez. „Radiator“ ist insofern irreführend, als die Wärmeabgabe wegen der geringen dem Raum zugewandten Fläche vorwiegend durch Konvektion erfolgt.
Konvektoren bestehen aus berippten Rohren, die in ein Blechgehäuse oder in eine Nische mit Verkleidung derart eingebaut werden, dass Luft von unten eintritt, sich erwärmt und oben wieder austritt. Beim Einbau eines oder mehrerer Ventilatoren wird eine Luftströmung erzwungen, sodass der Konvektor auch zur Raumlüftung eingesetzt werden kann.
Sockelheizkörper sind berippte, verkleidete Rohre, die im Raum wie Fußleisten angebracht sind.
FLÄCHENHEIZUNGEN
Der Begriff Flächenheizung wird oft im Zusammenhang mit der Flächenkühlung genannt. Der Grund liegt in der gleichen Eignung und Auslegungsweise de Systemkomponenten.
Flächenheizung/ -kühlung ist ein Oberbegriff für verschiedene Heizungs- und Kühlungsvarianten, die die Wärme über die Flächen der Bauteile eines Gebäudes abgeben und aufnehmen.
Vorteile von Flächenheizungen:
Flächenheizungen erhöhen die Thermische Behaglichkeit dadurch, dass sie Umfassungsflächen erwärmen. Durch die dafür notwendigen niedrigen Systemtemperaturen eignen sie sich besonders für moderne Brennwerttechnik, Wärmepumpen und beim Einsatz in Verbindung mit Solarthermie.
FUSSBODENHEIZUNGEN
Die Fußbodenheizung gehört zur Gruppe der Flächenheizungen. Erste Fußbodenheizungen wurden bereits von den Römern verwendet (Hypokaustum). Später, etwa 700 n.Chr., auch von den Koreanern, die Fußbodenheizung „Ondol“. Der große Durchbruch der Fußbodenheizung hat sich seit den 80er Jahren des 20. Jahrhunderts rasend vollzogen. Ein wichtiger Grund dafür ist die Behaglichkeit. So ermöglicht es etwa eine Fußbodenheizung, selbst im Winter im Haus barfuß zu gehen. Ein weiterer Vorteil ist die architektonische Freiheit der Raumgestaltung.
Dazu kommen noch die hygienischen Aspekte einer Fußbodenheizung. Staubaufwirbelung findet nicht statt. Durch die gleichmäßige Flächenwärme werden das Wachstum der Hausstaubmilbe und die Schimmelpilzbildung verhindert.
Heute werden Fußbodenheizungen vorwiegend in Kunststoff- Verbundrohren ausgeführt.
WANDHEIZUNGEN
Die Wandheizung gehört zur Familie der Flächenheizungen, und sorgt so für eine Erwärmung des Raumes durch Wärmeabgabe der Wände mit einem relativ hohen Strahlungsanteil.
Bereits die Römer kannten das Prinzip der kombinierten Fußboden- und Wandheizung: Hypokaustum, wobei die Wohnräume im Fußboden bzw. den Wänden durch Abgase und/ oder warme Luft beheizt wurden.
Heute werden Wandheizungen vorwiegend in Kunststoff- Verbundrohr ausgeführt.
KLEMPNER
Der Begriff wurde vermutlich umgestaltet aus dem älteren Klemperer, Klamperer, oberdeutsch Klampfer(er). Das Klempern ist das „Blech hämmern“, das Klampen bedeutet „fest verbinden“. Der Klempner verarbeitet Feinbleche aus Eisen oder NE- Metallen (z.B. Zink, Kupfer, Aluminium, Blei) vorwiegend zur Herstellung von Dachabdichtungen und Dachentwässerungen.
Quelle: Wikipedia – Die frei Enzyklopädie Thema: Badekultur