Temperaturerhöhung Luft - Energiebedarf

Wissenschaft Physik
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Hallo,

ich habe irgendwie im Kopf, dass es es mehr Energie kostet, die Temperatur von warmer Luft um 1°C zu erhöhen als die von kalter Luft. Das mag ähnlich auch für Wasser gelten oder andere Stoffe. Frage: Ist das so? Ich kann derzeit keinen Hinweis darauf finden, und mir ist nur eine Energiegleichung über den Weg gelaufen, die linear ist - also keine Abhängigkeit von der Starttemperatur.

Hintergrund: Eine Belüftungsanlage zeigt mir z.B. die folgenden Werte an:

  • Raumluft: 24°C
  • Abluft: 20°C
  • Außenluft: 10°C

Das Volumen von Zu- und Abluft ist ja identisch (davon gehe ich jedenfalls aus - eher kommt ein bisschen mehr rein als rausgeht zwecks Überdruck). Dazwischen ist ein Wärmetauscher. Wenn es jetzt linear wäre mit der Energie, müssten doch die 4K Temperaturdifferenz auch für die Zuluft gelten, sprich, aus 10°C würden 14°C. Das kann ich mir aber nicht so recht vorstellen, denn dann wäre ja der Raum in kürzester Zeit ausgekühlt. Ist er aber nicht. Zum Glück :wink: Leider wird aber die Temperatur der zugeführten Luft nicht angezeigt, und sie lässt sich auch schlecht messen.

Vielleicht wäre das eher ein Thread für Sanitär/Klima weiter unten, aber ich möchte mal nach den Grundlagen fragen :wink:

Danke und Grüße,
Kristian

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Hallo,

ich habe irgendwie im Kopf, dass es es mehr Energie kostet,
die Temperatur von warmer Luft um 1°C zu erhöhen als die von
kalter Luft.

Was nimmst du zum Vergleich her? Gleiche Masse oder gleiches Volumen
und was ist mit feuchte?

Das mag ähnlich auch für Wasser gelten oder
andere Stoffe. Frage: Ist das so? Ich kann derzeit keinen
Hinweis darauf finden, und mir ist nur eine Energiegleichung
über den Weg gelaufen, die linear ist - also keine
Abhängigkeit von der Starttemperatur.

Diese wird in erster Näherung auch ausreichend sein.

Hintergrund: Eine Belüftungsanlage zeigt mir z.B. die
folgenden Werte an:

  • Raumluft: 24°C
  • Abluft: 20°C
  • Außenluft: 10°C

Aha, hat also sehr wahrscheinlich gar nix mit den oben von dir
gesuchten Dingen zu tun?
Aber wie der Wärmetauscher hier arbeitet, ist völlig unklar.
Ist der mit getrennten Kreisen für Innen/außen?

Das Volumen von Zu- und Abluft ist ja identisch (davon gehe
ich jedenfalls aus - eher kommt ein bisschen mehr rein als
rausgeht zwecks Überdruck).

Druck kannst du hier wohl getrost vergessen.
Und was ist mit den Dichteunterschieden bei verschiedenen Temp.?
Das macht zwar auch nicht so viel aus, aber sicher schon mehr als
der druck.

Erzähle doch besser, was du da konkret hast.

Dazwischen ist ein Wärmetauscher.
Wenn es jetzt linear wäre mit der Energie, müssten doch die 4K
Temperaturdifferenz auch für die Zuluft gelten, sprich, aus
10°C würden 14°C.

???
Der Wärmetauscher transportiert Energie.
Allerdings, wenn die Volumenströme primär und sekundär unterschiedlich
groß sind, kann man da keinen so einfachen Zusammenhang konstruieren.

Das kann ich mir aber nicht so recht
vorstellen, denn dann wäre ja der Raum in kürzester Zeit
ausgekühlt. Ist er aber nicht. Zum Glück :wink: Leider wird aber
die Temperatur der zugeführten Luft nicht angezeigt, und sie
lässt sich auch schlecht messen.

Versteh ich nicht. Temperaturmessung für so einen Zweck ist eine d
er einfachsten Messaufgaben.
Gruß Uwi

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Hallo,

zur raschen Lösung deines Problems:

ich habe irgendwie im Kopf, dass es es mehr Energie kostet,
die Temperatur von warmer Luft um 1°C zu erhöhen als die von
kalter Luft. Das mag ähnlich auch für Wasser gelten oder

solltest du dir eine Tabelle für die mittlere spezifische Wärmekapazität von Luft zwischen 0°C und einer beliebigen Temperatur besorgen.

