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Trockenkugeltemperatur (DBT)

Was ist die Trockenkugeltemperatur (T)?

Die Trockenkugeltemperatur ist die Temperatur, die mit einem Quecksilberthermometer oder einem herkömmlichen Thermometer mit Trockenkugel gemessen wird. Daher stammt auch ihr Name, obwohl sie auch als Trockentemperatur bezeichnet wird. Zusammen mit der sogenannten Feuchtkugeltemperatur wird diese Temperatur im Allgemeinen als Maßstab für die thermische Behaglichkeit verwendet. Das heißt, für Messungen, bei denen die Feuchtigkeitsmenge mit der Temperatur in Beziehung steht. Diese Begriffe und ihre Bedeutung werden im Folgenden näher erläutert.

Was ist die Trockenkugeltemperatur (DBT)?

Die Trockenkugeltemperatur ist die Temperatur, die als die tatsächliche Temperatur in feuchter Luft angesehen wird. Aus diesem Grund wird sie im Allgemeinen einfach als Lufttemperatur bezeichnet. Es handelt sich dabei um die von einem gewöhnlichen Thermometer angezeigte Temperatur. Ein Trockenkugelthermometer spiegelt also die Umgebungstemperatur wider. Ein Feuchtkugelthermometer hingegen gibt die Temperatur an, die sich aus der Verdunstung ergibt. Diese Temperatur hängt im Allgemeinen eher mit der Windkühle zusammen.

Die Windkühle kann bestimmt werden, wenn der Temperaturabfall durch die Verdunstung von Wasser in einem feuchten Tuch, das das Feuchtkugelthermometer umgibt, stabilisiert wird. Zur Berechnung der relativen Luftfeuchtigkeit wird im Allgemeinen ein Griff in der Nähe des Geräts verwendet, der je nach Trockenkugeltemperatur angehoben oder abgesenkt wird. Ein solcher Apparat kann so eingestellt werden, dass er die Feuchtkugeltemperatur, die Trockenkugeltemperatur und den Taupunkt anzeigt.

Es ist zu beachten, dass die Trockenkugeltemperatur für die Bestimmung der relativen Luftfeuchtigkeit und des Taupunkts erforderlich ist.

Die vorstehend genannten Werte werden zur Erstellung von psychrometrischen Diagrammen oder Tabellen verwendet, die in der Regel zwei Werte aufweisen. Eine davon entspricht der Trockentemperatur. Die Anwendungen sind vielfältig und reichen vom Bergbau über nachhaltige Architektur bis hin zur Klimatisierung. Die verwendete Maßeinheit ist die internationale Standardeinheit Kelvin (K), obwohl auch Celsius weit verbreitet ist.

Unterschiede zwischen Trockenkugeltemperatur und Feuchtkugeltemperatur

Wie bereits erwähnt, wird in Wetterstationen ein sogenanntes Psychrometer zur Messung der Temperatur in einer bestimmten Umgebung verwendet. Diese Vorrichtungen haben zwei Thermometer, von denen eines normalerweise in ein befeuchtetes Tuch eingewickelt ist. Dieser Mechanismus wird als Feuchtkugel bezeichnet. Das andere – die Trockenkugel – befindet sich im thermischen Gleichgewicht mit der Luft der umgebenden Atmosphäre. Bei dieser Anordnung erhält die Feuchtkugel einen konstanten Luftstrom durch ein Belüftungssystem. Sie kann natürlich auch durch eine natürliche Belüftungsquelle versorgt werden.

Der dabei ablaufende Prozess ist wie folgt: Das die Feuchtkugel umgebende Wasser verdampft mit dem Wärmestrom und verbraucht schließlich Wärme. Diese Wärme wird aus der Feuchtkugel selbst gewonnen. Die Temperatur eines Feuchtkugelthermometers sinkt dadurch bis auf einen Gleichgewichtspunkt, an dem sie schließlich stabil ist.

An diesem Punkt wird die sogenannte psychrometrische Feuchtkugeltemperatur (oder WBT) aufgezeichnet.

Dadurch lässt sich die Differenz zwischen der Trockenkugeltemperatur und der Feuchtkugeltemperatur bestimmen. Sie werden daher im Folgenden separat definiert.

