Fakultät Maschinenbau :: FHWS

Hochschule für angewandte Wissenschaften

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Bedienoberfläche des Hauptprogramms (LabVIEW) zur Messung der Temperaturen und zur Bestimmung des Faktors χ
Bedienoberfläche des Hauptprogramms (LabVIEW) zur Messung der Temperaturen und zur Bestimmung des Faktors χ

Entwicklung und Umsetzung eines Wärmeleitfähigkeitversuchstandes

Die technische Umsetzung des Versuchsstandes zur Bestimmung der Wärmeleitfähigkeit von Stoffen wurde realisiert. Erste Messungen zeigen, dass mit ihm Wärmeleitfähigkeiten in erster Näherung bestimmt werden können.
Um einen reibungsfreien Betrieb zu gewährleisten wurde ein Programm in LabVIEW geschrieben, sodass die Messgrößen automatisch erfasst und angezeigt werden. Lediglich die Geometrie der Probe, die Spannung und der Strom müssen auf herkömmliche Weise per Hand gemessen werden. Zur Bestimmung der Wärmeleitfähigkeit der Probe müssen all diese Werte in das beigefügte Excel-Programm eingegeben werden, welches dann die Wärmeleitfähigkeit berechnet und letztendlich anzeigt.

Thermokameraaufnahme und Temperaturverlauf über den Querschnitt einem Abstand von 140[mm]
Thermokameraaufnahme und Temperaturverlauf über den Querschnitt einem Abstand von 140[mm]

Analyse und Verbesserung der Wärmeisolationswirkung von Verschattungssystemen

Ziel dieses Projekts ist es, die Wärmeisolationswirkung von Jalousien zu untersuchen. Dazu wurde ein Versuchsstand aufgebaut, mit welchem zuerst Messungen zur maximalen Naturkonvektion und anschließend Versuche bei einem Rollladen und einem Raffstore durchgeführt werden. Die Messungen erfolgen mit Temperatursensoren, einer Thermokamera und einem Hitzdraht-Anemometer zur Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeiten. Für Rollladen und Raffstore werden Messungen in verschiedenen Abständen zur Heizplatte durchgeführt. Die unterschiedlichen sich einstellenden Temperaturen bei gleicher eingegebener Leistung an der Heizplatte geben Aufschluss über die Wärmeisolationswirkung des Raffstores bzw. des Rollladens. Als Bezugswerte dienen die ermittelten Wärmeübergangskoeffizienten bei offener Jalousie. Für den jeweiligen Aufbau werden die Wärmedurchgangswiderstände (u-Werte) berechnet. Die verschiedenen Variationen der Messungen werden im Simulationsprogramm COMSOL Multiphysics abgebildet und mit den vorhandenen Messergebnissen validieren. Die Berechnungsergebnisse werden dann zur Analyse herangezogen.

Versuchsaufbau zur Bestimmung der Wärmeleitfähigkeit von Erdböden nach dem Prinzip der instationären Linienquelle
Versuchsaufbau zur Bestimmung der Wärmeleitfähigkeit von Erdböden nach dem Prinzip der instationären Linienquelle

Analyse von Wärmeleitvorgängen in Böden und deren Anwendung im Bereich geothermischer Systeme

Die Nutzung der oberflächennahen Erdwärme nimmt im Zuge des Umbaus der Energieversorgung mit der vermehrten Anwendung regenerativer Energiequellen mehr und mehr zu. Um diese optimal nutzen zu können, ist eine möglichst exakte Kenntnis der thermischen Eigenschaften des Erdbodens wichtig. Dieses Projekt beschäftigt sich mit der Untersuchung der Wärmeleitung von Erdböden, mit dem Schwerpunkt auf der experimentellen Ermittlung der Wärmeleitfähigkeit unterschiedlicher Erdböden. Im Rahmen dessen werden zwei Beispiele für konkrete Anwendungsfälle behandelt: zum Einen Erdwärmetauschersysteme, welche aus im Erdboden verlegten Rohren und einer Wärmepumpe bestehen, die die über das Jahr nahezu konstante oberflächennahe Erdtemperatur im Winter zur Luftvorheizung und im Sommer zur Kühlung nutzt. Zum anderen wird das thermische Verhalten eines Bodens untersucht, der in direkter Nähe eines vergrabenen Energiekabels liegt. Dabei beeinflussen Übertragungsverluste in Form von abgegebener Wärme die Temperatur des Bodens. Dieses Problem kommt aktuell u.a. bei der elektrischen Anbindung von Offshore-Windkrafträdern vor, die durch Energieseekabel mit dem Festland verbunden werden. Durch die Erweiterung der Übertragungsnetze tritt dieses Problem auch im Binnenland auf.