Basiswissen: Kapillarität

Wir nutzen die Kapillarität …

… in unseren res-PV++ Kombimodueln und in der Flächenheizung/Kühlung res-KlimaPaneele

Kapillarität – ein wohl bekannter Effekt

Als Kapillaren (lat. capillaris, das Haar betreffend) werden sehr dünne Röhren bezeichnet.
Der Kapillareffekt oder die Kapillarität bewirkt ein bestimmtes Verhalten von Flüssigkeiten in kleinen Hohlräumen fester Stoffe, wie z. B. dünnen Röhrchen, feinen Spalten oder Rissen.

Der Effekt ist vom Trinkhalm bestens bekannt:
Wird der Halm senkrecht ins Getränk getaucht, steigt dieses, entgegen der Schwerkraft, im Röhrchen nach oben und zwar umso höher, je dünner dieses ist.
Die Adhäsionskraft zwischen Wasser und Glasfläche bewirkt eine konkave Wölbung der Wasseroberfläche im Röhrchen. (Skizze oben).

 

 

Günstiges Strömungsverhalten – für bessere Wärmeübertragung

Die Kapillarität beruht auf der Oberflächenspannung der Flüssigkeit und den Adhäsionskräften zwischen der Flüssigkeit und der inneren Kapillaroberfläche. Deshalb strömt Flüssigkeit in Kapillaren anders als in Rohren mit größerem Querschnitt:

Bei Röhren mit großem Querschnitt ist die Fließgeschwindigkeit an der Grenzfläche zur Röhrenwand geringer als in der Mitte (ähnlich wie im Uferbereich eines Flusses, Foto links). Fließt darin eine warme Flüssigkeit, kühlt sich diese langsamere Schicht ab und wirkt nach außen dämmend – was in Heizungsrohren die Wärmeabgabe in den Raum verzögert bzw. höhere Vorlauftemperaturen (und höhere Kosten!) erfordert (Skizze).

Bei Kapillaren tritt dieser Effekt nicht auf, sondern es findet ein schneller und gleichmäßiger Wärmeübergang statt – ein Effekt, den wir für unsere Flächenheizung res-KlimaPaneele und für unsere res-PV++ Kombimodule gezielt nutzen!

 

Fotos: Querschnitt durch ein res-KlimaPaneel mit den feinen Kapillaren und darunter ein Blatt, dessen Blattadern gut zu erkennen sind.

res-PV++ Kombimodule und res-KlimaPaneele nutzen die Kapillarität das macht sie reaktionsschnell und sparsam.

Je geringer der Innendurchmesser der Kapillaren ist, desto geringer ist auch deren Flüssigkeitsinhalt. Aus diesem Grund reduzieren Kapillaren die erforderliche Pumpenleistung für den Flüssigkeitstransport in hydraulischen Systemen.
Zusätzlich werden durch die gleichmäßige, nicht turbulente (verwirbelte) Strömung Druckverluste minimiert.

In den feinen Kupferröhrchen unserer res-PV++ Kombimodule  wirken die Kapillaren also sehr effektiv: sie transportieren die Wärmeenergie rasch und mit wenig Energieaufwand von den Modulen zum Heizungssystem. Unsere res-KlimaPaneele sind aufgrund der Kapillaren reaktionsschnell bei der Verteilung der Wärme und der gleichmäßigen Abstrahlung in den Raum.

Ein weiterer Vorteil der Kapillaren: sie sind optimale Wärmetauscher. Eine große Oberfläche steht einem geringen Flüssigkeitsinhalt gegenüber. Das begünstigt die Wärmeaufnahme bei res-PV++ Kombimodulen und den res-KlimaPaneelen, wenn sie im Sommer als Klimaanlage dienen und begünstigt ebenso die Abgabe von Wärmeenergie, wenn res-KlimaPaneele im Winter als Heizung mit Wärmestrahlung eingesetzt werden.

Vorbild Natur

Die Natur bedient sich häufig des Prinzips der Kapillarität: In Bäumen bewirken die feinen Kapillaren, dass Wasser aus dem Erdboden rasch bis in die Krone transportiert wird. Im menschlichen Körper unterstützen die feinen Blutkapillaren das gesamte Gefäßsystem – ohne sie würde die Pumpleistung des Herzens nicht zur Versorgung des Körpers ausreichen.