Wärmepumpentechnik
Maschinenbau Semester 5
Maschinenbau Semester 5
Wer veröffentlichte als erster die Grundsätze der Wärmepumpentechnik?
1824 Carnot
In welchen Land ging die erste entkoppelte WP in Betrieb
USA
Nennen sie die möglichen Funktionsprinzipien einer WP.
Kompressionswärmepumpe
Sorptionswärmepumpe
Erklären sie die Funktionsweise der möglichen Funktionsprinzipien.
►Kompressionswärmepumpe
- Niederdruckteil
Wärmezufuhr auf niedrigen Niveau →Arbeitsmittel mit tiefen Siedepunkt wird verdampft → gasförmige Medium im Kompressor verdichtet → durch die entstehende Reibung der Gasmolekühle erhitzt
- Hochdruckteil:
unterhohen druck Wärmeabgabe → Kondensation→ über Drosselventil wird Medium wieder Verdampfer zugeführt
►Sorptionswärmepumpe
nutzt reversible physikalische Prozesse bei denen 2 Stoffe durch Wärmezufuhr getrennt werden und bei Rekombination die Wärme wieder abgeben.
Nennen sie mögliche Wärmequellen einer WP.
-Luft
- Wasser/Sole
- Abwärme
Nennen sie die Art des Wärmeträgers die bei Erdwärme zu empfehlen ist
Sole (zB. Wasser mit Frostschutzmittel)
Warum ist eine monovalente Betriebsweise bei Grundwasser und Erdwärme geeignet?
monovalent = WP ist alleiniger Wärmeerzeuger
Vorlauftemp der WP sinkt bei tiefen Außentemp nicht so stark ab, da das Wasser mit jährlich konstanter mit (ca 10°C) aus der Erde kommt
Nennen sie die Vorteile einer Sorptionswärmepumpe gegenüber einer Kompressionswärmepumpe?
- Arbeitsmittel ist nocht Ozonschicht-zeratörend.
- Kaum bewegliche Teile-> leiser Betrieb
-Höhere Jahresarbeitszahl
Erklären sie den Unterschied zwischen einer bivalent-alternativen und einer bivalent-parallelen Betriebsweise.
Wenn die Temp bis festgelegten Punkt sinkt, wird bei
- bivalent-alternativ die WP abgeschalltet und eine andere Wärmequelle arbeitet allein
- bivalent-parallel eine zweite Wärmequelle zugeschalltet und beide arbeiten parallel.
Was beschreibt eine Niedertemperaturheizung?
Ein Niedertemperaturheizsystem ist ein auf niedrige Vorlauftemperaturen abgestimmtes Heizungssystem. Auf dem niedrigen Temperaturniveau kann Heizwärme wirtschaftlicher bereitgestellt werden.
Wann ist es sinnvoll eine monoenergetische Betriebsart zu wählen?
Wenn die WP bis zu einer sehr niedrigen Temperatur arbeiten kann und nur an sehr kalten Tagen eine zusätzliche Wärmequelle (Heizstab) zugeschalttet werden muss.
Welche WP Betriebsart wählen sie, wenn die max Vorlauftemp größer als 55 °C ist ?
monovalent oder monoenergetisch
Was unterscheidet den Begriff Innere Energie und Enthalpie?
- innere Energie -> Wärmevorrat
- Enthalpie = innere Energie + Druck x Volumen
Was ist das Gegenteil von Anergie ?
Exergie (Teil der Energie, der sich in einer vorgegebenen Umgebung in jede Energieform umformen lässt [Elektr. für Verdichter])
Info (Anergie: Teil der Energie, der sich in einer vorgegebenen Umgebung NICHT in jede Energieform umformen lässt[zb. Umgebungswärme])
Erklären sie die zwei naturwissenschaftlichen Effekte, die das Prinzip einer Kompressorwärmepumpe begründen.
