Eines der wichtigsten Bauteile in jeder Heizungsanlage ist der Wärmetauscher. An dieser Stelle entscheidet sich, wie und in welcher Form die erzeugte Wärme von einem Material oder Medium zum anderen übergeben wird.

Übliche Kombinationen sind:

• Metall an Luft
• Wasser an Luft
• Wasser an Metall
• Wasser an Wasser
• Heizmittel an Wasser

Wasser oder ein anderes flüssiges Transportmedium ist fast immer beteiligt.Um eine möglichst effektive Wärmeverteilung in einem flüssigen „Abnehmer“ zu erzielen, hat sich ein spiralförmig gebogenes und durchflossenes Rohr durchgesetzt.

Der Rippenrohrwärmetauscher gleicht im Aussehen und der Funktion dem Tauchsieder. Die erhitzte Flüssigkeit fließt durch die runde Spirale. Durch den großen Gewinn an Oberfläche auf engem Raum strahlen die Rohre oder Rippen die Wärme im 360-Grad-Winkel an die umgebende kalte oder kühlere Flüssigkeit ab. Das Metall, der Durchmesser der Windungen, der Steigungsgrad und der Abstand der Spiralen erhöhen oder senken den Umfang der Wärmeübergabe.

Rippenrohrwärmetauscher: Aufbau und Form

Ein Rippenrohrwärmetauscher besteht aus einer geraden Leitung, die an den Kopf des Bauteils führt. Von dort windet sich die spiralförmige Leitung um die Mittelleitung. Am unteren Ende entstehen an den beiden Enden der Leitung beziehungsweise des Rohrs die Anschlussöffnungen für den Rippenrohrwärmetauscher. Um den Einbau und die Montage zu ermöglichen, kommt in den meisten Fällen ein Rippenrohrwärmetauscher mit Flansch zum Einsatz. Die meist runden Verbindungselemente sind wie ein Deckel an den beiden Rohrenden befestigt, die durchgeführt sind.

Rippenrohrwärmetauscher lassen sich im Prinzip in jede Richtung einbauen. Viele Pufferspeicher in der Heizungstechnik besitzen beispielsweise nach oben und nach unten ausgerichtete Wärmetauscher im Inneren des Tanks.

Je nach Beanspruchung, Heizungswasserart und Wärmebedarf sind die Bauteile besonders auf Haltbarkeit, auf schnelle Wärmeübertragung oder bestmögliche Wärmespeicherfähigkeit ausgelegt.

Berechnungsfaktoren und Leistungsentstehung

Abgesehen von den Maßen und der Länge der gewundenen Rohre spielt das Material beziehungsweise Metall eine entscheidende Rolle für die Wärmeübertragung. Während Rippenrohrwärmetauscher aus Edelstahl eine Art „Echtzeitübertragung“ bei maximaler Haltbarkeit erzeugen, sind Modelle aus Kupfer „Verzögerer“ bei besserer und gleichmäßigerer Verteilung der Übergabe.

Für die Berechnung der Leistung eines Rippenrohrwärmetauschers ist der Wärmestrom zwischen zwei Fluiden zu ermitteln.

Hierfür werden folgende Messwerte einzeln errechnet:

• Volumenstrom in Kubikmeter pro Sekunde
• Massenstrom in Kilogramm pro Sekunde
• Spezifische Wärmekapazitäten der beteiligten Fluide in Joule/(Kilogramm*Kelvin)
• Temperaturunterschied der beteiligten Fluide in Grad Celsius
• Die Dichte der beteiligten Fluide in Kilogramm pro Kubikmeter
• Strömungsrichtung des inneren Fluids

Diese materialspezifischen Rechenfaktoren erfassen die Fluide und deren „Transportleistung“. Im zweiten Schritt ist die Rohrleitung zu berechnen.

Folgende Faktoren werden für den Wärmedurchgangskoeffizienten benötigt:

• Außendurchmesser des Rohrs in Metern
• Innendurchmesser des Rohrs in Metern
• Leitfähigkeit des Werkstoffs (Kupferrohr/Edelstahl)
• Länge des Heizungsrohrs in Metern
• Abgabefläche aus Länge mal Außendurchmesser
• Anteiligkeit zwischen kalter und warmer Seite

Bezugsquellen und Kosten

Ein Rippenrohrwärmetauscher mit Flansch gehört zu den grundlegenden Bauteilen in der Heizungs-, Klima- und Wärmetechnik. Jeder universelle Heizungshersteller bietet diese Bauteile an. Zahlreiche spezialisierte Unternehmen beispielsweise aus dem Bereich regenerativer Energienutzung wie Solar entwickeln hochspezifische Tauschsysteme, die dem Energie- und Wärmeaufkommen optimal angepasst sind.

Hersteller von Rippenrohrwärmetauschern können durch unterschiedliche Auslegungen ihrer Modelle sich erhaltende und in geringem Umfang speichernde Übertragungen umsetzen. Je nach Heizsystem kann das Fluid im Rohr oder das umgebende Fluid die umfangreichere Aufgabe und den größeren Anteil am Wärmetausch übernehmen.Da es sich bei den Bauteilen um rein mechanische Konstruktionen handelt, kann ein Rippenrohrwärmetauscher auch gebraucht verwendet werden. Voraussetzung ist der tadellose Erhaltungszustand in Form und Oberfläche.

Der Preis für das Bauteil setzt sich aus dem Material, der Größe und der daraus entstehenden Wärmetauschgesamtfläche zusammen. Die kleineren Wärmetauschmodelle beginnen ab etwa 300 Euro. In der Mehrzahl benötigen private Heizungssysteme Wärmetauscher aus dem Preissegment zwischen 500 und 1000 Euro.