Wärmepumpe

JAZ = kWh/a (Heizwärme) : kWh/a (Strom)
Bei einem Gebäude mit 16.000 kWh (Heiz)Energieverbrauch pro Jahr werden 4.000 kWh Strom eingesetzt um eine Wärmepumpe zu betreiben. Daraus lässt sich schließen, dass die Differenz zwischen Heizenergieverbrauch und Stromverbrauch aus der Umwelt gewonnen wird. Um nun die JAZ zu berechnen wird der Heizenergieverbrauch durch den Stromverbrauch dividiert. Also 16.000/4.000 = 4 – das ist die Jahresarbeitszahl.

Faustformel zur Berechnung des Stromverbrauchs:
Heizleistung / Effizienzwert (JAZ/COP/SCOP) x Heizstunden = Stromverbrauch pro Jahr\[JAZ = \frac{{{Q_H}}}{{{W_{el}}}} = \frac{{{{\dot Q}_H} \cdot t}}{{{W_{el}}}} \leftrightarrow {W_{el}} = \frac{{{{\dot Q}_H} \cdot t}}{{JAZ}}\]
Beispiel: Sie nutzen eine Wärmepumpe mit einer JAZ von 4, benötigen eine Heizleistung von 12 Kilowatt und nutzen die Wärmepumpe im Jahr 2.000 Stunden lang:
Ergebnis: Ihre Wärmepumpe würde in diesem Fall 6.000 Kilowattstunden Strom pro Jahr benötigen. Bei einem Strompreis von 25 Cent/kWh wären das 1.500 Euro.

1. Was könnte alles als Wärmequelle genutzt werden?
Grundwasser, Flusswasser, Außenluft, Abwärme

2. Welche zwei Energiearten werden genutzt um die Nutzwärme zu erzeugen?
Wärmeenergie, Bewegungsenergie

3. Welchen Aggregatszustand hat das Kältemittel vor dem Verdampfer?
flüssig

4. Welche Temperatur nimmt das Kältemittel im Verdampfer an?
Die Temperatur der Wärmequelle

5. Welchen Aggregatszustand hat das Kältemittel nach dem Verdichter?
gasförmig

6. Warum wird das Kältemittel verdichtet?
Unter Druck erhöht sich die Temperatur des Kältemittels.

7. Welchen Aggregatszustand hat das Kältemittel nach dem Kompressor?
gasförmig

8. Welchen Aggregatszustand hat das Kältemittel nach dem Verflüssiger.
Durch das entziehen von Wärme im Verflüssiger wird das entwärmte Kältemittel flüssig.

Familie Sparfuchs findet folgenden Ausschnitt aus einem Anlagendatenblatt:

9. Erläutern Sie, welche Aussagen sich hinter den Abkürzungen (B0, W35 usw.) verbergen

Vorlauftemperatur max.	62 °C
Untere Einsatzgrenze Wärmequelle (Heizbetrieb) / obere Einsatzgrenze Wärmequelle (Heizbetrieb)	-5 bis 25 °C
Heizleistung B0/W35 / COP B0/W35^*	6,1 kW / 4,69
Heizleistung B0/W45 / COP B0/W45	5,76 kW / 3,63
Nennaufnahme nach EN 14511 bei B0/W35	1,3 kW
Schallleistungspegel Gerät nach EN 12102	46 dB (A)
Kältemittel / Kältemittelmenge	R410A /2,5 kg

W = water

B = brine (Sole)

A = air (Luft)

35 = Vorlauftemperatur im Heizkreis 35 °C

B0W35 bedeutet, dass eine Sole/Wasser-Wärmepumpe mit einer Soletemperatur von 0 °C (gemessen am Eintritt in die Wärmepumpe) und einer Vorlauftemperatur von 35 °C arbeitet.
Das Verhältnis der erreichten Leistungszahl zur theoretisch möglichen Leistungszahl wird als Gütegrad bezeichnet. Typisch sind Werte in der Gegend von 0,5.

\[\eta = \frac{{{\vartheta _{heiss}}}}{{{\vartheta _{heiss}} - {\vartheta _{kalt}}}}\]

Welche elektrische Leistungsaufnahme wird beschrieben?
Ermitteln Sie welcher COP-Wert aus dem Datenblatt gelöscht wurde.
Wie ändert sich (theoretsich) der COP, wenn sich das Temperaturniveau der Umweltquelle ändert?
Begründen Sie, warum nur eine einzelne Umweltwärmequellentemperatur angegeben ist.
Erläutern Sie den Unterschied zu der Leistungsziffer $ε$ und der Jahresarbeitszahl JAZ.