Radiator

Ein Radiator ist ein Körper, der Wärme überwiegend durch Wärmestrahlung abgibt. Radiatoren besitzen eine große Oberfläche mit hohem Emissionsgrad und bestehen meist aus einem gut wärmeleitenden Metall.

Funktion

Radiatoren sind Wärmeübertrager (Wärmetauscher). Durch den Radiator kann ein Medium Wärme (meist im Infrarotbereich) abstrahlen. Je heißer, desto größer die Wärmemenge, die je Zeiteinheit und Fläche abgestrahlt werden kann. Doppelte Temperatur in Kelvin bewirkt 16-fache Energieabstrahlung (Stefan-Boltzmann-Gesetz). Bei der Berechnung der netto übertragenen Wärmemenge ist auch die Einstrahlung auf den Radiator zu berücksichtigen (Strahlungsaustausch).

Ein im Bereich der maximalen Emission möglichst hoher Emissionsgrad verbessert die Wärmeabstrahlung. Der Bereich der maximalen Emission verschiebt sich je nach absoluter Temperatur vom mittleren Infrarot bei Raumtemperatur bis zum Nahinfrarot bei Temperaturen von mehreren 100 bis 1000°C. Der Emissionsgrad wird vom Oberflächenmaterial und -beschaffenheit bestimmt. Eine raue oder zerklüftete Oberfläche erhöht den Emissionsgrad. Oxidschichten auf Metall sowie Keramik besitzt einen sehr hohen Emissionsgrad im Mittleren Infrarot. Im Nahinfrarot ist es schwieriger, Oberflächen mit hohem Emissionsgrad herzustellen.

Kombination mit anderen Wärmeübertragungsmechanismen

Der Anteil der Wärmeabstrahlung an der gesamten Wärmeabgabe ist zum Beispiel bei Warmwasserheizungen aufgrund der geringen absoluten Temperatur unbedeutend, sodass die Bezeichnungen Konvektor oder Heiz- bzw. Kühlkörper treffender wäre. Die Bezeichnung Radiator für Heizkörper ist regional unterschiedlich gebräuchlich.

Das Abstrahlungsvermögen lässt sich dennoch auch bei niedrigen Temperaturen durch einen hohen Emissionsgrad verbessern. Maßgeblich dabei ist der Emissionsgrad im mittleren Infrarot; er beträgt bei einer Lackbeschichtung beliebiger Farbe nahezu 100 %.

Stark verbessern lässt sich die Wärmeabgabe durch eine große Oberfläche, günstige Form für freie Konvektion oder gar durch am Radiator angeordnete Lüfter. Sie sollen die unmittelbar umgebende, durch Wärmeübertragung erwärmte Luft abführen. Diese erzwungene Konvektion wirkt stark erhöhend auf die Wärmeabgabe und senkt die für eine bestimmte Wärmeleistung erforderliche Temperaturdifferenz.

Beispiele von Radiatoren

Schwarz eloxierte Aluminiumkühlkörper: die Abstrahlung wird durch die Eloxalschicht verbessert, nicht jedoch durch deren Farbe

Kennzeichnend ist die gerippte Bauform, dadurch werden große Oberflächen erzielt. Kühlkörper aus Aluminiumblech oder Aluminium-Strangguss-Profile sind die üblichen Kühlkörper von Leistungshalbleitern.

In Elektronenröhren müssen Gitter und Anode gekühlt werden, Sie besitzen oft geschwärzte Kühlfahnen oder Rippen. Bei strahlungsgekühlten Röhren mit Glaskolben entfällt Konvektion und Wärmeleitung, da der Raum zwischen Elektroden und Kolben leer ist. Bei anderen Bauformen ragt das Metallteil der Anode bis nach außen und wird dort luft- oder wassergekühlt.

Radiatoren der Computerkühlung, von Kältemaschinen, von Klimaanlagen oder von Öl-Transformatoren besitzen oft Lüfter, die jedoch ein zusätzliches Wartungs- und Zuverlässigkeitsproblem darstellen.

Raumflugkörper können sich ausschließlich durch Abstrahlung kühlen. Sie besitzen hierzu an der Außenhaut je nach Sonnenbestrahlung zu schließende oder zu öffnende Jalousien. Siehe hierzu Temperaturregelung in der Raumfahrt.

Die Wärme aus dem Inneren von Geräten wird oft mit einem Flüssigkeitskreislauf oder einer Heatpipe zu einem Radiator geführt.

Weblinks

 Commons: Radiators – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

 Wiktionary: Radiator – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen