Kapitel 4 - Teil 4 - Leistung und Wirkungsgrad Flashcards

(35 cards)

1
Q

Was versteht man unter Leistung in der Physik?

A

→ Die Leistung ist die Energie pro Zeit, also die Rate, mit der Arbeit verrichtet oder Energie umgewandelt wird.

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2
Q

Wie lautet die Grundformel für Leistung?

A

→ 𝑃 = 𝑊 / 𝑡 ​
(Arbeit 𝑊 in Joule geteilt durch Zeit t in Sekunden).

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3
Q

Welche SI-Einheit hat die Leistung?

A

→ Watt (W)
wobei 1 W = 1 J / s .

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4
Q

Worin unterscheidet sich Leistung von Energie?

A

→ Energie ist eine gespeicherte Größe (Joule),
Leistung ist die Geschwindigkeit der Energienutzung (J/s).

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5
Q

Was ist die Momentanleistung?

A

→ 𝑃 ( 𝑡 ) = 𝑑 𝑊 / 𝑑 𝑡, also die sofortige Leistungsaufnahme oder -abgabe zu einem Zeitpunkt.

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6
Q

Was versteht man unter Durchschnittsleistung?

A

→ Gesamtarbeit geteilt durch Gesamtzeit:
𝑃 avg = 𝑊 ges / 𝑡 ges

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7
Q

Wie lässt sich mechanische Leistung auch ausdrücken?

A

→ 𝑃 = 𝐹 ⋅ 𝑣
mit Kraft F und Geschwindigkeit v.

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8
Q

Wie lautet die Formel für rotatorische Leistung?

A

→ 𝑃 = 𝑀 ⋅ 𝜔 ,
mit Drehmoment M und Winkelgeschwindigkeit ω.

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9
Q

Wie berechnet man elektrische Leistung?

A

→ 𝑃 = 𝑈 ⋅ 𝐼
(Spannung U mal Stromstärke I).

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10
Q

Was ist thermische Leistung in TGA-Systemen?

A

→ 𝑃 th = 𝑚 ⋅ 𝑐 ⋅ Δ 𝑇 ,
mit Massenstrom 𝑚,
Wärmekapazität 𝑐 und
Temperaturdifferenz ΔT.

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11
Q

Wie definiert man den Wirkungsgrad η?

A

→ η= P in ​/ P out ​ ​
(Nenner = zugeführte,
Zähler = nutzbare Leistung).

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12
Q

Warum kann der Wirkungsgrad nie größer als 1 sein?

A

→ Weil Verluste (z.B. Wärme, Reibung, Strahlung) immer auftreten und Energie nicht „vervielfältigt“ wird.

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13
Q

Wie wird der Wirkungsgrad in Prozent angegeben?

A

→ 𝜂 % = 𝜂 × 100 %

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14
Q

Was ist die Leistungsmessung in der Praxis?

A

→ Messen von Energiefluss (z. B. Stromzähler, Wärmezähler) und Zeit, um
Δ 𝐸 / Δ 𝑡 zu bestimmen.

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15
Q

Worin liegt der Unterschied zwischen Energieeffizienz und Leistungsfähigkeit?

A

-Effizienz beschreibt den Verlustanteil,
-Leistungsfähigkeit die absolut verfügbare Leistung.

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16
Q

Welche Stolperfalle sollte man in Bezug auf Energie und Leistung vermeiden?

A

→ Leistung nicht mit Energie verwechseln: Ein Küchengerät mit hoher Leistung verbraucht nicht zwangsläufig viel Energie, wenn es nur kurz läuft.

17
Q

Warum ist die Einheit Watt in der TGA so zentral?

A

→ Weil Heiz-, Kühl- und Lüftungsleistungen direkt in kW angegeben und ausgelegt werden.

18
Q

Wie berechnet man die Heizlast eines Gebäudes?

A

→ Summe aller Wärmeverluste
( U-Wert × Fläche × ΔT) ergibt benötigte Heizleistung P.

