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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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Wärmepumpen und Kältemaschinen online üben

Test 6 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

Warum sind Fußboden- oder Wandheizungen für Wärmepumpen oft günstig?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: D

Die richtige Antwort ist: Sie können mit relativ niedrigen Vorlauftemperaturen arbeiten..

  1. Wärmepumpengrößen erkennen: Ordne Wärmequelle, Wärmesenke, Verdampfer, Verdichter, Verflüssiger, Expansionsventil, Leistung und COP richtig zu.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: Große Heizflächen geben bei niedriger Temperatur ausreichend Wärme ab und verringern den erforderlichen Temperaturhub.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Sie können mit relativ niedrigen Vorlauftemperaturen arbeiten.. Prüfe Einheit, Größenordnung, Temperaturhub, Leistungszahl und Energiebilanz.

Große Heizflächen geben bei niedriger Temperatur ausreichend Wärme ab und verringern den erforderlichen Temperaturhub.

2. FrageMultiple Choice

Warum kann ein klassischer Heizkörper die Leistungszahl einer Wärmepumpe verschlechtern?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: C

Die richtige Antwort ist: Er kann eine höhere Vorlauftemperatur erfordern..

  1. Wärmepumpengrößen erkennen: Ordne Wärmequelle, Wärmesenke, Verdampfer, Verdichter, Verflüssiger, Expansionsventil, Leistung und COP richtig zu.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: Eine höhere Heiztemperatur vergrößert den Temperaturhub zwischen Quelle und Senke und erhöht die Verdichterarbeit.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Er kann eine höhere Vorlauftemperatur erfordern.. Prüfe Einheit, Größenordnung, Temperaturhub, Leistungszahl und Energiebilanz.

Eine höhere Heiztemperatur vergrößert den Temperaturhub zwischen Quelle und Senke und erhöht die Verdichterarbeit.

3. FrageMultiple Choice

Was bedeutet bivalenter Betrieb einer Heizungsanlage?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: B

Die richtige Antwort ist: Zwei unterschiedliche Wärmeerzeuger ergänzen sich..

  1. Wärmepumpengrößen erkennen: Ordne Wärmequelle, Wärmesenke, Verdampfer, Verdichter, Verflüssiger, Expansionsventil, Leistung und COP richtig zu.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: Eine Wärmepumpe kann beispielsweise durch einen Heizstab, Kessel oder eine andere Wärmequelle bei Spitzenlasten unterstützt werden.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Zwei unterschiedliche Wärmeerzeuger ergänzen sich.. Prüfe Einheit, Größenordnung, Temperaturhub, Leistungszahl und Energiebilanz.

Eine Wärmepumpe kann beispielsweise durch einen Heizstab, Kessel oder eine andere Wärmequelle bei Spitzenlasten unterstützt werden.

4. FrageMultiple Choice

Warum muss eine Luft-Wärmepumpe bei Frost manchmal abtauen?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: A

Die richtige Antwort ist: Am Außenwärmetauscher kann sich Eis bilden und den Wärmeübergang behindern..

  1. Wärmepumpengrößen erkennen: Ordne Wärmequelle, Wärmesenke, Verdampfer, Verdichter, Verflüssiger, Expansionsventil, Leistung und COP richtig zu.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: Feuchte Außenluft kann bei niedrigen Temperaturen gefrieren; ein Abtauvorgang entfernt die Eisschicht und benötigt Energie.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Am Außenwärmetauscher kann sich Eis bilden und den Wärmeübergang behindern.. Prüfe Einheit, Größenordnung, Temperaturhub, Leistungszahl und Energiebilanz.

Feuchte Außenluft kann bei niedrigen Temperaturen gefrieren; ein Abtauvorgang entfernt die Eisschicht und benötigt Energie.

5. FrageMultiple Choice

Wofür kann eine Wärmepumpe neben Raumheizung eingesetzt werden?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: D

Die richtige Antwort ist: Für Warmwasserbereitung und je nach Anlage auch Kühlung..

  1. Wärmepumpengrößen erkennen: Ordne Wärmequelle, Wärmesenke, Verdampfer, Verdichter, Verflüssiger, Expansionsventil, Leistung und COP richtig zu.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: Durch Umkehr des Kreislaufs oder geeignete Wärmeübertrager kann eine Wärmepumpe mehrere thermische Aufgaben übernehmen.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Für Warmwasserbereitung und je nach Anlage auch Kühlung.. Prüfe Einheit, Größenordnung, Temperaturhub, Leistungszahl und Energiebilanz.

Durch Umkehr des Kreislaufs oder geeignete Wärmeübertrager kann eine Wärmepumpe mehrere thermische Aufgaben übernehmen.

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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.