Luft

Geschichte der Sanitär-, Heizungs-, Klima- und Solartechnik
Abkürzungen im SHK-Handwerk
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Die Luft der Atmosphäre ist ein Gasgemisch, das aus den Gasen Stickstoff¹ (ca. 78 Vol.-%), Sauerstoff² (ca. 21 Vol.-%), Edelgas Argon³ (ca. 0,9 Vol.-%) und Kohlendioxid⁴ (ca. 0,04 Vol.%) besteht. Außerdem sind noch andere Gase, wie z. B. Neon, Helium, Methan, Krypton, Wasserstoff, Distickstoffoxid, Kohlenstoffmonoxid, Xenon, Dichlordifluormethan, Trichlorfluormethan und Chlordifluormethan, in Spuren und Wasserdampf in wechselnden Mengen (um die 0,4 %) vorhanden.
¹ Stickstoff (N₂ molekularer Stickstoff, Distickstoff) ist ein farb-, geruch-, geschmackloses und nicht brennbares Gas, welches bei tiefen Temperaturen (−196 °C) zu einer farblosen Flüssigkeit kondensiert. Stickstoff ist in Wasser wenig löslich und reagiert nicht mit anderen Gasen. Aufgrund der inerten Eigenschaft wird Stickstoff in vielen Bereichen eingesetzt, so z. B. als Schutzgas beim Schweißen oder zur Füllung von Membrandruckausdehnungsgefäßen..
² Sauerstoff (O₂ molekularer Sauerstoff, Dioxygen, Disauerstoff) ist ein farb- und geruchloses Gas, welches für alle Verbrennungs- und Korrosionsvorgänge notwendig ist. Alle Menschen, Tiere und die meisten Pflanzen benötigen Sauerstoff zum Leben. Sie entnehmen ihn meistens durch Atmung aus der Luft oder durch Resorption aus in Wasser gelöstem Sauerstoff. Für die meisten Lebewesen ist Sauerstoff in hohen Konzentrationen giftig.
³ Argon (Ar) ist ein farb- und geruchlose inertes einatomige Gas. Als Inertgas wird es in automatischen Feuerlöschanlagen und aufgrund der geringeren Wärmeleitfähigkeit als Luft als wärmeisolierendes Füllgas in Isolierglasscheiben eingesetzt.
⁴ Kohlendioxid (CO₂ Kohlenstoffdioxid) ist eine chemische Verbindung aus Kohlenstoff und Sauerstoff und ein farb- und geruchloses Gas. Es ist gut in Wasser löslich. Kohlendioxid ist ein Klimagas bzw. "Treibhausgas", das durch die Anreicherung in der Atmosphäre die Wärmeabstrahlung der Erdoberfläche in das Weltall verhindert und so zu einer Erderwärmung über den Treibhauseffekt zum Klimawandel beiträgt.
Bei der Verbrennung von fossilen Brennstoffen (ÖL, Gas, Kohle) wird der Kohlenstoff freigesetzt, der in den letzten Jahrmillionen gebunden wurde. Die Atmosphäre reichert sich mit diesem Gas an, weil es nicht in diesen Mengen von der Natur aufgenommen werden kann. Ein Teil dieses Gases wird auch in den Ozeanen gebunden und senkt den pH-Wert des Wassers.

Zusammensetzung Luft - Studyflix GmbH
Luft - Duden Learnattack GmbH

Die Gase aus der Luft sind der häufigste Grund für Fehlfunktionen
in Heizungs-, Kühl- und Solarsystemen

Gase in Heizungs-, Solar- oder Kühlsystemen können unangenehme Folgen haben. Diese reichen von ärgerlichen Geräuschen über Funktionsstörungen bis zur Zerstörung von Anlagenteilen durch Korrosion. Jede Anlage enthält am Anfang Luft (Gase) durch die Füllflüssigkeit (Heizungswasser, Kühlwasser [Wasser-Frostschutz-Gemisch]). Der grösste Teil davon wird durch thermische Entgasung eliminiert und muss an geeigneten Stellen durch Entlüftungsventile entfernt werden. Abhängig vom Druck und der Temperatur wird immer eine bestimmte Gasmenge weiter vorhanden sein. Entscheidend ist, den Nachschub von Luft bzw. Gasen in die Flüssigkeit zu minimieren. Es gibt keine 100%-dichte Anlagen bzw. geschlossene Systeme, da es immer Schwachstellen (z. B. Kunststoffteile, O-Ringe, offene Be-und Entlüfter) gibt, die Luft bzw. Gase eintragen.
Deshalb ist es wichtig, darauf zu achten,

