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Energetischer und wirtschaftlicher Vergleich zwischen zentralen und dezentralen Trinkwasserversorgungsanlagen bei gleichzeitiger Berücksichtigung des Wärmepumpensystems
(2025)
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Einflüsse von Nachhaltigkeit und bautechnischen Anforderungen auf die Dimensionierung von Holzständerwänden
(2025)
- Multikriterielle Optimierung der Querschnitte von Holzständerwänden bei gleichzeitiger Betrachtung von Tragfähigkeit, Bauphysik, Preis und GWP
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Bewehrungsoptimierung für Betonfertigteildecken mit TGA-Durchbrüchen
(2025)
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Untersuchung von Softwaretools zur Brandsimulation
(2025)
- Untersuchung von verschiedenen Brandszenarien in OpenFOAM und FDS.
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Überprüfung der dauerhaften Funktionsfähigkeit von sanierten Entwässerungsanlagen
(2025)
- Ziel dieser Arbeit war eine systematische Bewertung der aktuellen Zustände sanierter Entwässerungsanalagen in Sachsen-Anhalt. Dazu mussten die planerischen Ursprün-ge der Becken, sowie die einschlägigen Richtlinien analysiert werden. Durch die Un-tersuchung typischer Sanierungsbeispiele, die Erarbeitung von Standardschadensbil-dern und die Entwicklung einer praxisgerechten Bewertungsmatrix konnte ein umfas-sendes Instrumentarium zur Zustandsbewertung bereitgestellt werden. Ergänzend war die Frage zu klären, ob die Sanierungsmaßnahmen, welche zum Zeitpunkt der RAS-Ew durchgeführt wurden, der heute gültigen REwS entsprechen. Abschließend waren die Mängel der Becken zu analysieren.
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Wirtschaftlichkeitsuntersuchung autobahninterner Leistungserbringung im Vergleich zu externer Vergabe
(2025)
- Ziel der Arbeit war die Erstellung einer Wirtschaftlichkeitsuntersuchung des Mittelstrei-fengrünschnitts nach dem Leistungsheft für den Straßenbetrieb. Die Untersuchung hatte das Ziel, die günstigere Handlungsalternative beider Ausführungsvarianten des Grünschnitts, einerseits in Eigenleistung durch die Autobahn Meistereien, andererseits in Fremdleistung durch externe Dienstleister, zu ermitteln. Die Untersuchung wurde dazu repräsentativ am Beispiel der Autobahnmeisterei Börde durchgeführt. Die Um-setzung der Untersuchung wurde über eine quantitative Kostenvergleichsmethode realisiert. Daraufhin mussten alle Kostenfaktoren beider Ausführungsvarianten identi-fiziert und quantifiziert werden. Dazu wurde ein Excel-basiertes Untersuchungstool entworfen, welches die systematische Analyse der Kostenstrukturen beider Alternati-ven ermöglicht.
Ergebnis der Untersuchung ist, dass der Mittelstreifengrünschnitt unter den aktuell herrschenden finanziellen, technischen und personellen Rahmenbedingungen inner-halb der Meisterei, aufgrund eines erheblichen Kostenvorteils seitens der Fremdleis-tung, durch einen externen Dienstleister durchgeführt werden sollte. Das Ergebnis der Untersuchung erhebt aus Gründen des beschränkten Betrachtungsbereiches, keine unbegrenzte Gültigkeit. Die Autobahn GmbH ist als Träger öffentlicher Belange lang-fristig gezwungen die Wirtschaftlichkeitsbetrachtung regelmäßig durchzuführen, um ein fortwährend aktuelles Bild der momentan günstigeren Ausführungsvariante zu er-halten und diese Umzusetzen. Dennoch bietet die Arbeit eine Handlungsempfehlung für die Umsetzung des Mittelstreifengrünschnittes vor einem kurzfristigen Entschei-dungshorizont, welche von den Entscheidungsträgern für die strategische Ausrichtung des Straßenbetriebs genutzt werden kann. Damit gilt die Forschungsfrage der Arbeit als beantwortet.
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Bemessung von Lärmschutzwänden im Eisenbahnbau: Analyse der maßgebenden Eingangsparameter und deren Auswirkungen auf die gesamtheitliche Nachweisführung
(2025)
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Variantenuntersuchung zu einem Tragwerk für einen 10m-Mobilfunkmast mit Untergestell auf Gebäude in Fertigteilbauweise (DDR-Plattenbau)
(2025)
- Diese Diplomarbeit untersucht verschiedene Varianten zu einem Tragwerk für einen
10 m hohen Mobilfunkmast mit Untergestell auf einem Gebäude in Fertigteilbauweise
(DDR-Plattenbau). Das Ziel ist es, herauszufinden, ob der bisherige abgestrebte Stahl
rohrmast wirtschaftlich, ressourcenschonend und statisch sinnvoll ist. Hierzu werden
drei verschiedene Varianten bemessen. Es werden alle notwendigen statischen und
dynamischen Nachweise geführt und ausgewertet. Anschließend werden die verschie
denen Konstruktionen mit einem, vom Autor selbst gewählten, Punktesystem bewertet
und verglichen. Dabei kommt heraus, dass alle Systeme trotz unterschiedlicher Be
wertung in den einzelnen Kriterien auf eine nahezu gleiche Endpunktzahl kommen. Es
lässt sich kein System als eindeutig überlegen identifizieren. Für die einzelnen Varian
ten können jedoch spezifische Stärken und Schwächen aufgezeigt werden.
