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Gütegrad

Fachbegriff

Gütegrad

Der Gütegrad, auch bekannt als Carnot-Gütegrad, ist ein Maß dafür, wie effizient eine Hochtemperatur Wärmepumpe (HTWP) die theoretisch maximal mögliche Effizienz erreicht. Er definiert das Verhältnis des tatsächlichen Coefficient of Performance (COP) einer Wärmepumpe zum idealen, theoretischen COP, der durch den Carnot-Prozess bestimmt wird.

Der Carnot-COP stellt das theoretische Maximum der Effizienz des thermodynamischen Kreisprozesses dar und hängt von den absoluten Temperaturen der Wärmequelle (T<sub>Q</sub>) und der Wärmesenke (T<sub>S</sub>) ab.

Er berechnet sich wie folgt:

Hierbei werden die Temperaturen in Kelvin angegeben.

Der Gütegrad (η) wird dann wie folgt definiert:

In der Praxis erreichen Hochtemperatur Wärmepumpen typischerweise einen Gütegrad zwischen 40 % und 60 %. Das bedeutet, dass der tatsächliche COP einer HTWP etwa 40 % bis 60 % des theoretisch maximal möglichen COP beträgt.

Einflussfaktoren auf den Gütegrad:

  1. Temperaturhub: Die Differenz zwischen der Temperatur der Wärmequelle und der Wärmesenke beeinflusst den Gütegrad maßgeblich. Ein größerer Temperaturhub führt in der Regel zu einem niedrigeren Gütegrad, da die Wärmepumpe mehr Arbeit leisten muss, um die gewünschte Temperatur zu erreichen.
  2. Technische Verluste: Wirkungsgrad des Verdichters, Verluste durch Reibung, unvollständige Wärmeübertragung und andere Ineffizienzen im System reduzieren den tatsächlichen COP und somit den Gütegrad.
  3. Kältemittelwahl: Die Auswahl des Kältemittels beeinflusst die Effizienz der Wärmepumpe. Einige Kältemittel ermöglichen einen effizienteren Betrieb bei hohen Temperaturen, was zu einem höheren Gütegrad führt.

Zusammenfassend ist der Gütegrad ein entscheidender Parameter für die Bewertung der Effizienz von Hochtemperatur Wärmepumpen in industriellen Anwendungen. Durch Optimierung des Temperaturhubs, Minimierung technischer Verluste und die Wahl geeigneter Kältemittel kann der Gütegrad verbessert werden, was zu einer effizienteren Bereitstellung von Prozesswärme führt.

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