Masterarbeit/Große Studienarbeit

Betreuung: Fachgebiet Bauphysik/ Energetische Gebäudeoptimierung

Kontakt: jonas.spiegel(at)rptu.de

Im Forschungsprojekt EffKon soll ein neuartiges Wärmespeicher- und Energieerzeugungssystem erforscht und entwickelt werden. Ein Bestandteil des Systems sind „Energiepfähle“ in denen sowohl Wärmeenergie gesammelt als auch gespeichert werden soll. Im Rahmen des Projektes wurde bereits ein Prototyp entwickelt und auf dem Dach von Gebäude 29 aufgestellt.

In dieser Arbeit soll der Solarthermiekollektor des Pfahls im Simulationsprogramm TRNSYS nachgebildet werden und die Simulationsergebnisse mit Hilfe von Messungen am Prototypen verifiziert werden.

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.

Masterarbeit

Betreuung: Fachgebiet Bauphysik / Energetische Gebäudeoptimierung

Kontakt: marco.hartner(at)rptu.de

Die vorliegende Arbeit soll sich mit der gesamten Bilanzierung von Hallengebäuden beschäftigen. Hierbei wird zunächst eine Beispielhalle untersucht und im thermischen Gebäudesimulationsprogramm TRNSYS modelliert. Für die jeweiligen Komponenten des Gesamtsystems, eine PV-Anlage zur Stromerzeugung, einen Elektrolyseur zur Umwandlung von überschüssigem Strom in Wasserstoff sowie eine Speichermöglichkeit für den Wasserstoff und ein Hybridsystem zur Wärmeabgabe sollen praxistaugliche Produkte verglichen und auf Ihre jeweilige Eignung überprüft werden. Des Weiteren ist das Zusammenspiel aus Energieerzeugung, Speicherung und Nutzung für unterschiedliche Kombinationen zu untersuchen und miteinander zu vergleichen.

Ziel ist es, aufzuzeigen, wie energieeffizient eine solche Kombination arbeitet. Oder ob gar ein energieautarker Betrieb möglich ist.

Darauf aufbauend ist für die Kombinationen eine Amortisationsberechnung zur Überprüfung der Wirtschaftlichkeit durchzuführen.

Studienprojekt

Betreuung: Fachgebiet Bauphysik/ Energetische Gebäudeoptimierung

Kontakt: t.blum(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

Masterarbeit / Große Studienarbeit

Betreuung: Fachgebiet Bauphysik/ Energetische Gebäudeoptimierung

Kontakt:svenja.carrigan(at)rptu.de

Im Rahmen eines innovativen Restaurationsprojekts einer ehemaligen Sägemühle in Rockenhausen (nahe bei Kaiserslautern) sollen Modernisierungsvorschläge für ein Wohngebäude erarbeitet werden. Zu beachten gilt, dass die Außenfassade erhalten bleiben und die Beheizung über vor Ort erzeugten Strom oder über Holz erfolgen soll. Diese Untersuchungen sollen sowohl über Energiebedarfsberechnungen nach GEG als auch in thermischen Gebäudesimulationen, welche zusätzlich die Beurteilung der thermischen Behaglichkeit ermöglichen, erfolgen.

Zunächst werden im Rahmen einer Ortsbegehung die örtlichen Gegebenheiten sowie die Konstruktionen des Gebäudes erfasst, soweit nicht aus den Gebäudeplänen ersichtlich.

Die derzeit gültigen Anforderungen nach GEG bei Sanierung eines Gebäudes und die normative Bewertung der thermischen Behaglichkeit sollen recherchiert werden. Die für dieses Projekt in Frage kommenden Komponenten der technischen Gebäudeausrüstung inkl. möglicher alternativer Energieerzeuger basierend auf erneuerbaren Energien sollen zusammengestellt und hinsichtlich ihrer Effizienz bewertet werden. Daraus sollen 2-3 mögliche Modernisierungsvarianten erarbeitet werden.

Für die Modernisierungsvarianten soll jeweils eine Energiebedarfsberechnung im Programm ZUB Helena Ultra nach GEG erstellt werden. Danach werden die Varianten in das thermische Gebäudesimulationsprogramm TRNSYS überführt und zunächst der Energiebedarf ermittelt. Dabei sollen normative Randbedingungen angenommen werden. Im Anschluss soll eine Bewertung der sich einstellenden thermischen Behaglichkeit vorgenommen werden. Abschließend erfolgt ein Vergleich und eine Bewertung der Modernisierungsvarianten.

Masterarbeit / Große Studienarbeit

Betreuung: Fachgebiet Bauphysik/ Energetische Gebäudeoptimierung

Kontakt: marco.hartner@rptu.de

Als Teil des Forschungsprojekts „Personen fokussiertes, nachführendes Infrarotheizsystem mit Auslegungssoftware zur energieeffizienten und behaglichen Beheizung von Industriehallen“ („InfraEff“) gilt es, im Rahmen dieser Arbeit einen Ansatz für die Personen fokussierte Nachführung durch eine selektive Schaltung von Infrarotstrahlern zu entwickeln.

Basierend auf den normativen Anforderungen sollen bei der Erstellung des Konzeptes der selektiven Schaltung folgende Aspekte berücksichtigt werden:

• Untersuchung unterschiedlicher Anforderungskriterien an die operative Temperatur in Abhängigkeit der Raumlufttemperatur zur Aufrechterhaltung der Behaglichkeit je nach Nutzungsbereich, Aktivität und Bekleidungsgrad
• Untersuchung unterschiedlicher zeitlicher Kriterien (Zeitpläne, Zeitverzögerung des Einschaltens, …) und deren Umsetzung unter der Berücksichtigung von Aufheiz- und Abkühlverhalten unterschiedlicher Strahlertypen (Dunkelstrahler / Hybridstrahler).
• Untersuchung der Auswirkung der selektiven Schaltung auf den Energiebedarf der Halle.

Diese Untersuchungen werden zunächst für eine Beispielhalle durchgeführt. Im Anschluss soll eine Methode entwickelt werden, wie die Ergebnisse auf beliebige Hallengeometrien und -nutzungen erweitert werden können.