Verlustwärme
Bei jeder Energieumsetzung entstehen Energieverluste verschiedener Art, die mit Hilfe des Wirkungsgrad-Begriffs quantifiziert werden können. Die Summe der Energieverluste bezogen auf eine Zeitspanne nennt man Verlustleistung. Bei den meisten Prozessen fallen Energieverluste fast ausschließlich in Form von Wärme an, die dann als Verlustwärme kategorisiert wird, falls eine Energierückgewinnung mit zu viel technischem Aufwand verbunden sein würde, sich also nicht mehr lohnt.
In umgekehrter Richtung kann Wärme nur teilweise in eine andere Energieform umgewandelt werden, und zwar nur, wenn und solange es einen Temperaturunterschied gibt (Zweiter Hauptsatz der Thermodynamik, Carnot-Prozess). Deshalb ist Wärme in vielen Zusammenhängen gleichbedeutend mit verlorener Energie.
Die von technischen Geräten, Maschinen, Anlagen oder Lebewesen an die Umgebung abgegebene Wärme wird auch als „Abwärme“ oder als „abgeführte Wärme“ bezeichnet. Wie diese Umgebung konkret ausgeführt ist bzw. aussieht, ist damit noch nicht gesagt. Unabhängig davon, ob die Abwärme in die Sekundär-Kühlschlange eines Wärmetauschers hineingeführt oder etwa in eine Umgebungsluft abgeführt wird oder sonstiges mit ihr geschieht, klar ist zunächst nur, dass bei einer Wärmeabführung die Wärmequelle eine höhere Temperatur als die Temperatur der Umgebung besitzen muss. Man spricht immer dann von einem „Wärmeverlust in die Umgebung hinein“, wenn die Abwärme an dem betreffenden lokalen Ort energetisch nicht weiterverarbeitet wird.
Verlustwärme entsteht typischerweise in Form von:
- Reibungsverlust bei mechanischen Anlagen,
- thermischem Verlust bei Verbrennungsmotoren sowie in elektronischen Bauteilen,
- Wicklungs- und Eisenverluste bei Elektromotoren.
Auch die Schallenergie eines Lautsprechers wird über die Reibung der Luftmoleküle in Wärme umgewandelt.
In größerem Umfang entstehende Verlustwärme muss durch Kühlung abgeführt werden, um die Beschädigung von Maschinenteilen wie Zylinderköpfen oder Wicklungsisolationen, Elektronikbauteilen oder technischen Anlagen zu vermeiden.
Siehe auch
Literatur
- Dipl.-Ing. (FH) Herrmann Uhrmann: Heizung und Lüftung, Teil 4a: Verbrennungsvorgänge, Wärme- und Abgasverluste, Ölfeuerung. / Überarbeitet von Dipl.-Ing. Jürgen Weber. 3., überarb. Aufl. (Studienheft: HeLü) Reinhard Mohn GmbH, Gütersloh 1990.
- Andrea Dög: Minimierung der strukturbedingten Wärmeverluste von Industrieöfen. Diss. TU Bergakademie Freiberg 2004.
- Jürgen Mosler: Wärmeverlust von Fernwärmeleitungen. Diss. Univ. Dortmund 1987.
- Heiko Lettmann: Untersuchungen zur Simulation des Wandwärmeübergangs in Dieselmotoren. Cuvillier Verl., Göttingen 2005, [zugl. Diss. Univ. Hannover], ISBN 3-86537-580-4.
- Andreas Griesinger: Wärmemanagement in der Elektronik: Theorie und Praxis. Springer Vieweg, Berlin [2019], ISBN 978-3-662-58681-5.