Lexikon

Heatpipes: Effiziente Wärmeübertragung

Heatpipes oder Wärmerohre nutzen die Verdampfungswärme eines Trägermediums, um mit kompakten Querschnitten platzsparend hohe Wärmemengen zu transportieren. Sie bieten eine preiswerte, vielseitige und hocheffektive Lösung für den Transport von Wärmeenergie. Kennzeichnend ist das passive Transportieren der Energie durch die natürliche Zirkulation des Wärmeträgers in einem geschlossenen System.

Die Heatpipe ist eine sehr variabel einsetzbare Technologie. Durch die große Auswahl der in Frage kommenden Werkstoffe und Wärmeträger lassen sie sich in einem großen Temperaturspektrum einsetzen. Von extremer Hitze bis zu enormer Kälte in der Nähe des absoluten Nullpunkts. Dabei sind Heatpipes sehr leicht und platzsparend. All das sind Vorteile gegenüber metallbasierten Wärmetauschern.

Heatpipes besitzen besondere Bedeutung für die Raumfahrt, wo ein exaktes Berechnen der Effizienz eine besondere Rolle spielt. Ein weiteres, wichtiges Einsatzgebiet sind die Röhrenkollektoren thermischer Solaranlagen.

Heatpipes in Solarkollektoren

Alle Bauformen der Heatpipe funktionieren nach gleichem Prinzip. Es gibt eine hermetisch abgeschlossene, meist röhrenförmige Grundform. Diese ist mit einem Arbeitsmedium gefüllt, das durch Wärmeeinwirkung verdampft. Die gasförmige Phase steigt auf. Durch Wärmeübergabe kühlt sie sich wieder ab, kondensiert und sinkt in der Heatpipe ab. Der Effekt lässt sich durch Kapillaroberflächen verstärken. Es entsteht ein interner Kreislauf, der in vielen Fällen auch die Schwerkraft nutzt. Dann ist für die Funktion der Heatpipe eine Mindestneigung erforderlich.

Vorteile und weitere Anwendungen

Heatpipes leisten effiziente Übertragung thermischer Energie zwischen einer Wärmequelle und einer Wärmesenke. Im Beispiel des indirekt durchströmten Solarkollektors ist die Quelle der vom Sonnenlicht erhitzte Solarabsorber. Die Wärmesenke ist die Anschlussstelle an den Solarkreisauf, der die Wärme von der Heatpipe übernimmt und zum Pufferspeicher transportiert.

In einfacherer Ausführung kommt das gleiche Prinzip bei solarer Warmwasserbereitung durch eine Thermosiphon-Anlage zum Einsatz. Auch für die Kühlung von PCs und Notebooks finden Heatpipes Anwendung.

Ein wichtiger Vorteil neben der effizienten Wärmeübertragung ist die Systemtrennung von Röhrenkollektor und Solarkreislauf. Bei trockener Anbindung lässt sich ein defekter Kollektor damit einfach testen und reparieren, ohne den kompletten Solarkreislauf zu entleeren.

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