Wärmedehnung

Die Wärmedehnung ist die geometrische Veränderung eines Körpers durch Temperaturänderung. Bei Abkühlung des Körpers spricht man von Wärmeschrumpfung oder thermischer Kontraktion. Bei Erwärmung des Körpers spricht man auch von Wärmeausdehnung oder thermischer Expansion. Der Kennwert der Wärmedehnung ist der Ausdehnungskoeffizient.

Bei Heizungsnetzen und Rohrleitungsnetzen der Fernwärme und Nahwärme spielt die Wärmedehnung eine wichtige Rolle. Durch Veränderung der Temperatur des Wärmeträgermediums verändert sich auch die Temperatur der Rohrleitung. Dadurch ändert sich die Länge der Rohrleitung. Bei Erwärmung dehnt sich das Rohr aus. Bei Abkühlung zieht sich das Rohr zusammen. Bei erdverlegten Rohrleitungen vermindert die Reibung zwischen dem umgebenden Erdreich und dem Mantelrohr die Bewegung. Die Bewegungen eines erdverlegten Rohres sind daher geringer als die Bewegungen bei anderen Verlegearten. Je länger ein gerades Rohrstück ist, desto höher ist auch die Reibung zwischen Erdreich und Mantelrohr. Wenn das gerade Rohrstück eine bestimmte Länge erreicht, findet an dieser Stelle keine Wärmedehnung statt. Der Bereich des geraden Rohrstückes zwischen dem freien Ende und dem Punkt, an dem keine Wärmedehnung stattfindet, ist die Gleitbereichslänge. Der übrige Bereich, an dem keine Wärmedehnung stattfindet, ist der Haftbereich. Der Punkt zwischen Haftbereich und Gleitbereich ist der natürliche Festpunkt. Die Lage des Festpunktes kann sich aufgrund der Spannungsgeschichte der Rohre und durch Bodenveränderungen verändern. Das freie Ende des geraden Rohrstückes ist der Punkt, an dem sich das Rohr frei bewegen kann. Das Rohr kann sich an Kompensatoren oder Bögen frei bewegen. Wenn die Länge zwischen zwei Dehnungsmöglichkeiten die doppelte Länge des Gleitbereichs unterschreitet, ist kein Haftbereich vorhanden.

Wird die Längenänderung durch Wärmedehnung nicht kompensiert, kann es zu Schäden an der Rohrleitung und den installierten Bauteilen kommen. Die Längenänderungen der Rohrleitungen können durch spezielle Bauteile oder durch bauliche Maßnahmen kompensiert werden. Durch eine geeignete Trassenführung und Verlegung durch Vorwärmung kann der Umfang an Kompensationsmaßnahmen reduziert werden. Als bauliche Maßnahmen werden vor allem Dehnungsbogen eingesetzt. Durch den Einsatz von Dehnungsbögen steigen die Länge der Rohrleitung, die Baukosten, der Wärmeverlust und die Pumpkosten. Ein Bauteil das die Längenausdehnung aufnehmen kann, wird als Kompensator bezeichnet. Beim Einsatz flexibler Rohrleitungen sind keine zusätzlichen Kompensationsmaßnahmen notwendig.

Auch das als Wärmeträger eingesetzte Wasser verändert durch Temperaturänderungen sein Volumen. Eine Kompensation dieser Volumenänderung findet durch die Druckhaltung statt.

Synonym(e):

Wärmeausdehnung, thermische Expansion, Wärmeschrumpfung, thermische Kontraktion

Englische Übersetzung(en):

thermal expansion