Atmosphärendruck, Absolutdruck und Relativdruck – Die drei Druckarten im Überblick

Ob in der Pneumatik, der Hydraulik, der Prozesstechnik oder der Lebensmittelverarbeitung – kaum ein technisches System kommt ohne präzise Druckmessung aus.

Doch schon bei der Frage, welche Druckart eigentlich gemessen werden soll, entstehen in der Praxis immer wieder Unsicherheiten. Was ist der Unterschied zwischen Atmosphärendruck, Absolutdruck und Relativdruck?

Wann verwendet man welche Druckart – und warum?

Was ist Druck überhaupt?

Physikalisch gesehen ist Druck (Formelzeichen: p) eine Kraft, die gleichmäßig verteilt auf eine Fläche wirkt. Die SI-Einheit des Drucks ist das Pascal (Pa), wobei in der Industrie häufig auch bar oder hPa (Hektopascal) verwendet werden. Die Grundformel lautet:

p = F / A (Druck = Kraft / Fläche)

Entscheidend für die Praxis ist jedoch nicht nur der Druckwert selbst, sondern auch der Bezugspunkt, auf den sich dieser Wert bezieht. Genau hier unterscheiden sich die drei wichtigsten Druckarten: Atmosphärendruck, Absolutdruck und Relativdruck.

Der Atmosphärendruck – die natürliche Referenz

Der Atmosphärendruck (auch: Luftdruck, Umgebungsdruck; Formelzeichen: pamb) ist der Druck, den die Erdatmosphäre durch ihr Eigengewicht auf alle Oberflächen ausübt. Er ist kein fester Wert, sondern variiert je nach:

• Höhe über dem Meeresspiegel: Auf Meereshöhe beträgt der Standardatmosphärendruck bei 15 °C exakt 1.013,25 hPa (entspricht ca. 1 bar). Auf 500 m Höhe sinkt er auf rund 950 hPa, auf 2.000 m auf etwa 780 hPa.

• Wetterlage: Tiefdruckgebiete und Hochdruckgebiete können den Luftdruck um bis zu ±30 mbar schwanken lassen.

  
  

Der Atmosphärendruck dient in der Messtechnik als wichtiger Referenzwert – er ist die Nulllinie, von der aus der Relativdruck gemessen wird. Gemessen wird er mit einem Barometer (klassisch: ein einseitig geschlossenes U-Rohr mit Quecksilber oder moderner mit elektronischen Sensoren).

Anwendungen des Atmosphärendrucks

• Meteorologie und Wettervorhersage

• Höhenmessung in der Luftfahrt (Altimeter)

• Kalibrierung von Drucksensoren

• Referenzgröße für alle relativen Druckmessungen

Der Absolutdruck – der Druck ohne Kompromisse

Der Absolutdruck (Formelzeichen: pabs) ist der Druck, der auf den absoluten Nullpunkt bezogen wird – also auf das ideale Vakuum, den vollständig leeren Raum mit einem Druck von 0 bar. Es gibt keinen negativen Absolutdruck: Der Absolutdruck kann nur null oder positiv sein.

Die Formel lautet:

pabs = pe + pamb (Absolutdruck = Relativdruck + Atmosphärendruck)

In der Atmosphäre auf Meereshöhe herrscht beispielsweise ein Absolutdruck von rund 1 bar (abs). Im Reifen eines Pkw, der mit 2,5 bar Relativdruck befüllt ist, beträgt der Absolutdruck entsprechend ca. 3,5 bar (abs).

Eigenschaften des Absolutdrucks

• Bezugspunkt: Absolutes Vakuum (0 bar)

• Vorzeichen: Immer positiv (≥ 0)

• Unabhängigkeit: Nicht beeinflusst von Wetter oder Höhe

• Kennzeichnung: Index „abs" (z. B. pabs) oder Einheit „bar abs"

• Messung: Absolutdrucksensoren besitzen eine interne Vakuumkammer als Referenz

Da der Absolutdruck wetter- und höhenunabhängig ist, liefert er reproduzierbare, vergleichbare Messwerte – unabhängig davon, wo auf der Welt oder in welcher Höhe gemessen wird. Alle physikalischen Formeln in der Thermodynamik und Strömungslehre arbeiten grundsätzlich mit Absolutdruckwerten.

