Studienprojekt

Betreuung: Fachgebiet Bauphysik / Energetische Gebäudeoptimierung

Kontakt: lara.juelg(at)rptu.de

Im Rahmen einer kleinen Studienarbeit soll eine umfassende Literaturrecherche zur Innenraumluftqualität in Gebäuden durchgeführt werden. Dabei sind zunächst nationale Regelwerke, Richtlinien und Empfehlungen zu erfassen und systematisch darzustellen.

Im Anschluss sollen relevante Schadstoffe der Innenraumluft identifiziert und hinsichtlich ihrer typischen Quellen sowie ihrer potenziellen gesundheitlichen Auswirkungen analysiert werden. Darauf aufbauend sind geeignete Messverfahren für die jeweiligen Schadstoffe darzustellen, einschließlich des benötigten Messequipments und einer Abschätzung der damit verbundenen Kosten.

Abschließend ist ein Bewertungsschema zu entwickeln, das die identifizierten Schadstoffe systematisch anhand relevanter Parameter wie Gesundheitsrelevanz, Messaufwand, Messmethode und ökonomischer Umsetzbarkeit gegenüberstellt. Mithilfe dieses Schemas soll begründet werden, welche Schadstoffe in verschiedenen Gebäudetypen (z. B. Wohngebäude, Schulen, Krankenhäuser) verpflichtend gemessen werden sollten, um eine ausreichende Innenraumluftqualität sicherzustellen.

Der Fokus der Arbeit liegt auf der Entwicklung eines praxisorientierten Bewertungsschemas zur Priorisierung von Raumluftmessungen und der Sicherstellung einer ausreichenden Innenraumluftqualität.

Studienprojekt

Betreuung: Fachgebiet Bauphysik / Energetische Gebäudeoptimierung

Kontakt: mahnoor.khawaja(at)rptu.de

Wood is a renewable material, and its utilization can help reduce the environmental burden of buildings. Biogenic carbon refers to the carbon that is stored in organic matter, such as wood, and is part of the natural carbon cycle. When wood is used in construction, it can help to sequester carbon and reduce the carbon footprint of buildings. There is a lot of data available for their life cycle performance but accounting for biogenic carbon and the resulting global warming potential is highly subjective and varies from practitioner to practitioner.

First of all, a literature review will be conducted for an overview of different practices and to observe how different systems credit for biogenic carbon specially on the product scale.

In the next steps, data for different wood products will be collected via different national databases such as Ökobaudat or through third-party verified sources such as Environmental product declarations (EPD).

Finally, the data will be analysed and mapped to observe the trend of how biogenic carbon and the resulting global warming potential are accounted for.

The project will be written in English.

Masterarbeit

Betreuung: Fachgebiet Bauphysik / Energetische Gebäudeoptimierung

Kontakt: zhenming.peng(at)rptu.de

Eine neuartige Fassadenkonstruktion soll das Beheizen und Kühlen von Gebäudefassaden mit Niedertemperaturwärme ermöglichen. Im Rahmen einer Masterarbeit soll das Potential der Fassadenkonstruktion evaluiert werden.

Zunächst soll eine umfassende Recherche zum Stand der Technik und Wissenschaft zu hinterlüfteten Fassadenkonstruktionen erfolgen. Dabei wird ein Fokus auf den Wärmeschutz solcher Konstruktionen gelegt. Darüber hinaus soll auch die Theorie des Wärmetransports und des Wärmeübergangs erläutert werden.

Im nächsten Schritt soll das beschriebene Konzept mit Hilfe von Simulationen z. B. mit dem CFD-Programm ANSYS Fluent untersucht werden. Dabei soll die Temperaturverteilung innerhalb der Fassadenkonstruktion und die notwendige Temperatur zum Erreichen eines behagliches Raumklimas im Heizfall bzw. Kühlfall analysiert werden.

