Wärmeübertragungsgrad

Wärmeübertragungsgrad ist ein Begriff der Thermodynamik und beschreibt die Fähigkeit eines Grenzsystems, thermische Energie zwischen zwei Medien zu übertragen. Er fasst die gesamten Übertragungsmechanismen zusammen, die bei der Wärmeleitung durch Feststoffe, der Konvektion in Flüssigkeiten oder Gasen und der Wärmestrahlung zwischen Oberflächen wirken. In der Praxis wird häufig der globale Wärmeübertragungskoeffizient, auch Wärmeübergangskoeffizient oder U-Wert, verwendet.

Der Wärmeübertragungsgrad U gibt das Verhältnis der bestimmten Wärmeflussrate zur treibenden Temperaturdifferenz an. In Symbolen ausgedrückt gilt q'' = U · ΔT, wobei q'' der Wärmestrom pro Fläche und ΔT der Temperaturunterschied ist. Die Maßeinheit ist W/(m^2 K). In der Praxis, insbesondere bei Wärmeübertragern, wird Q = U · A · ΔT_lm verwendet, wobei ΔT_lm der log-mean temperature difference ist. U-Werte sind damit inverse Größen der thermischen Widerstände des Grenzsystems: Je niedriger der Widerstand, desto größer der Wärmeübertragungsgrad.

Der Wert hängt stark von Randbedingungen ab und ist damit kein rein materialspezifischer Konstante. Einflussfaktoren sind Oberflächenrauheit, Abstand, Strömungsgeschwindigkeit, Materialdicke, Wärmeleitfähigkeit und Strahlungsanteil. In der Gebäude Physik wird der Wärmeübertragungsgrad verwendet, um through-whatere Wärmeverluste zu beziffern (z. B. Wände, Fenster), während in der Heiztechnik typische Werte für globale U-Koeffizienten bei Wärmeübertragern eine Rolle spielen.

Siehe auch: U-Wert, Wärmeübergang, Wärmeleitung, Konvektion, Wärmestrahlung.