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Aufbau einer Versuchseinrichtung und Messung zur Untersuchung der Vorgänge innerhalb einer Vollglasvitrine
(2024)
- Ziel war der Umbau einer Vollglasvitrine im Museumskontext. Im Untertischbereich wurde mit Hilfe von Sonderlösungen ein Umluftsystem und eine Kühleinheit errichtet. Nach dem Aufbau wurden verschiedene Messungen an der Kühleinheit und am Umluftsystem durchgeführt und dessen Funktionsfähigkeit zu testen.
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Die energetische und wirtschaftliche Bewertung von PVT-Anlagen sowie der Vergleich mit anderen Energiesystemen anhand der Untersuchung der Energieversorgung für ein Wohngebäude
(2024)
- In dieser Diplomarbeit wurde die Energieversorgung durch eine Wärmepumpenanlage mit PVT-Kollektoren als Wärmequellenanlage thematisiert, die solare Strahlung in nutzbare thermische und elektrische Energie umwandelt. Die Realisierung des Konzeptes erfolgte anhand der Untersuchungen der Energieversorgung eines Wohngebäudes. Das betrachtete Gebäude umfasst insgesamt 44 Wohneinheiten, eine Büroeinheit, eine Unterkellerung mit Tiefgarage, Abstellräumen und Technikräumen. Grundlage dieser Ausarbeitung war die Gebäudeheizlast und der GEG-Nachweis. Aus der Heizlastberechnung nach DIN EN/TS 12831-1 ging hervor, dass für das in Erlangen zu errichtende Wohngebäude eine Heizleistung von 77,4 kW notwendig ist, um die definierten Norminnentemperaturen sicherzustellen. Die energetischen Berechnungen ergaben, dass mit den angesetzten Heizsystemtemperaturen von 35/25°C für die Fußbodenheizung und 65/55°C für die statischen Heizflächen die Anforderungen für die Klassifizierung als Gebäude mit Effizienzhaus-Standard 40, nach der Bundesförderung für effiziente Gebäude – Klimafreundlicher Neubau, als erfüllt anzusehen sind. Die Warmwasserbereitung erfolgt über ein zentrales Frischwassersystem, um den maximalen hygienischen Standard zu realisieren. Aufgrund der Einstufung als Großanlage nach DVGW-Arbeitsblatt W-551 ist die Warmwasseraustrittstemperatur am Frischwassersystem von 60°C einzuhalten. Auf Grundlage der DIN 4708-2 für zentrale Wassererwärmungsanlagen erfolgte die Berechnung der Bedarfskennzahl, woraus der Wert von 31,52 resultierte. Der Ansatz für den Warmwasserbedarf wurde mit 50 Litern pro Person und Tag definiert. Basierend auf den Warmwasserberechnungen erfolgte die Wahl eines Frischwassersystems. Es wurde ein Frischwassermodul mit der Spitzenzapfleistung von 44,1 l/min und ein Pufferspeicher mit einem Volumen von 1500 Litern gewählt. Ein weiterer Bestandteil des Planungskonzeptes war die Deckung des unter Allgemeinstrom definierten Bedarfes elektrischer Energie, wofür sich ein rechnerischer Bedarf von 36.000 kWh/a ergab.
Unter Beachtung der örtlichen Gegebenheiten erfolgte die Dimensionierung des PVT-Kollektorfeldes mit der Maßgabe, den größtmöglichen Betrag solarer Strahlung umwandeln zu können. Aus dieser Planung ergab sich die Zahl von 68 PVT-Modulen. Aufgrund von Temperaturen unter 0°C wurde der Wärmeträger Sole gewählt.
Anhand des resultierenden Sole-Volumenstroms von 11.424 l/h erfolgte die Wahl einer Wärmepumpe. Planungsansatz war die Deckung von 50% der Heizlast, da bei der vorhandenen Größe der Wärmequellenanlage die vollständige Bereitstellung der Heizwärme ausgeschlossen war. Für den effizienten Wärmepumpenbetrieb sollte die Wärme für die Fußbodenheizung bereitgestellt werden. Die Wahl der Wärmepumpe fiel auf das Modell WPS 1052-AK der Firma M-TEC. Die Auslegung erfolgte für den Betriebspunkt B-12/W35 und ergab eine Leistung von 45 kW.
