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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 9 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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Falsch 0
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1. FrageMultiple Choice

Eine Wärmepumpe liefert 6 kW Heizleistung bei COP = 5. Wie groß ist die elektrische Leistung?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: A

Die richtige Antwort ist: 1,2 kW.

  1. Wärmepumpengrößen erkennen: Ordne Wärmequelle, Wärmesenke, Verdampfer, Verdichter, Verflüssiger, Expansionsventil, Leistung und COP richtig zu.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: P_el = P_heiz/COP = 6 kW/5 = 1,2 kW.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet 1,2 kW. Prüfe Einheit, Größenordnung, Temperaturhub, Leistungszahl und Energiebilanz.

P_el = P_heiz/COP = 6 kW/5 = 1,2 kW.

2. FrageMultiple Choice

Eine Wärmepumpe nimmt 3 kW elektrisch auf und läuft 4 Stunden. Welche elektrische Energie verbraucht sie?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: D

Die richtige Antwort ist: 12 kWh.

  1. Wärmepumpengrößen erkennen: Ordne Wärmequelle, Wärmesenke, Verdampfer, Verdichter, Verflüssiger, Expansionsventil, Leistung und COP richtig zu.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: E = P·t = 3 kW·4 h = 12 kWh.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet 12 kWh. Prüfe Einheit, Größenordnung, Temperaturhub, Leistungszahl und Energiebilanz.

E = P·t = 3 kW·4 h = 12 kWh.

3. FrageMultiple Choice

Eine Wärmepumpe liefert 10 kW Heizleistung bei COP = 2,5. Wie groß ist die elektrische Leistung?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: C

Die richtige Antwort ist: 4 kW.

  1. Wärmepumpengrößen erkennen: Ordne Wärmequelle, Wärmesenke, Verdampfer, Verdichter, Verflüssiger, Expansionsventil, Leistung und COP richtig zu.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: P_el = 10 kW/2,5 = 4 kW.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet 4 kW. Prüfe Einheit, Größenordnung, Temperaturhub, Leistungszahl und Energiebilanz.

P_el = 10 kW/2,5 = 4 kW.

4. FrageMultiple Choice

Eine Anlage liefert 4 kW Heizleistung und benötigt 1 kW elektrisch. Wie groß ist die entzogene Umweltleistung?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: B

Die richtige Antwort ist: 3 kW.

  1. Wärmepumpengrößen erkennen: Ordne Wärmequelle, Wärmesenke, Verdampfer, Verdichter, Verflüssiger, Expansionsventil, Leistung und COP richtig zu.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: Energie- beziehungsweise Leistungsbilanz: P_heiz = P_Quelle + P_el, also P_Quelle = 4 kW − 1 kW = 3 kW.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet 3 kW. Prüfe Einheit, Größenordnung, Temperaturhub, Leistungszahl und Energiebilanz.

Energie- beziehungsweise Leistungsbilanz: P_heiz = P_Quelle + P_el, also P_Quelle = 4 kW − 1 kW = 3 kW.

5. FrageMultiple Choice

Eine Wärmepumpe liefert 12 kW Heizleistung sechs Stunden lang. Welche Wärmeenergie gibt sie ab?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: A

Die richtige Antwort ist: 72 kWh.

  1. Wärmepumpengrößen erkennen: Ordne Wärmequelle, Wärmesenke, Verdampfer, Verdichter, Verflüssiger, Expansionsventil, Leistung und COP richtig zu.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: E = P·t = 12 kW·6 h = 72 kWh.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet 72 kWh. Prüfe Einheit, Größenordnung, Temperaturhub, Leistungszahl und Energiebilanz.

E = P·t = 12 kW·6 h = 72 kWh.

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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.