Wärmepumpe Wirkungsgrad

[Cappes]

Guten Tag ihr Lieben,
erstmal vorab, die Thermodynamik Module aus dem Grundstudium sind bei mir schon ein wenig her also habt Erbarmen. Nichtsdestotrotz darf man ja hellhörig werden, sobald ein Wirkungsgrad über 1 ist und kostenlose Umweltwärme entgegen eines Temperaturgradienten versprochen wird. Ich habe Wärmepumpen nicht verstanden!
Zu meiner konkreten Frage;
Kann sich die Temperatur eines geschlossenen Systems unabhängig von der Wärmemenge Q ändern, die übertragen wird (ohne chemische Energien, Phasenübergänge, Kristallgiterbildungen, Adsobtionsorozesse usw) oder handelt es sich bei einer Wärmepumpe nicht um einen linksläufigen Carnot Prozess?

Meine nicht besonders übersichtlichen Überlegungen dazu im Anhang.
Im Prinzip ist meines Verständnisses besonders die isotherme (da zur Vereinfachung davon ausgegangen wird, dass es zu keiner Temp. Erhöhung des Wärmetauschers kommt sondern die Wärmemenge sofort und Vollständig an das "Wärmebad" Haus übertragen wird) Kompression 2 -> 3 hierfür interessant. Nur die zur Kompression eingesetzte mechanische Arbeit wird hier auf das Wärmereservoir "Haus" übertragen. Vllt fehlt mir eine Vollständige Erläuterung des Entropiewärmestroms. Meines Verständnisses geht die Änderung der Entropie von S1 auf S2 mit der Änderung der Wärmemenge einher, und hat keinen zusätzlichen Einfluss auf die übertragene Wärmemenge / die Temperatur Erhöhung / Wärmeenergie und somit den Wirkungsgrad.


Der Wirkungsgrad wäre somit
Eta= Qab/Wzu
= Q2,3 ab / ( W1,2 zu + W2,3 zu )
= Q2,3 ab/ (W1.2 zu + Q2,3 ab)
Es lässt sich zwar noch eine kleine Prozessoptimierung vornehmen aber der Wirkungsgrad bliebe dennoch unter 1.

Vielen Dank für eure Hilfe und viele Grüße,
Philipp

[Bernhard]

Zitat von Cappes

Ich habe Wärmepumpen nicht verstanden!

Hallo Cappes,

ich stelle mir das physikalische Funktionsprinzip einer Wärmepumpe eins zu eins wie bei einem Kühlschrank vor. Nur die technische Realisierung unterscheidet sich.

Beim Kühlschrank wird die Kälte in einem geschlossenen Bereich genutzt.

Bei der Wärmepumpe wird die Abwärme in einem geschlossenen Bereich genutzt. Die unbrauchbare Kälte wird in die Umgebungsluft geblasen.

EDIT: Wird die Wärmepumpe zusammen mit dem Haus als System verstanden, so erzeugt die Wärmepumpe auch wieder Abwärme, weil die Wärme im Haus aufgrund einer nicht-idealen Isolierung langsam an die Umgebung abgegeben wird. Die elektrische Energie zum Betrieb der Wärmepumpe landet also langfrisitig gesehen auch wieder in der Luft. Der Witz an der Wärmepumpe ist, dass man je nach Jahresarbeitszahl im Haus eine größere Wärmemenge hat, als elektrisch aufgewendet werden muss.
Siehe dazu hier: https://www.waermepumpen-portal.de/w...ennzahlen.html . Zusätzlich ist ein klimaneutraler Betrieb möglich, so dass die lokale Wärmeerzeugung (im Haus) nur sehr wenig bis keine Treibhausgase bewirkt.

[Cappes]

Hallo Bernhard,
Danke dür die schnelle Antwort.
Gut, dass du den Beitrag nochmals editiert hast und auf den Wärmetransfer eingegangen bist, sonst wäre ich glatt davon ausgegangen, ich könne mir für nächsten Winter einfach 5 Kühlschränke zulegen. Ob das Kältereservoir draußen ist ober im Kühlschrank macht ja für den Prozess ind den Wirkungsgrad keinen Unterschied. Haha!

Meine Wissenslücke bezog sich größtenteils auf den Wirkungsgrad, bzw die Leistungsziffer einer Wärmepumpe, die dem Kehrwert des Carnot Wirkungsgrades entsprechen soll, und somit größer als eins ist.

Vielen Dank und viele Grüße
Philipp