Enthalpie

Die Luft unterschiedlicher Zustände (Zuluft, Abluft, etc.), die in der Raumlufttechnik betrachtet wird, weist vom jeweiligen Zustand abhängige Temperaturen und auch Feuchtigkeiten auf. Da die Feuchtigkeit der Luft mitbetrachtet wird, reicht es nicht mehr aus, den Energiebedarf für eine Temperaturänderung der Luft nur über die Temperaturdifferenz zu berechnen. Hierbei handelt es sich nämlich nur um die fühlbare (= sensible) Wärme. Hinzu kommt die latente Wärme, die den Energieinhalt des in der Luft gelösten Wasserdampfes beschreibt. Beide Wärmen zusammen bilden die Enthalpie H.

Die für die Luftaufbereitung erforderlichen Leistungen für Heizen, Kühlen und Dampferzeugung werden über die Enthalpien der verschiedenen Luftzustände ermittelt. Im Folgenden wird, wie auch in DIN V 18599-3, nur mit der spezifischen Enthalpie h, die auf ein Kilogramm Masse bezogen ist, gerechnet.

Die Enthalpie ist auf den Nullpunkt der Celsiusskala normiert, bei 0 C wird auch die Enthalpie trockener Luft zu null. Man verwendet gewöhnlich beim Rechnen mit Enthalpien keine konkreten Einzelwerte, sondern nur Enthalpiedifferenzen (z.B. auch in der Chemie), mit denen man verschiedene Zustände eines Systems vergleichen kann.

Die Enthalpie feuchter Luft setzt sich aus dem Enthalpieanteil der trockenen Luft und dem des Wasserdampfes zusammen:

 
=+
Enthalpie feuchter Luft Enthalpie trockener Luft Enthalpie von Wasserdampf
 
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Der Wasserdampfgehalt x wird bezogen auf ein Kilogramm trockener Luft angegeben und mit dem Enthalpieanteil des Wasserdampfes multipliziert. Dieser setzt sich aus der Verdampfungswärme des Wassers im Tripelpunkt und einem temperaturabhängigen Term zusammen. Es gilt allgemein:

 
=·+·+·
Enthalpie feuchter Luft Wärmekapazität Luft Temperatur Wasser-
gehalt
 Verdampfungs-
wärme
 Wärmekapazität Wasserdampf Temperatur
 
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Die Enthalpie wird damit für 0 C ebenfalls zu null. Der Term r0 + cp,D θ beschreibt mit der Verdampfungswärme r0 die Energie, die nötig ist, um die enthaltene Menge Wasser zu verdampfen und mit cp,D θ die Energie, mit der das enthaltene Wasser auf die Temperatur θ gebracht werden kann.

Im Rahmen der Auslegungsberechnung für die Lüftungsanlage werden Zuluftenthalpien für verschiedene Lüftungsanlagen-Konfigurationen bestimmt [?!]. Die dafür benötigten Gleichungen lassen sich alle in der folgenden Form schreiben, nur der absolute Wasserdampfgehalt der Luft ist abhängig vom Auslegungsfall (Sommer oder Winter) und den Feuchteanforderungen der Lüftungsanlage.

 
=·+·+·
Enthalpie feuchter Luft Wärmekapazität Luft Temperatur Wasser-
gehalt
 Verdampfungs-
wärme
 Wärmekapazität Wasserdampf Temperatur
 
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