Labor für Wärmepumpen und Solarthermie

Hervorzuheben sind hierbei folgende Aktivitäten:

·        Erforschung der Integration von Wärmepumpen und Solarthermie in die zu 100 % auf erneuerbaren Energien basierte thermische Energieversorgung von Quartieren und Stadtteilen

·        Messtechnische Erfassung der Betriebscharakteristik von energietechnischen Komponenten wie z. B. Wärmepumpen, Komponenten von Wärmepumpen, Eismaschinen, Solarkollektoren, PVT-Kollektoren, Solarabsorbern, thermischen und thermochemischen Speichern

·        Simulation integrierter Energieverbundsysteme beispielsweise zur Erforschung des jahreszeitenabhängigen Systemverhaltens sowie zur Dimensionierung von Komponenten und zur Entwicklung neuartiger Regelstrategien. Kernbegriffe sind hierbei Demand-Side-Management und Sektorkopplung.

Die Forschung basiert maßgeblich auf dem Konzept der projekt- und problembasierten Lernens welches das konzeptionelle Lernen bedingt. Durch die messtechnischen Erfassung des charakteristischen Verhaltens thermischer Komponenten entwickeln die Studierende ein mentales Modell und hiermit ein Gespür für die relevanten physikalisch-technischen Wirkprinzipien der Wärmeübertragung und Thermodynamik. Hieraus resultiert schließlich die Fähigkeit, auch für noch unbekannte thermische Systeme unterschiedliche Einflussgrößen bezüglich ihrer Relevanz zu bewerten.

Mittels Regression werden aus den erfassten Messwerten mathematische Funktionen erzeugt, welche die Charakteristik des jeweiligen Bauteils (Wärmeübertrager, Verdichter, Kollektor, Wärmepumpe, Speicher usw.) wiedergeben. Diese Gleichungen ermöglichen in einem nächsten Schritt die Erstellung mathemaischer Systemmodelle zur Simulation des Zusammenspiels von Komponenten in komplexen Energieverbundsystemen im Jahresgang. In der Simulation lassen sich Dimensionen von Komponenten und die Regelungsstrategie mit der Zielsetzung der energiewirtschaftlichen Optimierung anpassen.

Zum festen Anlagenbestand gehören:

·        Modulare CO2-Wärmepumpe beispielsweise zum Betrieb von direktverdampfenden microchannelbasierten PVT-Solartmodulen, zum Einsatz als Hochtemperaturwärmepumpe zur Brauchwarmwasserbereitstellung und zum Betrieb einer Eiswürfelmaschine

·        Eiswürfelmaschine zur Erforschung und zur Veranschaulichung der Lastverschiebung von Anlagen zur Kältebereitstellung (Lebensmittelkonservierung und beispielsweise Klimatisierung von Krankenhäusern und Bürogebäuden) insbesondere in strukturschwachen Regionen der Tropen und Subtropen

·        Häusliche Solarthermieanlage - Betrieb auf Basis künstlicher Strahlung (insbesondere für Lehrzwecke)

·        Versuchsstand zur Untersuchung des Betriebsverhaltens von Vakuum-Röhren

·        Diverse modulare Komponenten wie Speichertank, diverse TCUs (Temperature Control Unit), Wärmeübertrager, heizbare Becken usw.

Zur Simulation geo- und solarthermischer Systeme stehen Lizenzen für folgende Programme / Programmierplattformen zur Verfügung und werden genutzt:

·        Engineering Equation Solver (EES)

·        TRNSYS 18

·        TesPy

·        MATLAB / MATLAB Simulink

·        Ansys Fluent