Wärmeenergie: Heizungswissen bei Effizienzhaus-online

 

Die Wärmeenergie steht in engem Zusammenhang mit Wärme und Temperatur und wird im allgemeinen Sprachgebrauch gern irrtümlich damit gleichgesetzt. Lesen Sie mehr über einen zentralen Begriff der Thermodynamik und finden Sie grundlegendes Wissen zur Heiztechnik bei Effizienzhaus-online!

 

Thermische Energie ist nicht gleichzusetzen mit Wärme

Die physikalische Definition der thermischen Energie beschreibt die Wärmeenergie als die ungeordnete Bewegung der Atome und Moleküle von Stoffen. Sie lässt sich als Summe der kinetischen und potenziellen Energie einer großen Anzahl einzelner Körper beschreiben.
Es besteht ein wichtiger Unterschied zum Begriff der Wärme: Diese bezeichnet in Physik und Technik die Menge thermischer Energie, die zwischen zwei Systemen unterschiedlicher Temperatur übertragen wird.
Temperatur und Wärmeenergie sind voneinander abhängig, aber nicht direkt proportional. Ein Beispiel dafür ist der Übergang von einem Aggregatszustand in den nächsten, zum Beispiel das Schmelzen: die thermische Energie eines Stoffs steigt dabei am Schmelzpunkt kontinuierlich weiter. Der Phasenübergang findet statt, und die zugeführte Wärmeenergie führt zu einer Neuanordnung der Moleküle. Die Temperatur bleibt dabei bis zum Abschluss des Schmelzvorgangs konstant.

 

Wege für die Übertragung von Wärmeenergie

Es gibt drei verschiedene Arten, Wärmeenergie zu übertragen:

  • Wärmestrahlung
  • Konvektion
  • Wärmeleitung

 

Wärmestrahlung

Wärmestrahlung ist elektromagnetische Strahlung, die beim Auftreffen auf eine Oberfläche zu einer Temperaturerhöhung führt. Sie wird der Einfachheit halber häufig auf Strahlung im Infrarotbereich reduziert. Das ist allerdings nur unter Alltagsbedingungen zutreffend. Bei veränderten Umgebungsvariablen verschiebt sich auch der Wellenlängenbereich der Wärmestrahlung.

 

Konvektion

Konvektion bezeichnet die Strömung von Gasen und Flüssigkeiten. Erwärmen sie sich, verringert sich die Dichte eines Anteils im Stoffgemisch, der dabei aufsteigt. Dadurch strömt kalter Stoff nach, dessen Temperatur ebenfalls steigt. Auf der anderen Seite des Kreislaufes sinkt abgekühlte Substanzt ab und strömt an der Wärmequelle nach. So entsteht ein Kreislauf im System.

 

Wärmeleitung

Wärmeleitung tritt bei Kontakt von Körpern auf. Oberflächen, die sich berühren, übertragen Wärmeenergie direkt.


Der aktive Transport von Wärmeenergie erfolgt beispielsweise über Wärmenetze. Hier zirkuliert ein Wärmeträger angetrieben von Pumpen zwischen Erzeugungsort und Verbrauchsstellen. Wärmepumpen und Kältemaschinen transportieren ebenfalls aktiv Wärmeenergie in geschlossenen Kreisläufen.

 

Menschliche Nutzung der Wärmeenergie

Im Alltag spielt die Gewinnung und Nutzung von Wärmeenergie eine große Rolle: Hauptnutzungsarten sind die Heizung von Wohn- und Gewerbeobjekten, die Warmwassererzeugung und die industrielle Produktion.
Bei der Stromerzeugung kommt Wärmeenergie zum Einsatz, die eine Dampfturbine in mechanische Arbeit umwandelt, die wiederum einen Generator antreibt. Eine zentrale Bedeutung hat die Nutzung von Wärmeenergie außerdem bei der Nahrungsmittelzubereitung.

 

Gewinnung von Wärmeenergie

Wärmeenergie wird aus verschiedenen Formen von Primärenergie gewonnen. Die größte Bedeutung als Energiequelle haben die chemischen Energieträger: fossile Brennstoffe wie Erdöl, Erdgas und Kohle.
Unter den erneuerbare Energien kommen vorrangig Sonnenenergie und Biomasse als Brennstoff zum Einsatz. Solarenergie lässt sich in thermischen Solaranlagen direkt in nutzbare Wärme umwandeln. Wärmepumpen erzeugen keine Wärme, sondern transportieren unter Einsatz von elektrischem Strom oder Erdgas vorhandene Wärmeenergie aus der Umwelt an den Verbrauchsort.

 

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