Als Forscher/-in eine Wärmepumpe erkunden
Als junger Forscher oder junge Forscherin untersuchst du, wie eine Wärmepumpe funktioniert. Du misst an einem physischen Modell, wie viel Energie der Kompressor braucht und welche Temperaturen am Ein- und Ausgang herrschen.
In diesem spannenden Experiment wirst du zum Forscher oder zur Forscherin und untersuchst am physischen Modell das Prinzip einer Wärmepumpe. Eine Wärmepumpe macht nicht direkt einsetzbare Umweltwärme nutzbar, oft um Häuser zu heizen oder das notwendige Warmwasser bereit zu stellen. Deine Aufgabe ist es, verschiedene Werte zu messen und zu analysieren, um zu verstehen, wie diese Technologie funktioniert.
Zuerst musst du herausfinden, wie viel Energie der Kompressor benötigt, um die Wärmepumpe zu betreiben. Das ist wichtig, um zu wissen, wie effizient das Gerät arbeitet. Dann misst du die Temperatur an der Wärmequelle, also die Temperatur des Mediums, das in die Wärmepumpe eintritt, zum Beispiel Luft, Wasser oder Erdreich. Anschließend überprüfst du die Temperatur an der Wärmesenke, um zu sehen, wie hoch die Temperatur des Mediums ist, das aus der Wärmepumpe austritt, zum Beispiel Heizwasser oder Warmwasser. Diese Messungen helfen dir zu verstehen, wie effizient die Wärmepumpe nutzbare Wärme erzeugt.
Für ältere Forscher*innen (ab 12 Jahren) gibt es eine zusätzliche Herausforderung: Du kannst den Wirkungsgrad, den COP (Coefficient of Performance) und die Jahresarbeitszahl JAZ berechnen. Der Wirkungsgrad zeigt, wie effizient die Wärmepumpe arbeitet. Der COP misst die Leistung der Wärmepumpe im Verhältnis zur eingesetzten Energie bei konstanter Temperatur von Wärmequelle und -senke. Die Jahresarbeitszahl gibt an, wie effizient die Wärmepumpe im Durchschnitt über das ganze Jahr hinweg mit unterschiedlichen Temperaturen arbeitet. Diese Berechnungen geben dir noch genauere Informationen über die energetische Effizienz der Wärmepumpe.
Mit deinen Messungen und Berechnungen wirst du ein gutes Verständnis dafür entwickeln, wie Wärmepumpen funktionieren und wie sie helfen, Energie zu sparen. Es ist ein anschauliches Experiment, das deine Neugier und Fähigkeiten als Forscher fördert und dir zeigt, wie Technik unser Leben besser und nachhaltiger machen kann.
Aussteller: suisse.ing | SIA | HLSU
Altersstufe: ab der Mittelstufe (6 bis 13 Jahre)
Dauer: ca. 15 Minuten