Zuletzt folgt die Auswertung der Ergebnisse. Von besonderer Bedeutung ist die Evaluierung potentieller Energieeinsparmöglichkeiten für den Heizfall und die Eignung des Systems zum Kühlen von Gebäuden bei warmen Außenlufttemperaturen. Es soll ein Vergleich mit bestehenden Heiz- und Kühlsystemen erfolgen.

Bachelorarbeit/Studienarbeit

Betreuung: Fachgebiet Bauphysik / Energetische Gebäudeoptimierung

Kontakt: zhenming.peng(at)rptu.de

Zunächst wird die Theorie des Wärmeübergangs und der Wärmebrücke recherchiert, um die grundlegenden Konzepte und Zusammenhänge zu verstehen. Anschließend wird der Hintergrund von Feuchtschutz untersucht, um die Bedeutung und Anwendung in der Bauphysik zu erfassen. Dabei müssen auch die normativen Anforderungen an den Wärme- und Feuchteschutz bzgl. des Wärmeübergangs recherchiert werden.

Der nächste Schritt beinhaltet die Analyse von Rohdaten (Wärmeübergangskoeffizient, Oberflächentemperatur) aus CFD-Simulationen (ANSYS) für unterschiedliche Bauteile. Dabei sollen die bereitgestellten Daten sorgfältig untersucht und ausgewertet werden. Im Anschluss daran erfolgt die Aufbereitung der Daten für die Wärmetransportsoftware Solido, einschließlich der Ermittlung der statistischen Größe, z.B. Median, maximaler Wert, minimaler Wert und Quantile.

Es sollen Bauteile in Solido auf unterschiedlichen Detailebenen simuliert werden, um die kritische Temperatur und Temperaturverteilung auf der Innenoberfläche zu ermitteln. Dabei werden verschiedene Ansätze verfolgt: (1) Verwendung der detaillierten Verteilung des totalen Wärmeübergangskoeffizienten und der Temperatur auf der Oberfläche aus den CFD-Simulationen, (2) Verwendung der statistischen Größe sowie (3) Verwendung der normativen Werte als Randbedingung.

Schließlich folgt die Auswertung der Ergebnisse, z. B. die kritische Temperatur und Temperaturverteilung. Des Weiteren sollen die in Solido erzielten Ergebnisse mit den Daten aus den CFD-Simulationen verglichen werden. Hierbei soll herausgearbeitet werden, welcher Ansatz in Solido die aussagekräftigsten Ergebnisse liefert und wie aufwendig sich die verschiedenen Ansätze in der Praxis anwenden lassen.

Große Studienarbeit

Betreuung: Fachgebiet Bauphysik / Energetische Gebäudeoptimierung

Kontakt: zhenming.peng(at)rptu.de

Im Rahmen dieser Arbeit sollen Simulationen mithilfe des CFD-Programms ANSYS Fluent durchgeführt werden. Ziel dieser Arbeit ist es, das Strömungsverhalten im Innenraum im Kantenbereich zu untersuchen.

Die Grundlagen sind umfassend zu recherchieren und übersichtlich aufzubereiten. Es soll eine Übersicht für die Software sowie physikalische Grundlagen erstellt werden. Darüber hinaus sollen aktuelle Forschungsergebnisse und Normenlage zum Strömungsverhalten im Kantenbereich von geschlossenen Räumen recherchiert werden. Wichtig dabei ist herauszufinden, wie der Wärmeübergangskoeffizient und weitere Strömungsparameter in diesem Bereich beeinflusst werden.

Die im ersten Teil gesammelten Erkenntnisse werden dazu genutzt, verschiedene Simulationsvarianten in Fluent abzubilden. Die Geometrie von einer Raumkante soll erstellt und mit Finite-Volumen-Methode vernetzt werden. Dabei sollen geeignete Randbedingungen angenommen werden. Der Schwerpunkt liegt in der Untersuchung der Strömungsrichtung, der Strömungstemperatur und der thermischen Eigenschaften, z.B. U-Wert, der raumumschließenden Fläche. Das Strömungsverhalten und die Grenzschichten im Kantenbereich sollen im Detail analysiert und mögliche Zusammenhänge zwischen den physikalischen Größen untersucht werden. Darüber hinaus wird die Plausibilität der Simulation anhand relevanter Programmparameter sowie üblichen Parameterwerten aus der Literaturrecherche überprüft.