- Wärmedichte erhöhen (durch Kompression wird das dampförmige Medium verdichtet wodurch sich die Wärmedichte erhöht und die Temp. steigt)
- Verdampfungsenergie (der Verdampfungsprozess benötigt enorme Wärmezufuhr-> Wird der Wärmequelle im Verdampfer entzogen)
Skizzieren sie den WP Prozess im logp-h Diagramm
siehe Bild
Szizzieren sie den WP Prozess im logp h Diagramm, wenn Druckverluste berücksichtigt werden.
siehe Bild
Warum ist es sinnvoll das Arbeitsmittel zu unterkühlen ?
Sicherheit vor Nassdampf -> keine Flüssigkeit im Ventil
WelcheVerdichterart darf nicht gewählt werden, wenn in ihrem Lastenheft ein minimales Geräuschniveau gefordert ist?
Kolbenkompressor
Was ist eine Sauggaskühlung?
Kühlung des eingesaugten Gases als Motorkühlung bei einem hermetischen Verdichter
Nennen sie den großen Nachteil eines hermetischen Verdichters gegenüber einer Halbhermetischen Verdichter.
bei einem Defekt muss der gesamte Verdichter gekühlt werden.
Nennen sie den Vorteil einer überfluteten Verdampfung gegenüber einer trockenen Verdampfung
besserer Wirkungsgrad
Warum muss man die Herstellerangabe "Leistungszahl" kritisch hinterfragen?
unterschiedliche Normen der Bestimmung
Was bedeutet WP mit und A2W45 ?
Wärmepumpe Lft/Wasser von 2°C auf 45°C erhitzen.
Leistungszahl 4 -> d.h aus einer kWh Strom werden thoretisch 4 kWh Heizleistung.
Nach welcher DIN sollte die Leistungszahl bestimmt werden?
DIN 14511
Was beschreibt die JAZ?
Jahresarbeitszahl
= Wärmeleistung/benötigte Stromleistung
Was bedeuten die Faktoren X und Y?
Eine Bedarfseinteilung der Wärmenutzung
X Raumheizung
Y Warmwasser
Ab welchem JAZ Wert kann man von einer effizienten WP sprechen ? Begründen sie ihre Ausführungen.
über 3,5
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Lernkarten
Wer veröffentlichte als erster die Grundsätze der Wärmepumpentechnik?
1824 Carnot
In welchen Land ging die erste entkoppelte WP in Betrieb
USA
Nennen sie die möglichen Funktionsprinzipien einer WP.
Kompressionswärmepumpe
Sorptionswärmepumpe
Erklären sie die Funktionsweise der möglichen Funktionsprinzipien.
►Kompressionswärmepumpe
- Niederdruckteil
Wärmezufuhr auf niedrigen Niveau →Arbeitsmittel mit tiefen Siedepunkt wird verdampft → gasförmige Medium im Kompressor verdichtet → durch die entstehende Reibung der Gasmolekühle erhitzt
- Hochdruckteil:
unterhohen druck Wärmeabgabe → Kondensation→ über Drosselventil wird Medium wieder Verdampfer zugeführt
►Sorptionswärmepumpe
nutzt reversible physikalische Prozesse bei denen 2 Stoffe durch Wärmezufuhr getrennt werden und bei Rekombination die Wärme wieder abgeben.
Nennen sie mögliche Wärmequellen einer WP.
-Luft
- Wasser/Sole
- Abwärme
Nennen sie die Art des Wärmeträgers die bei Erdwärme zu empfehlen ist
Sole (zB. Wasser mit Frostschutzmittel)
Warum ist eine monovalente Betriebsweise bei Grundwasser und Erdwärme geeignet?
monovalent = WP ist alleiniger Wärmeerzeuger
Vorlauftemp der WP sinkt bei tiefen Außentemp nicht so stark ab, da das Wasser mit jährlich konstanter mit (ca 10°C) aus der Erde kommt
Nennen sie die Vorteile einer Sorptionswärmepumpe gegenüber einer Kompressionswärmepumpe?
- Arbeitsmittel ist nocht Ozonschicht-zeratörend.
