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Wärmepumpen, Kältemaschinen und Wirkungsgrad sicher verstehen

Wärmepumpen transportieren Wärme mithilfe eines Kältemittelkreislaufs von einer niedrigeren zu einer höheren Temperatur. Dafür benötigen sie Antriebsenergie und nutzen zusätzlich Umweltwärme.

Auf dieser Seite übst du Verdampfer, Verdichter, Verflüssiger, Expansionsventil, COP, Wärmequellen, Heizsysteme, Kältemaschinen, Energieverbrauch und Wärmepumpenberechnungen.

So gehst du bei einer Wärmepumpenaufgabe vor

  1. Ordne Wärmequelle, Wärmesenke und Bauteile des Kreislaufs zu.
  2. Nutze COP = Nutzwärme/Antriebsleistung und E = P·t.
  3. Prüfe Temperaturhub, Vorlauftemperatur und Wärmequelle.
  4. Berücksichtige elektrische Leistung, Wärmeleistung und saisonale Bedingungen.
  5. Kontrolliere Einheit, Größenordnung, Energiebilanz und Sicherheit.

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5. Test

Wärmepumpen und Kältemaschinen online üben

Test 5 zu Wärmepumpen und Kältemaschinen mit 5 Aufgaben und verständlichen Lösungen.

Ordne Verdampfer, Verdichter, Verflüssiger und Expansionsventil zu. Nutze COP = Nutzwärme/Antriebsleistung und E = P·t.

5 Fragen
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1. FrageMultiple Choice

Wovon hängt die Leistung einer Luft-Wasser-Wärmepumpe besonders ab?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: A

Die richtige Antwort ist: Von Außentemperatur, Heiztemperatur, Luftdurchsatz und Betriebszustand..

  1. Wärmepumpengrößen erkennen: Ordne Wärmequelle, Wärmesenke, Verdampfer, Verdichter, Verflüssiger, Expansionsventil, Leistung und COP richtig zu.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: Kalte Außenluft und eine hohe erforderliche Vorlauftemperatur erschweren die Wärmeübertragung und können die Leistungszahl verringern.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Von Außentemperatur, Heiztemperatur, Luftdurchsatz und Betriebszustand.. Prüfe Einheit, Größenordnung, Temperaturhub, Leistungszahl und Energiebilanz.

Kalte Außenluft und eine hohe erforderliche Vorlauftemperatur erschweren die Wärmeübertragung und können die Leistungszahl verringern.

2. FrageMultiple Choice

Welchen Vorteil hat eine Erdreich-Wärmepumpe häufig?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: D

Die richtige Antwort ist: Das Erdreich bietet in geeigneter Tiefe eine vergleichsweise stabile Temperaturquelle..

  1. Wärmepumpengrößen erkennen: Ordne Wärmequelle, Wärmesenke, Verdampfer, Verdichter, Verflüssiger, Expansionsventil, Leistung und COP richtig zu.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: Die Quelle schwankt oft weniger stark als die Außenluft; dadurch kann ein gleichmäßigerer Betrieb möglich sein.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Das Erdreich bietet in geeigneter Tiefe eine vergleichsweise stabile Temperaturquelle.. Prüfe Einheit, Größenordnung, Temperaturhub, Leistungszahl und Energiebilanz.

Die Quelle schwankt oft weniger stark als die Außenluft; dadurch kann ein gleichmäßigerer Betrieb möglich sein.

3. FrageMultiple Choice

Was ist eine Grundwasser-Wärmepumpe?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: C

Die richtige Antwort ist: Eine Wärmepumpe, die Grundwasser als Wärmequelle oder Wärmesenke nutzt..

  1. Wärmepumpengrößen erkennen: Ordne Wärmequelle, Wärmesenke, Verdampfer, Verdichter, Verflüssiger, Expansionsventil, Leistung und COP richtig zu.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: Grundwasser kann wegen seiner Temperatur und Wärmekapazität eine geeignete Quelle sein, wenn hydrogeologische und rechtliche Bedingungen passen.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Eine Wärmepumpe, die Grundwasser als Wärmequelle oder Wärmesenke nutzt.. Prüfe Einheit, Größenordnung, Temperaturhub, Leistungszahl und Energiebilanz.

Grundwasser kann wegen seiner Temperatur und Wärmekapazität eine geeignete Quelle sein, wenn hydrogeologische und rechtliche Bedingungen passen.

4. FrageMultiple Choice

Wie wirkt sich eine höhere Quellentemperatur meist auf die Leistungszahl aus?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: B

Die richtige Antwort ist: Die Leistungszahl steigt tendenziell..

  1. Wärmepumpengrößen erkennen: Ordne Wärmequelle, Wärmesenke, Verdampfer, Verdichter, Verflüssiger, Expansionsventil, Leistung und COP richtig zu.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: Je kleiner der Temperaturhub zwischen Wärmequelle und Heizsystem, desto günstiger arbeitet der thermodynamische Prozess.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Die Leistungszahl steigt tendenziell.. Prüfe Einheit, Größenordnung, Temperaturhub, Leistungszahl und Energiebilanz.

Je kleiner der Temperaturhub zwischen Wärmequelle und Heizsystem, desto günstiger arbeitet der thermodynamische Prozess.

5. FrageMultiple Choice

Warum passt eine niedrige Vorlauftemperatur gut zu einer Wärmepumpe?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: A

Die richtige Antwort ist: Der Temperaturhub ist kleiner und die Leistungszahl kann höher sein..

  1. Wärmepumpengrößen erkennen: Ordne Wärmequelle, Wärmesenke, Verdampfer, Verdichter, Verflüssiger, Expansionsventil, Leistung und COP richtig zu.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: Flächenheizungen arbeiten oft mit niedrigeren Vorlauftemperaturen als klassische Hochtemperaturheizungen.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Der Temperaturhub ist kleiner und die Leistungszahl kann höher sein.. Prüfe Einheit, Größenordnung, Temperaturhub, Leistungszahl und Energiebilanz.

Flächenheizungen arbeiten oft mit niedrigeren Vorlauftemperaturen als klassische Hochtemperaturheizungen.

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Wärmepumpen und Kältemaschinen FAQ

Wie berechnet man die Leistungszahl COP?

Im Heizbetrieb gilt näherungsweise COP = abgegebene Heizleistung/eingesetzte Antriebsleistung. Im Kühlbetrieb wird die entzogene Kälteleistung verwendet.

Welche Bauteile hat ein Kältemittelkreislauf?

Zu den Grundbauteilen gehören Verdampfer, Verdichter, Verflüssiger und Expansionsventil.

Für welche Klassen eignen sich die Übungen?

Die Seite richtet sich vor allem an Schülerinnen und Schüler der Klassen 9–12 und eignet sich zur Prüfungsvorbereitung und Vertiefung der Thermodynamik.