Studienprojekt

Betreuung: Fachgebiet Bauphysik / Energetische Gebäudeoptimierung

Kontakt: birke.schroeter(at)rptu.de

Die Entwicklung effizienter Heiz- und Kühlsysteme stellt in den letzten Jahren einen großen Forschungsschwerpunkt dar. Vor allem Flächentemperiersysteme sind häufig Gegenstand dieser Untersuchungen. Ziel des Forschungsprojektes ist es, grundlegende Erkenntnisse des Einflusses von Wand- und Flächenheizsystemen sowie speziell von asymmetrischen Strahlungsverhältnissen auf die thermische Behaglichkeit zu erlangen. Dazu werden unterschiedliche experimentelle Untersuchungen in der Klimakammer des Fachgebiets durchgeführt, in denen die thermische Behaglichkeit im Rahmen verschiedener Behaglichkeitsmodelle sowohl mit als auch ohne Proband*innen analysiert wird. Ergänzt werden diese praktischen Untersuchungen durch Simulationen bspw. mit dem thermischen Gebäudesimulationsprogramm TRNSYS.

Im Rahmen von großen und kleinen Studienprojekten sowie von Abschlussarbeiten kann der/die Studierende je nach Schwerpunkt eine umfassende Literaturrecherche oder thermische Simulationen durchführen, Messkonzepte für die experimentellen Untersuchungen erstellen (mit oder ohne Proband*innen) sowie  an der Durchführung der experimentellen Untersuchungen mitarbeiten. Die Schwerpunkte der im Forschungsprojekt angesiedelten Studienarbeiten sind:

• thermische Behaglichkeit
• Energieeffizienz
• Flächenheizung und -kühlung
• (experimentelle) physikalische Raumanalyse
• Thermische Gebäudesimulationen
• Untersuchungsreihen mit Proband*innen

Betreuung: Fachgebiet Baulicher Brandschutz

Kontakt: sabine.scheidel(at)rptu.de

Im Rahmen dieses studentischen Projekts wird die Nachhaltigkeit eines neu entwickelten Dämmstoffs untersucht, wobei der Zusatz von Flammschutzmittel aus natürlichen Rohstoffen berücksichtigt werden sollen. Dazu sind die wesentliche Nachhaltigkeitskriterien zu benennen und auf den entwickelten Dämmstoff anzuwenden. Ein zentraler Bestandteil der Analyse ist die Berechnung des Global Warming Potential (GWP) unter Einbeziehung des Mengenverhältnisses von Dämmstoff und Zuschlagsstoff. Ziel des Projekts ist es, eine ökologische Bewertung des Materials vorzunehmen und dessen -„Footprint“ zu quantifizieren, um nachhaltige Alternativen im Bauwesen zu fördern. Das entsprechende Bewertungssystem ist im Rahmen der Arbeit zu entwickeln und fundiert zu belegen. Es soll ebenfalls ein Vergleich des entwickelten Dämmstoffs und von herkömmlichen Dämmstoffen mit dem erstellten Bewertungssystem erfolgen.

Betreuung: Fachgebiet Baulicher Brandschutz

Kontakt: sabine.scheidel(at)rptu.de

Zur brandschutztechnischen Nachweisführung nach Brandschutzingenieurmethoden sind für numerische Nachweise materialspezifische Kennwerte von besonderer Bedeutung. Um den Feuerwiderstand und das Isolationsverhalten eines Baustoffes unter einer Brandbelastung nachsimulieren zu können sind unter anderem die Änderungen der Rohdichte, der Wärmeleitfähigkeit und der spezifischen Wärmekapazität während der Brandeinwirkung wichtig. Im Rahmen des Projektes soll daher der entwickelte Dämmstoff mit natürlichem Flammschutzmittel in dieser Hinsicht untersucht und geeignete Werte zur numerischen Simulation ermittelt werden.