Frage von CR72014, 25

Experimentelle Bestimmungsmethoden der Leistungszahl einer Wärmepumpe?

Hallo erstmal,

ich bin in der 13. Klasse (FOS). Jeder muss halt da eine Seminararbeit schreiben. Mein Thema war: *Methoden zur Bestimmung der tatsächlichen Leistungszahl einer Wärmepumpe. Die Grundlagen habe ich schon (Funktionsweise, was ist Leistungszahl usw.), aber Methoden wie man nun in der Praxis die LZ bestimmt finde ich einfach nicht raus. Würde mich über hilfreiche Kommentare sehr sehr freuen :) MfG

Expertenantwort
von Hamburger02, Community-Experte für Physik, 13

Die Leistungszahl ε berechnet sich zu:

ε_WP = Qpunkt_H / P_el

Um ε experimetell zu bestimmen, musst du also die Heizleistung messen sowie die elektrische Leistungsaufnahme des Kompressors und dann ins Verhältnis setzen. 

P_el ist einfach mit einem Volt-/Amperemeter zu ermitteln.
Qpunkt_H ist schon schwieriger. Am einfachsten ginge dies durch Messen der Vor- und Rücklauftemperatur und des Volumenstromes des Heizwassers.

Kommentar von Iamiam ,

Volumenstrom am besten des Wärmetauschers (Abgabeseite und Aufnahmeseite samt Temperaturdifferenz).

Ausserdem ist das abhängig von der Art und Temperatur des Entzugs-Mediums (Solarwärmevorlauf, Grundwasser, selten Laufwasser, Wärmerohre im Boden verschiedener Art[vertikal, horizontal, Tiefe, Gesamtoberfläche, Mantelmaterial..., oder Vakuumpipes], Luft, weiteres?). Nur das erste (und vllt das letzte kann man messen, vllt die effektive Temperaturdifferenz*Massenstrom*spez.Wärme.

Gerade bei Bodenrohren kommt da noch ein Zeitfaktor hinzu: die Auskühlung des Bodens, zunächst in unmittelbarer Rohrumgebung, später weiträumiger und Entnahmeabhängig: die Regeneriergeschwindigkeit (Wärmezustrom aus der Rohrumgebung auch je nach Verlegungsart evtl unterschiedlich?). Du musst Dich auf Beispiele eines Gesamtsystems oder weniger davon (möglichst genaue Beschreibung aller erfassbaren Daten) konzentrieren, jede Diplomarbeit würde das sogar im Titel führen:  ...am Beispiel eines.... mit ....und...)

Kommentar von Hamburger02 ,

Gefragt war nach der Wärmepumpe und nicht nach der gesamten Heizungsanlage. Für die Leistungszahl der Wärmepumpe ist es relativ egal, wozu dann letztlich die Heizleistung verwendet wird.

Antwort
von Julian2T, 14

Das ist ja praktisch eine Art "Wirkungsgrad". Du benötigst also zugeführte (elektrische-) Leistung der Pumpe und angegebene Wärmeleistung. Beides solltest du an einem Beispiel berechnen können. Der Idealfall würde logischerweise eintreten, wenn die Wärmeleistung genau der elektrischen Leistung entspricht. Je nachdem wie stark du Reibung und Abwärme berücksichtigen musst wird das mehr oder weniger funktionieren. Ohne konkretes Beispiel würde mir hier aber auch leider der Ansatz zum Berechnen der Wärmeleistung fehlen..

Antwort
von CR72014, 5

Danke für die Antworten :)

Ich muss aber gut 15 Seiten abgebeben. Stand jetzt hab ich 5. Kennt einer von euch eine Seite wo dieses Experiment genau beschrieben wurde? Also detailliert.

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