MfG

watergolf

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Was nimmst du zum Vergleich her? Gleiche Masse oder gleiches Volumen und was ist mit feuchte?

Gute Frage. Ich hätte mal stumpf „Volumen“ gesagt, das der Ventilator da ansaugt. Die Masse wäre dann je nach Temperatur und Feuchte variabel, das stimmt wohl. Vermutlich muss man die Frage auf „Laborbedingungen“ reduzieren: Drinnen und draußen gleiche Feuchte, „reine“ Luft, nur eben unterschiedliche Temperatur. Wie gut das dann die Realität erklärt, ist eine andere Frage.

Diese wird in erster Näherung auch ausreichend sein.

Okay. Wie so oft.

  • Raumluft: 24°C
  • Abluft: 20°C
  • Außenluft: 10°C

Aha, hat also sehr wahrscheinlich gar nix mit den oben von dir gesuchten Dingen zu tun?

Hm, ich dachte schon.

Aber wie der Wärmetauscher hier arbeitet, ist völlig unklar.
Ist der mit getrennten Kreisen für Innen/außen?

Ich weiß es nicht genau. Meines Erachtens ist es ein Gegenstrom-WT. Es müsste einen Kanal von drinnen nach draußen und einen inversen geben, die sich halt im WT „thermisch treffen“. Angeblich holt das Teil 90% der Abwärme wieder raus. Naja. Das ist wohl eine Prospekt-Angabe, die wohl auch nur bei geringem Volumenstrom gilt.

Druck kannst du hier wohl getrost vergessen.

Okay. Schon geschehen.

Der Wärmetauscher transportiert Energie.

Klar. Und wenn die Linearität angenommen wird, sollte doch die Energie, die einem Luftvolumen entnommen wird, um es um 4K abzukühlen, dieselbe sein, die dem gleichen Volumen zugeführt werden muss, um es um 4K zu erwärmen, oder? Das war mein Ansatz. Alle Verluste und dergleichen mal außen vor gelassen.

Allerdings, wenn die Volumenströme primär und sekundär unterschiedlich groß sind, kann man da keinen so einfachen Zusammenhang konstruieren.

Das stimmt wohl. Ich nehme daher mal gleiche Ströme an. Aber möglicherweise ist genau das der Fehler bei der Sache.

Leider wird aber die Temperatur der zugeführten Luft nicht angezeigt, und sie lässt sich auch schlecht messen.

Versteh ich nicht. Temperaturmessung für so einen Zweck ist eine der einfachsten Messaufgaben.

Grundsätzlich richtig. Aber ich habe derzeit rein praktisch keine Möglichkeit, ein Thermometer in die Zuluftkanäle zu halten. Vielleicht ginge es mit so einem kleinen Fühler von einer Wetterstation, den ich da irgendwo reinfriemeln. Müsste mir mal eine besorgen.

Kristian

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solltest du dir eine Tabelle für die mittlere spezifische Wärmekapazität von Luft zwischen 0°C und einer beliebigen Temperatur besorgen.

Hm, das dachte ich auch schon, hatte aber nichts gefunden. Immer nur Werte für bestimmte Temperaturen bzw. Feuchten.

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ich habe irgendwie im Kopf, dass es es mehr Energie kostet,
die Temperatur von warmer Luft um 1°C zu erhöhen als die von
kalter Luft. Das mag ähnlich auch für Wasser gelten oder

solltest du dir eine Tabelle für die mittlere spezifische
Wärmekapazität von Luft zwischen 0°C und einer beliebigen
Temperatur besorgen.

Hallo,

bezogen auf die Masse ist das richtig, wenn man aber von Volumen ausgeht, dürfte sich das umkehren, weil warme Luft weniger dicht ist - siehe Heissluftballon.

Gruss Reinhard

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Hallo,

ich habe irgendwie im Kopf, dass es es mehr Energie kostet,
die Temperatur von warmer Luft um 1°C zu erhöhen als die von
kalter Luft. Das mag ähnlich auch für Wasser gelten oder
andere Stoffe. Frage: Ist das so?

Die Wärmekapazität eines Stoffes ist in der Tat von der Temperatur abhängig.

Hintergrund: Eine Belüftungsanlage zeigt mir z.B. die
folgenden Werte an:

  • Raumluft: 24°C
  • Abluft: 20°C
  • Außenluft: 10°C

Das Volumen von Zu- und Abluft ist ja identisch (davon gehe
ich jedenfalls aus - eher kommt ein bisschen mehr rein als
rausgeht zwecks Überdruck).