 

Trockenkugeltemperatur

Die Trockenkugeltemperatur wird als die tatsächliche Temperatur der feuchten Luft betrachtet. Diese Temperatur wird auch als Lufttemperatur bezeichnet und ist die von einem gewöhnlichen Thermometer angezeigte Temperatur.

Feuchtkugeltemperatur

Die Feuchtkugeltemperatur entspricht einer Art der Temperaturmessung, bei der die Eigenschaften eines Systems physikalisch in Form der Verdunstung des in der Luft enthaltenen Wassers dargestellt werden. Es ist zu beachten, dass für die Verdampfung Wärme verbraucht werden muss, und wenn dies geschieht, wird ein Kühlungsprozess erzeugt. Der Grund dafür ist, dass das System beim Verdampfen im Durchschnitt weniger kinetische Energie hat. Dadurch sinkt auch die Temperatur der Flüssigkeit.

Dieses Phänomen wird als Verdunstungskühlung bezeichnet, und es ist genau das, was beim Schwitzen geschieht. Bei der Verdunstung kommt es zu einer Abkühlung, da sensible Wärme verbraucht und in latente Wärme umgewandelt wird. Daher kann die Feuchtkugeltemperatur auch als die niedrigste Temperatur definiert werden, die allein durch Wasserverdunstung erreicht wird. Im Gegensatz zur Trockentemperatur gibt die Feuchtkugeltemperatur also Aufschluss über die Menge der Feuchtigkeit in der Luft. Je geringer also die Luftfeuchtigkeit, desto stärker die Abkühlung.

Ein weiterer erwähnter Unterschied besteht darin, dass die Feuchtkugeltemperatur mit einem speziellen Thermometer gemessen wird, das eine von einem porösen Netz umgebene Kugel enthält, die mit destilliertem Wasser in Berührung kommt. Das Netz wird aufgrund des Kapillarprinzips auf einer konstanten Feuchtigkeit gehalten, wodurch es Flüssigkeit aufnimmt. Durch den im Sieb stattfindenden Verdampfungsprozess wird der Kugel Wärme entzogen, sodass das Thermometer eine niedrigere Temperatur als die Umgebungsluft anzeigt. Die letztere Temperatur ist die Trockenkugeltemperatur.

Je trockener also die Luft in der Atmosphäre ist, desto stärker sinkt die Feuchtkugeltemperatur, und sie ist gleich Null, wenn die Atmosphäre mit Wasserdampf gesättigt ist (unter Bedingungen, die als 100 % relative Luftfeuchtigkeit bekannt sind).

Abschließend sei darauf hingewiesen, dass die Feuchtkugeltemperatur als Indikator für die Abkühlung des menschlichen Körpers durch Schwitzen verwendet werden kann.

Andere wichtige Konzepte

Zur besseren Verdeutlichung der Begriffe Trockenkugel- und Feuchtkugeltemperatur werden wir einige verwandte Konzepte erläutern.

Dampfdruck

Der Dampfdruck ist der Partialdruck, der von Wasserdampfmolekülen in feuchter Luft erzeugt wird. Bei vollständiger Sättigung der Luft mit Wasserdampf wird der Druck als Sättigungsdampfdruck bezeichnet.

Mischungsverhältnis

Dies entspricht dem Verhältnis zwischen der Masse des Wasserdampfs in einem bestimmten Volumen und der Masse der trockenen Luft. Es unterscheidet sich somit von der absoluten Luftfeuchtigkeit, bei der das von der Mischung aus trockener Luft und Wasserdampf eingenommene Volumen mit der Masse des Wasserdampfes verglichen wird.

Relative Luftfeuchtigkeit

Dabei handelt es sich um das Verhältnis zwischen dem Wasserdampfdruck in feuchter, gesättigter Luft und dem Wasserdampfdruck zu einem bestimmten Zeitpunkt und bei jeweils gleicher Temperatur.

Taupunkttemperatur

Die Taupunkttemperatur ist die Temperatur, bei der ungesättigte, feuchte Luft gesättigt wird. Bei dieser Temperatur kondensiert der Wasserdampf.

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