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4 . 2004 Die Wege der Wärme Wie wird Wärme übertragen und warum lässt sie sich mit Erdgas so wirtschaftlich erzeugen? Ein kleiner Ausflug in die Welt der Physik. Bericht in Zusammenarbeit mit ASUE entstanden Das Phänomen kann man oft beobachten, vor allem an sonnigen Wintertagen in Skigebieten: Die Lufttemperatur ist eisig – minus fünf, minus zehn Grad – und dennoch räkeln sich an den Skihütten Sonnenanbeter spärlich bekleidet auf ihren Liegestühlen. Und keiner schlottert, im Gegenteil: In der Sonne ist es schön warm – erst wenn der Wind um die Ecken pfeift, wird’s „frisch“. Angenehm warm in eiskalter Luft, wie passt das zusammen? Die Antwort liefert die Physik. Demnach ist Wärme nichts anderes als die Bewegung der Moleküle und Atome eines Körpers. Ein Stoff wird umso wärmer, je schneller sich seine Moleküle bewegen. ❚ Drei Wege zur Wärme Bei Übertragung von Wärme nehmen die Moleküle des kälteren Körpers die Energie des wärmeren auf und bewegen sich dann ihrerseits schneller. Die Physiker unterscheiden dabei drei Wege der Wärmeweitergabe. Einmal das Prinzip der Wärmeleitung, direkt von Körper zu Kör-
Erdgas-Strahlungsheizungen (Bild rechts) arbeiten vor allem in hohen Räumen und im Freien besonders wirtschaftlich, weil die Strahler nicht die Luft, sondern Personen und Gegenstände aufheizen – ob in der Kirche, in der Werkhalle, im Biergarten oder auf der heimischen Terrasse per. Dieser Vorgang passiert täglich auf dem heimischen Herd, wenn Margarine in der Pfanne heiß wird. Der zweite Weg der Wärmeübertragung ist die so genannte Konvektion. Hier werden Wärme leitende Medien, bei Heizungen meist Wasser oder Luft, genutzt, um die Molekularbewegung zu übertragen. Ein warmer Raum ist also nichts anderes als ein mit warmer Luft gefüllter Raum. Die Sonne schließlich nutzt den Weg der Wärmestrahlung. Die Moleküle der Körper nehmen die von ihr ausgesandten Infrarotstrahlen direkt – ohne Umweg über die Luftmoleküle – auf und wandeln die Strahlungsenergie in Bewegung um. Und diese Infrarotstrahlung ist auch die Erklärung für das Wintersonnenbad bei eiskalter Luft. Die Wärmestrahlung der Sonne trifft direkt auf die Haut und wärmt sie, während die Luft ringsum kaum Energie aufnimmt. ❚ Wärmeübertragung im Haus Erdgas im Haushalt nutzt sämtliche Wege der Wärmeübertragung, um das Leben bequem zu machen. Kochen auf offener Flamme funktioniert mit einer Kombination aus Wärmestrahlung – sie wärmt den Topfboden – und Wärmeleitung, die von dort das Spaghettiwasser zum Sprudeln bringt. Zentralheizungssysteme nutzen das Prinzip der Konvektion. Zunächst wird mit Hilfe von Wasser die Wärme vom Brenner zu den Heizkörpern geleitet. Diese erwärmen – wieder via Konvektion – die Luft im Zimmer, dem gemütlichen Fernsehabend steht nichts mehr im Weg. Immer beliebter werden auch Erdgas-Kachelöfen. Sie nutzen alle drei Wege der Wärmeübertragung: Ihre Kacheln erwärmen die Luft ringsum, stahlen Wärme ab – und wenn man sich gemütlich an sie kuschelt, strömt die Wärme direkt per Wärmeleitung in den Rücken. Manche Erdgasgeräte produzieren reine Infrarotstrahlung und arbeiten deshalb sehr wirtschaftlich. Neben dem offenen Kamin, der mit Erdgas betrieben sauber und unproblematisch arbeitet, sind hier vor allem Erdgas-Strahler zu nennen. Erdgas-Strahlungsheizungen gibt es für zwei große Anwendungsbereiche: Als Strahlungsheizungen, wie sie vor allem in großen Werkshallen, aber auch in Kirchen und hohen Räumen extrem Energie sparend arbeiten. Der Grund ist einfach: Statt wie üblich die große Luftmenge zu erwärmen, bringen Infrarotstrahler ihre Wärme direkt dorthin, wo sie gebraucht wird – auf die Körper der Menschen. Den Erdgas-Terrassenstrahler setzt heute hauptsächlich die Gastronomie ein, um die Open-Air-Saison zu verlängern. Aber auch auf der eigenen Terrasse sorgt ein Erdgas-Strahler für lange Grillabende – ganz ohne Gänsehaut. Die Funktionsweise der Erdgas-Strahler ist einfach, aber wirkungsvoll. Auf einer feinporigen Keramikplatte verbrennt Erdgas. Die dadurch entstehende Wärmestrahlung lenken Reflektoren in die gewünschte Richtung. So wird’s allen ringsum schön warm – nur gegen Stechmücken helfen die Strahler nichts. Energie . Wärme Der Trick mit dem Klick Steckdosen gibt es mittlerweile von verschiedenen Herstellern auch für Erdgas. Sie sind so einfach und sicher zu handhaben wie ihre Strompendants. Die Geräte enthalten entsprechende Sicherungen gegen Gasaustritt, Manipulation und Brand. Wer mehrere solcher Gassteckdosen an strategischen Punkten in der Wohnung verteilt, kann so – wie von Stromsteckdosen gewohnt – Gasgeräte einfach und sicher anschließen. Vor allem auf der Terrasse macht das Sinn: Terrassenstrahler, Gasgrill oder der Gaswok hängen schnell an der Außensteckdose. Auch in der übrigen Wohnung wird der Umgang mit Gas erleichtert: Gasherde und Wäschetrockner sind nicht mehr an einen festen Standort gebunden und können problemlos „umziehen“. 5 . 2004
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