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Die Wärmepumpen-Leistungszahl setzt abgegebene Nutzwärme zur zugeführten Arbeit ins Verhältnis.
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Formel
COP dimensionslos; QH und Win in J oder W im gleichen Zeitbezug
| Symbol | Bedeutung | Einheit |
|---|---|---|
| COPHP | Heiz-Leistungszahl der Wärmepumpe | dimensionslos |
| An das warme Reservoir abgegebene Wärmeenergie | J | |
| Zugeführte Arbeit | J |
\mathrm{COP}_{HP}=\frac{Q_H}{W_{in}}Für Leistungen sind Wärmestrom und Leistung im selben Zeitintervall einzusetzen; für Energien müssen beide Größen denselben Zyklus oder Zeitraum abdecken. Der COP ist keine Energieeffizienz im Sinn eines Anteils kleiner eins und kann größer eins sein, weil zusätzlich Umweltwärme übertragen wird. Der reversible Grenzwert zwischen Reservoirtemperaturen ist TH/(TH−TC).
Für Leistungen sind Wärmestrom und Leistung im selben Zeitintervall einzusetzen; für Energien müssen beide Größen denselben Zyklus oder Zeitraum abdecken. Der COP ist keine Energieeffizienz im Sinn eines Anteils kleiner eins und kann größer eins sein, weil zusätzlich Umweltwärme übertragen wird. Der reversible Grenzwert zwischen Reservoirtemperaturen ist TH/(TH−TC).
Die Wärmepumpen-Leistungszahl setzt abgegebene Nutzwärme zur zugeführten Arbeit ins Verhältnis.
Grundgleichung für die Zielgröße
Bei Umstellungen Vorzeichen, Randbedingungen und Einheiten beibehalten.
Berechne das Zahlenbeispiel zu „Leistungszahl einer Wärmepumpe“ und prüfe Einheit sowie Größenordnung.
Liefert eine Anlage 6 kWh Wärme bei 2 kWh elektrischer Arbeit, ist COPHP=3; die übrigen 4 kWh stammen aus der Wärmequelle.
Eine verwandte Größe mit gleicher Symbolschreibweise einsetzen.
Nutze Variablendefinitionen und prüfe: COP dimensionslos; QH und Win in J oder W im gleichen Zeitbezug.
Formelcluster
Die Wärmepumpen-Leistungszahl setzt abgegebene Nutzwärme zur zugeführten Arbeit ins Verhältnis.
Liefert eine Anlage 6 kWh Wärme bei 2 kWh elektrischer Arbeit, ist COPHP=3; die übrigen 4 kWh stammen aus der Wärmequelle.
Heizleistung und elektrischen Aufwand einer Wärmepumpe für denselben Betriebszustand vergleichen.
Eine typische Aufgabe Schritt für Schritt: Leistungszahl einer Wärmepumpe (COPHP = QH/Win).
Aufgabe
Berechne das Zahlenbeispiel zu „Leistungszahl einer Wärmepumpe“ und prüfe Einheit sowie Größenordnung.
Rechenweg
Liefert eine Anlage 6 kWh Wärme bei 2 kWh elektrischer Arbeit, ist COPHP=3; die übrigen 4 kWh stammen aus der Wärmequelle.
Eine Wärmepumpe erzeugt die abgegebene Wärme nicht ausschließlich aus elektrischer Arbeit. Sie transportiert zusätzlich Wärme aus Luft, Erdreich oder Wasser zum Heizkreis. Deshalb kann QH/Win größer als eins sein, ohne Energieerhaltung zu verletzen: QH enthält sowohl die aufgenommene Umweltwärme als auch die Antriebsarbeit. Compare heat and work over the same interval or use their rates; COP can exceed one because source heat is also moved. Anwendungsbereich: Heizleistung und elektrischen Aufwand einer Wärmepumpe für denselben Betriebszustand vergleichen. Das Zahlenbeispiel Liefert eine Anlage 6 kWh Wärme bei 2 kWh elektrischer Arbeit, ist COPHP=3; die übrigen 4 kWh stammen aus der Wärmequelle verankert die Aussage in einer konkreten Messsituation.
