De Warmtepomp
Print deze pagina

2. Praktijk

2.1. Practicumverslag

Voor ons practicum zijn we op 18 februari 2004 naar de Universiteit Twente in Enschede geweest. Hier hebben we gebruikt gemaakt van al reeds vooropgestelde warmtepompen klaar voor gebruik. Het enige dat we nog moesten doen was de meetapparatuur instellen en aansluiten.

De warmtepomp was een zogeheten peltier-batterij. Aan de voorkant van deze peltier-batterij was een verwarmingselement geplaatst en aan de achterkant een koelsysteem. Het verschil tussen de temperatuur van de voor- en achterkant van de peltier-batterij werd in de gaten gehouden door een thermokoppel. Het koelwater werd op een constante stroomsnelheid gebracht (90 liter per uur), zodat de temperatuur aan de achterkant constant bleef. Hierdoor hoefden we alleen maar de spanning over de verwarmingselement te veranderen om een temperatuurverschil te creëren.

De thermokoppel bestond uit een digitale voltmeter (type "keithley 197 A"). Om het temperatuurverschil af te lezen moesten we eerst het aantal microvolt dat we konden aflezen omzetten naar graden Celsius. Lazen we 40 microVolt af, dan werd daarmee 1 graden Celsius bedoeld. Wilden we dus een temperatuurverschil van 5 graden Celsius creëren, dan moest er op de digitale voltmeter 200 microVolt af te lezen zijn.

Om het verwarmingselement te gebruiken moesten we er een voeding op zetten. Hieraan sloten we ook een voltmeter en een ampèremeter. Zetten we er een groter vermogen op, dan wordt het verwarmingselement warmer.

Ook de peltier-batterij moest worden voorzien van stroom en spanning. Hiervoor sloten we ook een voeding aan op de peltier-batterij, ook sloten we een hierop een voltmeter en een ampèremeter aan.

De meetopstelling
Afbeelding 2.1.1
De meetopstelling

De metingen

Ons practicum bestond voornamelijk uit het meten van gegevens. We hebben ons gehouden aan de volgende opdracht:

Meet de COP-waarde van de peltier-batterij. Doe dit bij verschillende waarden voor de stroomsterkte door de peltier-batterij en voor verschillende waarden van het temperatuurverschil tussen de warmteopname en de warmteafgiftekant.

Volg hierbij de onderstaande procedure:

  • Stel de stroomsterkte door de peltier-batterij in op 0,5 ampère. Je ziet dat de waarde op de voltmeter ("keithley 197 A") die het temperatuurverschil tussen de warmteopname en de warmteafgiftekant aangeeft, groter gaat worden. Dit komt doordat de temperatuur aan de warmteopname kant daalt.
  • Voer nu (langzaam) de spanning over het verwarmingselement op. Je ziet dat het temperatuurverschil nu kleiner wordt.
  • Probeer de spanning over het verwarmingselement nu zo in te stellen dat er een temperatuurverschil van 10 graden Celsius ontstaat en blijft bestaan. Dit komt overeen met ca. 400 microvolt
  • Meet vervolgens de spanning over (Vpeltier) en de stroomsterkte door (Ipeltier) de peltier-batterij en de spanning over (Vverwarming) en de stroomsterkte door (Iverwarming) het verwarmingselement.
  • Voer vervolgens de spanning voer het verwarmingselement weer op en stabiliseer het temperatuurverschil op 5 en 0 graden. Herhaal je metingen.
  • Herhaal deze meetserie voor stroomsterktes door de peltier-batterij van 1,0 1,5 en 2,0 ampère.

We hebben deze opdracht gevolgd, alleen er nog wat aan toegevoegd, namelijk de waardes 0,25; 0,75; 1,25 en 1,75 ampère. We hebben dit gedaan zodat we meer gegevens hadden om ons model op te baseren. Al de gegevens die we gemeten hadden hebben staan hieronder. Berekend zijn de waardes Ppeltier, Pverwarming en COP bij een temperatuurverschil 10, 5 en 0 graden.

De resultaten:

Peltier Verwarming COP
I U P I U P
0,25 - - - - - -
0,50 - - - - - -
0,75 - - - - - -
1,00 0,66 0,66 0,11 1,55 0,1705 125,83%
1,25 0,81 1,0125 0,24 3,54 0,8496 183,91%
1,50 0,94 1,41 0,32 4,7 1,504 206,67%
1,75 1,09 1,9075 0,37 5,51 2,0387 206,88%
2,00 1,22 2,44 0,42 6,24 2,6208 207,41%
Tabel 2.1.1
De resultaten bij een temperatuurverschil van 10°
Peltier Verwarming COP
I U P I U P
0,25 - - - - - -
0,50 0,33 0,165 0,12 1,7 0,204 223,64%
0,75 0,47 0,3525 0,25 3,67 0,9175 360,28%
1,00 0,6 0,6 0,34 5 1,7 383,33%
1,25 0,75 0,9375 0,4 5,88 2,352 350,88%
1,50 0,89 1,335 0,45 6,69 3,0105 325,51%
1,75 1,03 1,8025 0,49 7,3 3,577 298,45%
2,00 1,16 2,32 0,53 7,89 4,1817 280,25%
Tabel 2.1.2
De resultaten bij een temperatuurverschil van 5°
Peltier Verwarming COP
I U P I U P
0,25 0,14 0,035 0,23 3,46 0,7958 2373,71%
0,50 0,28 0,14 0,33 4,93 1,6269 1262,07%
0,75 0,42 0,315 0,41 5,9 2,419 867,94%
1,00 0,56 0,56 0,46 6,75 3,105 654,46%
1,25 0,7 0,875 0,51 7,57 3,8607 541,22%
1,50 0,83 1,245 0,55 8,16 4,488 460,48%
1,75 0,98 1,715 0,59 8,67 5,1153 398,27%
2,00 1,11 2,22 0,62 9,21 5,7102 357,22%
Tabel 2.1.3
De resultaten bij een temperatuurverschil van 0°
  • Ppeltier hebben we berekend door Ipeltier te vermenigvuldigen met Upeltier
  • Pverwarming hebben we berekend door Iverwarming te vermenigvuldigen met Uverwarming.
  • De COP-waarde hebben we berekend door Pverwarming op te tellen bij Ppeltier. Die waarde te delen door Ppeltier en dat maal 100%.

Bijzonderheden:

  • de lege vakjes in de tabellen zijn veroorzaakt omdat bij het aangegeven temperatuurverschil en de stroomsterkte over de peltier-batterij het vermogen niet groot genoeg was om het temperatuurverschil te bereiken.
  • de COP-waarde bij 0 graden is veel groter. Dit komt omdat het temperatuurverschil nihil is. De natuur helpt ook een handje mee: warmte stroomt van de warme naar koude kant.

Deze pagina is automatisch gegenereerd door APP_NAME.