- Kaum bewegliche Teile-> leiser Betrieb
-Höhere Jahresarbeitszahl
Erklären sie den Unterschied zwischen einer bivalent-alternativen und einer bivalent-parallelen Betriebsweise.
Wenn die Temp bis festgelegten Punkt sinkt, wird bei
- bivalent-alternativ die WP abgeschalltet und eine andere Wärmequelle arbeitet allein
- bivalent-parallel eine zweite Wärmequelle zugeschalltet und beide arbeiten parallel.
Was beschreibt eine Niedertemperaturheizung?
Ein Niedertemperaturheizsystem ist ein auf niedrige Vorlauftemperaturen abgestimmtes Heizungssystem. Auf dem niedrigen Temperaturniveau kann Heizwärme wirtschaftlicher bereitgestellt werden.
Wann ist es sinnvoll eine monoenergetische Betriebsart zu wählen?
Wenn die WP bis zu einer sehr niedrigen Temperatur arbeiten kann und nur an sehr kalten Tagen eine zusätzliche Wärmequelle (Heizstab) zugeschalttet werden muss.
Welche WP Betriebsart wählen sie, wenn die max Vorlauftemp größer als 55 °C ist ?
monovalent oder monoenergetisch
Was unterscheidet den Begriff Innere Energie und Enthalpie?
- innere Energie -> Wärmevorrat
- Enthalpie = innere Energie + Druck x Volumen
Was ist das Gegenteil von Anergie ?
Exergie (Teil der Energie, der sich in einer vorgegebenen Umgebung in jede Energieform umformen lässt [Elektr. für Verdichter])
Info (Anergie: Teil der Energie, der sich in einer vorgegebenen Umgebung NICHT in jede Energieform umformen lässt[zb. Umgebungswärme])
Erklären sie die zwei naturwissenschaftlichen Effekte, die das Prinzip einer Kompressorwärmepumpe begründen.
- Wärmedichte erhöhen (durch Kompression wird das dampförmige Medium verdichtet wodurch sich die Wärmedichte erhöht und die Temp. steigt)
- Verdampfungsenergie (der Verdampfungsprozess benötigt enorme Wärmezufuhr-> Wird der Wärmequelle im Verdampfer entzogen)
Skizzieren sie den WP Prozess im logp-h Diagramm
siehe Bild
Szizzieren sie den WP Prozess im logp h Diagramm, wenn Druckverluste berücksichtigt werden.
siehe Bild
Warum ist es sinnvoll das Arbeitsmittel zu unterkühlen ?
Sicherheit vor Nassdampf -> keine Flüssigkeit im Ventil
WelcheVerdichterart darf nicht gewählt werden, wenn in ihrem Lastenheft ein minimales Geräuschniveau gefordert ist?
Kolbenkompressor
Was ist eine Sauggaskühlung?
Kühlung des eingesaugten Gases als Motorkühlung bei einem hermetischen Verdichter
Nennen sie den großen Nachteil eines hermetischen Verdichters gegenüber einer Halbhermetischen Verdichter.
bei einem Defekt muss der gesamte Verdichter gekühlt werden.
Nennen sie den Vorteil einer überfluteten Verdampfung gegenüber einer trockenen Verdampfung
besserer Wirkungsgrad
Warum muss man die Herstellerangabe "Leistungszahl" kritisch hinterfragen?
unterschiedliche Normen der Bestimmung
Was bedeutet WP mit und A2W45 ?
Wärmepumpe Lft/Wasser von 2°C auf 45°C erhitzen.
Leistungszahl 4 -> d.h aus einer kWh Strom werden thoretisch 4 kWh Heizleistung.
Nach welcher DIN sollte die Leistungszahl bestimmt werden?
DIN 14511
Was beschreibt die JAZ?
Jahresarbeitszahl
= Wärmeleistung/benötigte Stromleistung
Was bedeuten die Faktoren X und Y?
Eine Bedarfseinteilung der Wärmenutzung
X Raumheizung
Y Warmwasser
Ab welchem JAZ Wert kann man von einer effizienten WP sprechen ? Begründen sie ihre Ausführungen.
über 3,5