Beides ist möglich, aber Zähler und Nenner müssen dieselbe Zeitbasis haben. Für einen stationären Betrieb verwendest du Heizleistung geteilt durch elektrische Leistung. Für einen vollständigen Zyklus kannst du abgegebene Wärmeenergie durch zugeführte Arbeit teilen. Vermische keine momentane Heizleistung mit einem Jahresverbrauch in Kilowattstunden. Compare heat and work over the same interval or use their rates; COP can exceed one because source heat is also moved. Die Einheiten dazu sind COP dimensionslos; QH und Win in J oder W im gleichen Zeitbezug. Liefert eine Anlage 6 kWh Wärme bei 2 kWh elektrischer Arbeit, ist COPHP=3; die übrigen 4 kWh stammen aus der Wärmequelle. Das prüft, ob die Bezugsgrößen zusammenpassen.
Die einfache Kennzahl beschreibt einen festgelegten Betriebszustand oder Zeitraum. Ein saisonaler Wert muss wechselnde Außentemperaturen, Abtauzyklen, Teillast, Pumpen und Regelung berücksichtigen. Für reale Geräte ist daher ein standardisiert ermittelter Saisonwert oft aussagekräftiger als ein einzelner COP-Punktwert. Compare heat and work over the same interval or use their rates; COP can exceed one because source heat is also moved. Geltungsbereich: Für Leistungen sind Wärmestrom und Leistung im selben Zeitintervall einzusetzen; für Energien müssen beide Größen denselben Zyklus oder Zeitraum abdecken. Der COP ist keine Energieeffizienz im Sinn eines Anteils kleiner eins und kann größer eins sein, weil zusätzlich Umweltwärme übertragen wird. Der reversible Grenzwert zwischen Reservoirtemperaturen ist TH/(TH−TC). Eine praktische Anwendung ist Heizleistung und elektrischen Aufwand einer Wärmepumpe für denselben Betriebszustand vergleichen.
Schreibe zuerst neben jeden Zahlenwert die Größe und Einheit aus der Variablenliste: COP dimensionslos; QH und Win in J oder W im gleichen Zeitbezug. Setze erst ein, wenn die Werte in einem konsistenten Einheitensystem vorliegen, und notiere Vorzeichen oder Bezugsrichtung ausdrücklich. Das Beispiel Liefert eine Anlage 6 kWh Wärme bei 2 kWh elektrischer Arbeit, ist COPHP=3; die übrigen 4 kWh stammen aus der Wärmequelle. bietet eine Rechenprobe: Endgröße, Einheit und Größenordnung müssen zur beschriebenen Situation passen. Runde erst nach den Zwischenrechnungen, damit kleine Beiträge nicht vorzeitig verschwinden. Compare heat and work over the same interval or use their rates; COP can exceed one because source heat is also moved.
Der Hintergrund nennt als Ausgangspunkt: Für Leistungen sind Wärmestrom und Leistung im selben Zeitintervall einzusetzen; für Energien müssen beide Größen denselben Zyklus oder. Das begrenzt, wann das Ergebnis als Fachmodell gelten darf. Vergleiche deshalb die Randbedingungen der Aufgabe mit dieser Voraussetzung, bevor du Zahlen einsetzt; reale Bauteile, Stoffwerte oder Belastungen können zusätzliche Effekte einbringen. MIT OpenCourseWare, The Physics of Energy, Lecture 10: heat-pump coefficient of performance. belegt die verwendete Beziehung, ersetzt aber nicht die Prüfung, ob deine konkrete Situation innerhalb des Modells liegt. Compare heat and work over the same interval or use their rates; COP can exceed one because source heat is also moved.
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Welcher typische Fehler passiert bei COPHP = QH/Win?
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Die Liste nennt Fachquellen und weiterführende Literatur. Eine Seiten- oder Abschnittsnummer steht dabei, wenn sie Teil der Literaturangabe ist; es handelt sich nicht um wörtliche Zitate.
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