Anschließend wurde die Anlagensimulation mit dem Simulationsprogramm Polysun Designer durchgeführt. Als Ergebnis ging hervor, dass die Wärmepumpe den Jahresheizwärmebedarf des Gebäudes von 115 MWh bereitstellt. Dabei wurden die Norminnentemperaturen von 20°C nicht durchgängig sichergestellt, sodass eine Unterdeckung entstand, die über einen zweiten Wärmeerzeuger bereitzustellen war.
Für die zusätzlichen Heizsysteme wurden drei bivalente Systemvarianten untersucht: Pelletkessel, Gasbrennwertgerät und Fernwärmeheizung. Die Wärmeerzeuger wurden nach der restlichen Heizlast von 30 kW und dem Leistungszuschlag für die Warmwasserbereitung von 35 kW auf insgesamt 70 kW ausgelegt. Zusätzlich wurde der Brennstoffbedarf von 25.714,3 kg/a Pellets und für 16.514 m³/a Gas sowie der Energiebedarf von 167 MWh Fernwärme ermittelt.
Die Simulation ergab eine Leistungszahl von rund 5,4 und eine Jahresarbeitszahl von rund 5,2 für alle drei untersuchten Varianten. Weiterhin konnte durch die Einbindung solarer Energie der Brennstoffbedarf um etwa 25% reduziert werden.
Abschließend wurde die Wirtschaftlichkeitsbetrachtung der drei Varianten nach dem Annuitätsverfahren durchgeführt. Dafür waren die insgesamt entstehenden Kosten auf Grundlage von Herstellerangeboten separat nach den Untergruppen kapital-, bedarfs- und betriebsgebundener sowie emissionsbedingter Kosten ermittelt worden. Für die Energieträger wurden auf Grundlage von Preisentwicklungen der letzten Jahre spezifische Preissteigerungen angenommen. Aufgrund des integrierten PV-Systems sind zusätzlich Einnahmen durch eingespeiste elektrische Energie ermittelt worden. Das Berechnungsverfahren wurde exemplarisch an der Variante mit dem Gasbrennwertgerät dargestellt.
Die Berechnungen zeigten, dass alle drei Varianten aufgrund ähnlicher Bedarfe elektrischer Energie nur geringfügige Unterschiede in der Annuität der Erlöse und der Annuität bedarfsgebundener (elektrischer) Kosten aufweisen. Die Annuität kapitalgebundener Kosten war maßgeblich von den Investitionskosten beeinflusst, sodass die Pelletkesselanlage mit der höchsten Investition die höchste Annuität aufzeigte. Aus der CO2-Bepreisung gingen betriebsgebundene Kosten hervor, welche durch die separat aufgelistete emissionsbedingte Annuität dargestellt wurde. Das Gasbrennwertgerät emittierte den höchsten Betrag an CO2, was die höchste Annuität von 7.503,43 € ergab. Fernwärme mit 4.964,30 € und Pelletkessel mit 1.691,01 € zeigten wesentlich geringere emissionsbedingte Annuitäten. Den entscheidenden Einfluss hatte die Annuität bedarfsgebundener (thermischer) Kosten aufgrund der angenommenen Energiepreissteigerungen, sodass das Gasbrennwertgerät mit einer Gesamtannuität von -184.048,81€ die höchste Annuität und damit den unwirtschaftlichsten Betrieb ergab. Für die Variante Fernwärme errechnete sich mit -80.535,10€ eine deutlich bessere Gesamtannuität und für die Variante mit Pelletkessel die niedrigste Gesamtannuität mit -67.572,97€.
Der Vergleich der Wirtschaftlichkeit ließ die Schlussfolgerung zu, dass der Einsatz von Gasbrennwertgeräten zukünftig keinen wirtschaftlichen Betrieb einer Anlage ermöglicht, während Fernwärme und Pelletkessel als relevante Option bestehen. Aus wirtschaftlicher Sicht überwiegt der Pelletkessel gegenüber der Fernwärme aufgrund der geringeren Gesamtannuität. Aus technischer Sicht empfiehlt sich Fernwärme, da gegenüber den anderen Varianten für diese Variante kein Abgassystem und keine Brennstofflagerung notwendig ist.
Vielmehr zeigte der Einsatz einer PVT-basierten Wärmepumpenanlage, dass der Betrieb solcher Systeme realisierbar ist. Besonders in städtischen Gebieten, in denen die Möglichkeit der Geothermie-Wärmepumpen aufgrund der begrenzten Fläche nicht umsetzbar ist, bietet die Variante Wärmepumpe mit der Wärmequellenanlage PVT-Kollektoren eine interessante und wirtschaftliche Alternative für Bauherren. Außerdem werden Wärmepumpenanlagen dieser Art der gesetzlich verpflichtenden Nutzung erneuerbarer Energien gerecht und ebnen den Weg für die gesellschaftliche Herausforderung der Energiewende.