Normierung

Für mechanische Absolutdruckmanometer gilt seit 2017 die DIN 16002, die Maße, Messtechnik, Anforderungen und Prüfung dieser Geräte beschreibt. Zuvor existierte für mechanische Druckmessgeräte nur für Relativdruckmanometer ein einheitlicher Standard (EN 837).

Der Relativdruck – der Allrounder der Industrie

Der Relativdruck (auch: Überdruck, Manometerdruck; Formelzeichen: pe oder pg für „gauge") ist die Druckdifferenz zwischen dem Absolutdruck und dem jeweils herrschenden Atmosphärendruck:

pe = pabs – pamb

Der Relativdruck ist damit immer auf den aktuellen Umgebungsdruck bezogen. Das hat eine wichtige Konsequenz: Da der Atmosphärendruck schwankt, schwankt auch der Relativdruck leicht – auch wenn sich der eigentliche Prozessdruck nicht verändert.

Eigenschaften des Relativdrucks

• Bezugspunkt: Aktueller Atmosphärendruck (variabel)

• Vorzeichen: Kann positiv (Überdruck) oder negativ (Unterdruck/Vakuum) sein

• Abhängigkeit: Beeinflusst durch Wetter (±30 mbar) und Höhe (bis zu 200 mbar bei Ortswechsel von Meereshöhe auf 2.000 m)

• Kennzeichnung: Index „e" oder „g" (z. B. pe), Einheit „bar" oder „bar rel"

• Messung: Relativdrucksensoren haben ein Belüftungsloch auf der Rückseite der Membran, über das der Atmosphärendruck automatisch ausgeglichen wird

Ein positiver Relativdruck bedeutet: Der Prozessdruck liegt über dem Atmosphärendruck (Überdruck). Ein negativer Relativdruck bedeutet: Der Prozessdruck liegt unter dem Atmosphärendruck (Unterdruck oder Vakuum).

Typische Anwendungen des Relativdrucks

• Reifendruck: Ein Autoreifen wird mit 2,5 bar Relativdruck befüllt – das ist der Druck, der über dem Atmosphärendruck liegt

• Hydrauliksysteme: Drücke von 100–400 bar werden fast ausschließlich relativ gemessen

• Pneumatik: Druckluftanlagen, Kompressoren, Steuerventile

• Wasserversorgung: Leitungsdruck in Rohrsystemen

• Medizintechnik: Blutdruckmessung (systolisch/diastolisch)

Welche Druckart wird in der Industrie am häufigsten eingesetzt?

Die klare Antwort lautet: der Relativdruck. Im industriellen Bereich kommen Relativdrucksensoren mit Abstand am häufigsten zum Einsatz. Der Grund liegt auf der Hand: In den meisten Anwendungen interessiert nicht der absolute Druckwert, sondern der Druck im Verhältnis zur Umgebung – also wie viel Druck ein System gegenüber der Atmosphäre aufbaut oder abbaut.

Hinzu kommt ein praktischer Vorteil: Relativdrucksensoren sind einfacher aufgebaut und dadurch in der Regel kostengünstiger als Absolutdrucksensoren. Auf der Druckseite liegt das Messmedium an, auf der Rückseite wirkt der Atmosphärendruck über ein Belüftungsloch auf die Membran – fertig.

Fazit: Die richtige Druckart für die richtige Aufgabe

Atmosphärendruck, Absolutdruck und Relativdruck sind keine konkurrierenden Konzepte, sondern ergänzende Werkzeuge der Druckmesstechnik. Jede Druckart hat ihren klaren Platz:

• Der Atmosphärendruck ist die natürliche Referenz, die uns umgibt – variabel, aber allgegenwärtig.

• Der Absolutdruck liefert den unveränderlichen, physikalisch eindeutigen Druckwert – unverzichtbar für wissenschaftliche Berechnungen und präzise Prozesssteuerung.

• Der Relativdruck ist der Pragmatiker der Industrie – einfach zu messen, kostengünstig und für die überwiegende Mehrheit aller industriellen Anwendungen vollkommen ausreichend.

Die Wahl der richtigen Druckart ist keine akademische Frage, sondern eine Entscheidung mit direkten Auswirkungen auf Messgenauigkeit, Prozesssicherheit und Kosten. Wer die Unterschiede kennt, trifft diese Entscheidung sicher – und vermeidet teure Messfehler.