Wirkungsgrad

COP-beschreibt den Wirkungsgrad der Heizung und Kühlung von Klimaanlagen. Er gibt das Verhältnis der durch die Anlage bereitgestellten Heiz- oder Kühlleistung im Verhältnis zum Stromverbrauch an, der erforderlich ist, um sie zu erzeugen. Grundsätzlich gilt: Je höher die COP-Werte sind, desto energieeffizienter ist das Gerät.

Wirkungsgrad ist dimensionslose Zahl, die angibt, wie nahe ein Prozess in einem bewerteten Maschine oder Gerät an einem idealen Prozess verläuft. Der Wirkungsgrad wird berechnet als Quotient der beobachteten Größe an der Ausgangsseite des Geräts zur beobachteten Größe an der Eingangsseite des Geräts im gleichen Zeitraum. Ein idealer Prozess hat einen Wirkungsgrad von 100 %. Der Ausgleich des Wirkungsgrads bis zu 100 % bewertet die Größe der Prozessverluste.

Für die Bezeichnung des Wirkungsgrads wird in der Regel das griechische Buchstabe η (eta) verwendet. Allgemein können wir schreiben:

η = ${\frac {A_{o}}{A_{p}}}={\frac {A_{p}-As}{A_{p}}}=1-{\frac {A_{s}}{A_{p}}}$

η - Wirkungsgrad
A_o - beobachtete Größe an der Ausgangsseite (abgeleitet)
A_p - beobachtete Größe an der Eingangsseite (zugeführt)
A_s - nicht genutzter Teil der Größe (Verlust)

Der Wirkungsgrad wird am häufigsten verwendet, um Energien (z. B. mechanische Arbeit) oder Leistung zu vergleichen, aber für verschiedene technische Anwendungen können beobachtete Größen auch andere sein (z. B. Volumen). Wichtig ist, dass die verglichenen Größen äquivalent sind, d. h. sie müssen gleiche physikalische Einheiten haben. Der Wirkungsgrad kann verwendet werden, um das Gerät als Ganzes zu bewerten, oder nur einen Teil des Prozesses (Funktion) des Geräts zu bewerten, oder um ein reales Gerät mit seinem theoretischen oder anderen Modell zu vergleichen.

Beim Energievergleich können wir bewerten:

Wirkungsgrad der Energieübertragung - z. B. in der Getriebe eines Autos ist sowohl an der Eingangs- als auch an der Ausgangsseite mechanische Arbeit
Wirkungsgrad der Energieumwandlung - z. B. in einem Verbrennungsmotor ist an der Eingangsseite chemische Energie im Kraftstoff und an der Ausgangsseite mechanische Arbeit.

Aus dem oben Gesagten folgt, dass im Rahmen technischer Geräte eine große Anzahl von Wirkungsgraden definiert und verwendet werden kann. Tatsächlich geschieht dies auch, einzelne Wirkungsgrade haben ihre etablierten Bezeichnungen und Indizes am Zeichen η.

Für die Energiebewertung von Maschinen allgemein werden diese Hauptwirkungsgrade verwendet:

Effektiver Wirkungsgrad oder auch gesamte Energieeffizienz - der den Wirkungsgrad des gesamten Geräts bewertet. Er wird berechnet aus dem Verhältnis der Energie, die in das Gerät eingebracht wird, und der Energie, die vom Gerät abgeführt wird.
Mechanischer Wirkungsgrad - der den Wirkungsgrad der mechanischen Teile des Geräts bewertet. Er wird berechnet aus dem Verhältnis der mechanischen Arbeit an der Eingangsseite des Geräts und der mechanischen Arbeit, die vom Gerät abgeführt wird.
Exergetischer Wirkungsgrad - der den Wirkungsgrad des gesamten Geräts unter Berücksichtigung nur der verfügbaren Energieanteils im Vergleich zum Umweltzustand (sogenannte Exergie) bewertet. Er wird berechnet aus dem Verhältnis der Exergie, die in das Gerät eingebracht wird, und der Energie, die vom Gerät abgeführt wird.