Nein, es kommt die selbe Meng rein wie raus. Sonst würde sich kein konstanter Überdruck einstellen, sondern das Haus platzen.

Dazwischen ist ein Wärmetauscher.
Wenn es jetzt linear wäre mit der Energie, müssten doch die 4K
Temperaturdifferenz auch für die Zuluft gelten, sprich, aus
10°C würden 14°C. Das kann ich mir aber nicht so recht
vorstellen, denn dann wäre ja der Raum in kürzester Zeit
ausgekühlt. Ist er aber nicht. Zum Glück :wink: Leider wird aber
die Temperatur der zugeführten Luft nicht angezeigt, und sie
lässt sich auch schlecht messen.

Du vergisst, dass es auch noch sowas wie Kondensationswärme gibt, also Wärmeeintrag in den Wärmetauscher durch kondensierendes Wasser.
Die ist nicht unerheblich.

Zudem ist die Anzeige- bzw. Messgenauigkeit des Lüftungsgerätes nicht ganz unerheblich. +/+ 2 Grad sind da durchaus denkbar, man weiß ja auch nicht, wo genau gemessen wird.

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Hallo,

  • Raumluft: 24°C
  • Abluft: 20°C
  • Außenluft: 10°C

Ich weiß es nicht genau. Meines Erachtens ist es ein
Gegenstrom-WT. Es müsste einen Kanal von drinnen nach draußen
und einen inversen geben, die sich halt im WT „thermisch
treffen“.

Das wird wahrscheinlich so sein, wenn das zur Raumbelüftung dient.
Wenn da also genau so viel Luft reingeht, wie rauskommt, dann sollte
sich das thermische Gleichgewicht genau in der Mitte einstellen.
Aus der Raumluft sollte also genau die Hälfte an Energie auf die
kalte Ansaugluft über gehen.
Wenn im Wärmetauscher der Taupunkt unterschritten wird, dann
kann außerdem noch etwas Kondensationswärme dazu kommen.
Das dürfte aber nicht so sehr viel sein.

Angeblich holt das Teil 90% der Abwärme wieder raus.

Nicht nur der Elkroheizer-Branche scheinen Mondzahlen jenseits
jeglicher physikalischer Realität völlig fremd zu sein.

Naja. Das ist wohl eine Prospekt-Angabe, die wohl auch nur bei
geringem Volumenstrom gilt.

Und wieso sollte das bei geringen Volumenströmen gelten?

Der Wärmetauscher transportiert Energie.

Klar. Und wenn die Linearität angenommen wird, sollte doch die
Energie, die einem Luftvolumen entnommen wird, um es um 4K
abzukühlen, dieselbe sein, die dem gleichen Volumen zugeführt
werden muss, um es um 4K zu erwärmen, oder?

Ja, genau so sollte es sein.

Bei einem Gegenstromwärmetauscher ist es aber tatsächlich nicht so
einfach, die richtige repräsentative Temperaturmessstelle zu finden.
Die Temperaturverteilungen in einem Rohr müssen auch nicht homogen
über den Querschnitt sein.

Grundsätzlich richtig. Aber ich habe derzeit rein praktisch
keine Möglichkeit, ein Thermometer in die Zuluftkanäle zu halten.
Vielleicht ginge es mit so einem kleinen Fühler von
einer Wetterstation, den ich da irgendwo reinfriemeln. Müsste
mir mal eine besorgen.

Hast du keine Möglichkeit mal ein Handgerät mit Thermoelementen
zu besorgen?
Alternativ kann man auch einen PT-100 oder PT1000 Meßfühler nehmen
und einfach mit einem Multimeter den Widerstand messen.
Gruß Uwi

9

Wenn da also genau so viel Luft reingeht, wie rauskommt, dann sollte sich das thermische Gleichgewicht genau in der Mitte einstellen. Aus der Raumluft sollte also genau die Hälfte an Energie auf die kalte Ansaugluft über gehen.

Soviel zu den 90% :wink: Und stimmt … wieso sollte sich etwas anderes als ein Gleichgewicht einstellen …

Wenn im Wärmetauscher der Taupunkt unterschritten wird, dann
kann außerdem noch etwas Kondensationswärme dazu kommen.
Das dürfte aber nicht so sehr viel sein.

Ein bisschen Schwund ist immer.