19
Q

Was bedeutet Teillastbetrieb für Leistung und Wirkungsgrad?

A

→ Anlagen laufen oft unter Volllast, wodurch Effizienz und Leistungsaufnahme abweichen.

20
Q

Wie hängt Leistung mit Druck und Volumenstrom in Rohrleitungen zusammen?

A

→ 𝑃 = Δ𝑝 ⋅ 𝑄 ,
mit Druckdifferenz Δp und Volumenstrom Q.

21
Q

Welches Problem löst man mit Pumpenauslegung?

A

→ Man wählt Motor- und Pumpendaten so, dass hydraulische Leistung bei gegebener Förderhöhe und -menge optimal ist.

22
Q

Wie berechnet man die Ventilatorleistung?

A

→ 𝑃 = Δ𝑝 ⋅ 𝑄 / 𝜂Fan​
,wobei ηFan der Ventilatorwirkungsgrad ist.

23
Q

Worin unterscheidet sich Wirkungsgrad von COP (Coefficient of Performance)?

A

-Wirkungsgrad 𝜂 < 1 für reine Energieumwandlung,
-COP kann > 1 sein
(z. B. Wärmepumpe, Rearbeit aus Umweltwärme).

-W = „Wie viel von dem, was ich einsetze, kommt auch an?“

-COP = „Wie viel Wärme/Kälte bekomme ich pro eingesetzter elektrischer Energie?“

24
Q

Was ist die Carnot-Effizienz?

A

→ 𝜂Carnot = 1 − 𝑇 kalt / 𝑇heiß
- die maximale thermodynamische Effizienz.

25
Warum ist der Carnot-Wirkungsgrad für TGA-Anlagen wichtig?
→ Er gibt das theoretische Limit vor, an dem man sich bei Kälte- und Wärmepumpen orientieren kann.
26
Was versteht man unter exergischer Effizienz?
→ Verhältnis der nutzbaren **Arbeit** (Exergie) zur zugeführten **Energie** – betrachtet Qualität der Energie.
27
Wie hilft das Leistungskonzept im Gebäudeentwurf?
→ Es bestimmt **-Dimensionierung,** **-Regelstrategie** und **-Wirtschaftlichkeit** von Anlagen.
28
Nenne eine Intuitionshilfe für Leistung:
→ „Leistung ist wie die Fließgeschwindigkeit von Wasser in einem Rohr – Menge pro Zeit.“
29
Was ist eine übliche Stolperfalle beim Berechnen der Energieeffizienz?
→ Vernachlässigen von Teillastverlusten und Leerlaufverlusten, die Effizienz stark reduzieren.
30
Wie hängen Schallleistung und Wirkungsgrad zusammen?
→ In Akustik bezeichnet Schallleistung die abgestrahlte Energie, Wirkungsgrad beschreibt Verhältnis Schallleistung zu eingesetzter elektrischer Leistung.
31
Welches TGA-Problem löst man mit Leistung/Wirkungsgrad-Betrachtung?
→ Optimierung der Wärmerückgewinnung aus Abluft, um Heizenergie zu sparen.
32
Wie kann man den elektrischen Wirkungsgrad eines Motors messen?
𝜂 Elek = 𝑃 mech / 𝑈 ⋅ 𝐼
33
Was ist mechanische Verlustleistung in Motoren?
→ Reibung und Lüftungsverluste → führen zu Wärme statt Nutzleistung.
34
Wie spielt Leistung/Wirkungsgrad in der Energieanalyse großer Gebäude eine Rolle?
→ Er bestimmt -Betriebskosten, -CO₂-Bilanz und -dimensionierte Leistungsspitzen.
35
Welche fortgeschrittene Betrachtung nutzt die höhere Physik?
→ Analyse der Leistungsdichte in Materialien, Quantenwirkungsgrade (Solarzelle, Laser) und nichtlineare Effekte bei hohen Leistungsflüssen.