Leistungszahl

Die Leistungszahl ε, bekannt auch unter der englischen Bezeichnung Coefficient of Performance (COP), ist das Verhältnis von nutzbarer Wärme- bzw. Kälteleistung zu eingesetzter Leistung bei Kälteanlagen und Wärmepumpen. Das Mittel über ein Jahr bei Wärmepumpenheizung wird dann Jahresarbeitszahl (JAZ) genannt. Sie entspricht der englischen Bezeichnung SEER (Seasonal Energy Efficiency Ratio).

Bei elektrischen Wärmepumpen gibt die Leistungszahl (LZ) die abgegebene Heizleistung einer Wärmepumpe im Vergleich zur aufgewendeten elektrischen Antriebsleistung für den Verdichter an. Sie bewertet ausschließlich die Effizienz des Wärmepumpenprozesses. Eine LZ = 4,0 bedeutet, dass von der eingesetzten elektrischen Anschlussleistung des Kompressors das 4- fache über Kollektoren, Erdsonden etc. z.B. ins Haus transportiert wird. Für die Wärmepumpe mit der Heizleistung Q_H kann geschrieben werden:

$\epsilon_{WP} = \frac{Q_{H}}{W}$

Bei der Wärmepumpe ist die Heizleistung die Summe aus der extern aufgenommenen Wärmeleistung (z.B. aus tiefer, warmer Erdsonde) Q_U und der elektrischen Leistung des Kompressors der Wärmepumpe. Es gilt:

$\epsilon_{WP} = \frac{Q_{H}}{Q_{H} - Q_{U}}$.

Der Carnot-Wirkungsgrad für eine reversible Wärmepumpe mit der absoluten Verflüssigungstemperatur T₂ und der Verdampfungstemperatur T₁ beträgt:

$\eta_{c}=\frac{\left| \Delta W \right|}{\Delta Q_{2,rev}}=\frac{T_{2}-T_{1}}{T_{2}}=1-\frac{T_{1}}{T_{2}}$

Der reziproke Wert des Carnotfaktors stellt somit den Grenzfall für die erreichbare Leistungszahl dar:

$\epsilon_{WP} = \frac{Q_{H}}{W} < {1 \over \eta_{c}}=\frac{T_{2}}{T_{2}-T_{1}}$

Die Leistungszahl von Kälteanlagen (KA) gibt das Verhältnis der resultierenden Kälteleistung zur eingesetzten technischen Leistung bzw. der Kälteenergie zur technischen Arbeit an:

$\epsilon_{KA} = \frac{Q_{K}}{W}$

$\epsilon_{KA} = \frac{Q_{K}}{Q_{A} - Q_{K}}$.

Unterschiede bei internationalen Bezeichnungen

Der COP als auch EER sind in Deutschland physikalisch identisch und dimensionslos; sie werden lediglich zur Unterscheidung von Wärmeanlagen (COP) und Kälteanlagen (EER) verwendet. In den USA entspricht der COP dem unseren und ist die aussagekräftigere Größe. Der EER unterscheidet sich jedoch. In den USA ist er gemäß dem Air Conditioning, Heating and Refrigeration Institute (AHRI) das Verhältnis aus nutzbarer Wärmeenergie in BTU/h (ca. 0,293 W) und eingesetzter elektrischer Arbeit in Joule. Demnach werden Leistung und Energie ins Verhältnis zueinander gesetzt. Es ergibt sich daraus folgende Berechnungsgrundlage für die USA: EER = COP * 3,413. Beim Vergleich von Kältegeräten mit EER Kennzeichnungen auf unterschiedlicher Berechnungsgrundlage muss dies bedacht und kompensiert werden.

Siehe auch

• Leistungszahl für Strömungsmaschinen

Literatur