Angeblich holt das Teil 90% der Abwärme wieder raus.

Nicht nur der Elkroheizer-Branche scheinen Mondzahlen jenseits jeglicher physikalischer Realität völlig fremd zu sein.

Ehm … quasi doppelte Verneinung? :wink: Oder war das jetzt ein Plädoyer für die E-Branche?

Naja. Das ist wohl eine Prospekt-Angabe, die wohl auch nur bei geringem Volumenstrom gilt.

Und wieso sollte das bei geringen Volumenströmen gelten?

Ich denke mal dass die der Übergang der Energie eine gewisse Zeit benötigt. Wenn die Luft nun langsam strömt, ist mehr Zeit. Wenn sie aber am Gegenverkehr vorbeisaust, hat sie kaum Gelegenheit, dessen Energie aufzunehmen oder sie ihm zuzuführen. Oder sehe ich das falsch?

… sollte doch die Energie, die einem Luftvolumen entnommen wird, um es um 4K abzukühlen, dieselbe sein, die dem gleichen Volumen zugeführt werden muss, um es um 4K zu erwärmen, oder?

Ja, genau so sollte es sein.

Okay. Um beim Zahlenbeispiel zu bleiben (24 / 20 / 10°C), spricht das nun dafür, dass die Luft tatsächlich etwas zu flott unterwegs ist und/oder diverse Verluste eine Rolle spielen. Denn sonst müsste ja die in den Raum geblasene Luft annähernd die gleiche Temperatur haben wie die fortgeblasene, und zwar 17°C.

Bei einem Gegenstromwärmetauscher ist es aber tatsächlich nicht so einfach, die richtige repräsentative Temperaturmessstelle zu finden. Die Temperaturverteilungen in einem Rohr müssen auch nicht homogen über den Querschnitt sein.

Hast du keine Möglichkeit mal ein Handgerät mit Thermoelementen zu besorgen? Alternativ kann man auch einen PT-100 oder PT1000 Meßfühler nehmen und einfach mit einem Multimeter den Widerstand messen.

Ich selbst habe keins, wollte aber mal auf die Suche gehen in der Firma. Da gibt es sowas, aber man muss es finden. Das Multimeter kann sowas prinzipiell, aber wir haben keinen Messfühler dabei. Müsste ich mal besorgen.

Danke erstmal für Deine Ausführungen. Sie haben Licht ins Dunkel gebracht, finde ich.

Viele Grüße,
Kristian

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Hallo,

ich sehe in Deinen Zahlen eigentlich keinen Widerspruch.

  • Raumluft: 24°C
  • Abluft: 20°C
  • Außenluft: 10°C

Der Wärmetauscher ist wohl nicht besonders gut. Oder der Luftwechsel ist zu hoch. Gut wäre, wenn die Abluft 11°C hätte.

Wenn es jetzt linear wäre mit der Energie, müssten doch die 4K
Temperaturdifferenz auch für die Zuluft gelten, sprich, aus
10°C würden 14°C.

Richtig. Werden auch. Es sei denn, es fällt irgendwo Kondensat aus.

Das kann ich mir aber nicht so recht
vorstellen, denn dann wäre ja der Raum in kürzester Zeit
ausgekühlt.

Na das ist ja die Aufgabe der Heizung. Wenn der Wärmetauscher nicht wäre, käme 10°C-Außenluft rein.

Gruss.
Olaf

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Hallo,

Wenn da also genau so viel Luft reingeht, wie rauskommt, dann
sollte
sich das thermische Gleichgewicht genau in der Mitte
einstellen.
Aus der Raumluft sollte also genau die Hälfte an Energie auf
die
kalte Ansaugluft über gehen.

nein, bei einem Gegenstromwärmetauscher sind tatsächlich 90% möglich. Stell Dir 2 lange Rohre in gutem thermischen Kontakt vor. Links oben 24°C rein, rechts oben 11°C raus. Rechts unten 10°C rein, links unten 23°C raus. An jeder Stelle geht Wärme vom oberen Rohr in das untere. OK?

Gruss.
Olaf

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Hm. Stimmt auch wieder. Wieso kommt man da nicht selber drauf? :wink:

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ja, haste wohl recht
Hallo,

Links oben 24°C rein, rechts oben 11°C raus. Rechts unten
10°C rein, links unten 23°C raus. An jeder Stelle geht Wärme
vom oberen Rohr in das untere. OK?

alles klar, muss wohl doch so sein.
Gruß Uwi