• dass regelmässig mit aufbereitetem Wasser nachgefüllt wird
• dass eine thermische Entgasung stattfindet (Kühlanlagen)
• dass nicht infolge mangelhafter Druckhaltung Luft angesaugt wird
• dass keine Bakterien im Füllwasser sind bzw. sich in der Anlage bilden, über sulfatreduzierende Bakterien Schwefelwasserstoff entstehen kann.

Der britische Physiker William Henry brachte schon im 18. Jahrhundert den Beweis für den Zusammenhang von Druck, Temperatur und der Menge der gelösten Gase.
Das Henry-Gesetz beschreibt das Löslichkeitsverhalten von (flüchtigen) Substanzen in einer Flüssigkeit. Danach ist die Konzentration eines Gases in einer Flüssigkeit direkt proportional zum Partialdruck des entsprechenden Gases über der Flüssigkeit ist. Die Proportionalität wird durch die Henry-Konstante ausgedrückt.

Die am häufigsten verwendete Schreibweise ist:

                           
(p: Partialdruck der Substanz, cl: Konzentration in der Lösung, kH,pc: Henry-Konstante)

Strenggenommen ist das Henry Gesetz nur für kleine und mäßige Drücke bis ungefähr 5 bar anwendbar. Auch ist es nur bei verdünnten Lösungen (bei niedrigen Partialdrücken) gültig. Zudem darf das gelöste Teilchen nicht mit dem Lösungsmittel reagieren (z. B Kohlenstoffdioxid, welches zu Kohlensäure reagiert und dem Gleichgewicht entzogen wird).

Einfacher gesagt > Je geringer der Druck oder je höher die Temperatur,
umso kleiner ist die gelöste Gasmenge in der Flüssigkeit.

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Grundsätzlich sollte der Grund für "Luft (Gase) in der Anlage" gefunden werden, damit die Ursachen beseitigt werden können. Luftabscheider, Schlammfänger oder andere Maß nahmen beseitigen nur die Folgen einer nichtfachgerecht gebauten bzw. falsch betriebenen Anlage.

In einem geschlossenen System ohne Luftaufnahme rosten Heizungsrohre aus Stahl an den Innenwandungen nicht. Außerdem sinkt die Löslichkeit von Sauerstoff mit steigender Erwärmung des Wassers und ist bei 111,6 °C am geringsten. Aber bei einer weiteren Erwärmung steigt das Lösungsvermögen für Sauerstoff wieder erheblich an.
Aber es gibt keine luftdichte Anlagen, auch wenn die Industrie es uns immer wieder einreden will. Alle O-Ringe (in alten Anlagen > Stopfbuchsen) und Rohrgewindeverbindungen lassen Luft in die Anlage diffundieren bzw. einsaugen, weil "Viel" immer zu "Wenig" geht. Besonders dann, wenn das Wasser nicht behandelt wurde, weil die O-Ringe hart werden und bei ungünstigen Druckverhältnissen Luft durchlassen. Dass Stopfbuchsen von Zeit zu Zeit neu gestopft werden müssen, ist heutzutage auch nicht mehr jedem bekannt. Dazu kommt, dass Kunststoffrohre und Verbundrohre nicht wirklich "luftdicht" sind. Hier diffundieren auch Bestandteile der Luft (Sauerstoff, Stickstoff) durch die Wandungen. So sind nicht nur in Wärmeerzeugungsanlagen (Warmwasserheizung, Biogasanlagen, Wärme-Kraft-Kopplung) sondern auch in Kühlsystemen Korrosionsschutzmaßnahmen notwendig.

Außerdem können durch biologische, chemische und elektrochemische Vorgänge Gase entstehen, die dann als Luft wahrgenommen werden.

Nur eine richtig behandelte Anlage kann auf Dauer einen sicheren und effezienten Betrieb einer Anlage gewährleisten.

Viele Beispiel zum Thema "Luft in der Anlage"

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