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Rohrstatische Betrachtung von Doppelrohrsystemen
(2024)
- Diese Diplomarbeit befasst sich mit den Grundlagen von Doppelrohrsystemen sowie einer genaueren Betrachtung unter Aspekten der Rohrstatik.
Dabei geht sie auf deren Aufbau, Funktion und Anwendungsbereiche ein, Geht auf Vor- und Nachteile ein und stellt rohrstatische Probleme sowie Lösungsansätze für sie Dar.
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Projektierung einer Geothermie-Wärmepumpenanlage unter Berücksichtigung der Wirtschaftlichkeit
(2023)
- Die vorliegende wissenschaftliche Arbeit beschäftigt sich mit der Konzeption und Planung einer Wärmepumpenanlage mit Geothermie. Das betrachtete Wohnge-bäude entspricht dem KfW55-Standard und verfügt über 28 Wohneinheiten mit ei-ner Gesamtwohnfläche von 2040 m². Ziel war die Realisierung einer energieeffi-zienten Anlage unter Berücksichtigung der Temperaturentwicklung im Erdreich über einen Betriebszeitraum von 50 Jahren. Dazu wurde eine Anlagensimulation mit der Software Polysun Designer durchgeführt, mit der sowohl die ingenieurmäßi-ge Dimensionierung der Anlagenkomponenten als auch deren Effizienz im Anla-genbetrieb überprüft werden konnte. Die Heizlastberechnung des Gebäudes nach DIN EN 12831-1 ergab eine Normheizleistung von 62062 W. Auf Basis der ermittel-ten Wärmeverluste konnte ein jährlicher Heizwärmebedarf von 97.000 kWh/a be-rechnet werden. Die Warmwasserbereitung erfolgt dezentral über Wohnungsstatio-nen, um die Anforderungen für die Einstufung als Kleinanlage nach DVGW W551 zu erfüllen. Dadurch konnte die Warmwassertemperatur von 60°C auf 50°C redu-ziert werden, ohne die hygienischen Anforderungen der Trinkwasserverordnung zu verletzen. Der tägliche Warmwasserbedarf wurde auf 3700 Liter bei einer Zapftem-peratur von 45°C festgelegt. Der jährliche Energiebedarf für die Warmwasserberei-tung von 63.500 kWh wurde nach SIA 2024 ermittelt.
Die Gebäudeheizung und die Warmwasserbereitung wurden anlagentechnisch getrennt. Für beide Systeme wurde jeweils eine Wärmepumpe ausgelegt, die ein gemeinsames Erdsondenfeld als Wärmequelle nutzen. Dieser für alle untersuchten Systemvarianten identische Anlagenaufbau wurde durch unterschiedliche Konzep-te der Dachflächennutzung zur thermischen Regeneration der Geothermie und zur Stromerzeugung ergänzt. In Systemvariante 1 wurden PVT-Kollektoren, eine Kom-bination aus solarthermischem Kollektor und Photovoltaikmodul, zur optimalen Nut-zung der Dachfläche eingesetzt. Ein konventioneller verglaster Flachkollektor zur thermischen Nutzung und eine Photovoltaikanlage zur Stromerzeugung wurden in der Variante 2 eingesetzt. In Variante 3 wurde der Einsatz von Schwimmbadkollekt-oren bzw. Solarabsorbern untersucht, die im Gegensatz zu den ersten beiden Vari-anten ohne Aufständerung flach auf der Dachfläche installiert wurden.
Durch die kostengünstigere Installation der Solarabsorber wurde ein wirtschaftli-cher Vorteil gegenüber den technisch überlegenen Varianten 1 und 2 erwartet. Mit Hilfe der Simulationssoftware war es möglich, die Systemdaten detailliert zu analy-sieren und die Bohrtiefen bei der ersten Variante deutlich und bei der zweiten Vari-ante etwas geringer zu reduzieren.
Entgegen den Erwartungen zeigte sich, dass die dritte Variante im Vergleich so-wohl technisch als auch hinsichtlich der Investitionskosten am schlechtesten ab-schnitt. Aufgrund der starken Abkühlung des umgebenden Erdreichs kann die dritte Variante die Vorgaben der VDI 4640 bezüglich der Soleeintrittstemperatur und der mittleren Soletemperatur im Monatsmittel von mindestens -1,5°C über 50 Jahre nicht einhalten. Sie scheidet daher wie die Referenzvariante ohne thermische Re-generation für die Baugenehmigung und damit für die Realisierbarkeit des Projek-tes aus.
Variante 2 profitiert aufgrund des hohen thermischen Wirkungsgrades der Flachkol-lektoren insbesondere in den Winter- und Übergangsmonaten von einer verbesser-ten Effizienz der Wärmepumpen durch höhere Systemtemperaturen im Solekreis-lauf. Darüber hinaus haben die unterschiedlichen Bohrtiefen einen erheblichen Einfluss auf die Verbrauchsdaten und Jahresarbeitszahlen der Wärmepumpen. Dies zeigen die Ergebnisse der Langzeitsimulation über 50 Jahre. Variante 1 über-zeugt durch eine über den gesamten Zeitraum stabile Systemeffizienz und hält die Temperaturvorgaben der VDI 4640 sowie der mittleren Sondentemperatur bis auf temporäre Überschreitungen ein. Variante 2 hingegen liegt in den Wintermonaten häufiger im Grenzbereich der Eintrittstemperaturen, kann aber durch das höhere Temperaturniveau der thermischen Regeneration in der Systemeffizienz überzeu-gen. Aus technischer Sicht haben somit beide Anlagenkonzepte ihre Vorteile. Die solarthermischen Kollektoren überzeugen durch eine verbesserte Jahresarbeits-zahl der Wärmepumpe und die PVT-Kollektoren erzeugen einen hohen solarther-mischen und elektrischen Ertrag, der den Strombezug des Systems aus dem öffent-lichen Netz dauerhaft gering hält. Eine eindeutige Empfehlung für eines der beiden Konzepte ist daher aus technischer Sicht nicht möglich.
Aus wirtschaftlicher Sicht konnte aufgrund der enormen Einsparung an Erdwärme-sondenlänge ein Vorteil für die erste Variante generiert werden. Trotz der höchsten Investitionskosten für die Komponenten der thermischen Regeneration sind die Ge-samtinvestitionskosten bei dieser Variante am geringsten. Sollte sich der derzeit kleine Markt an Anbietern für PVT-Kollektoren weiter entwickeln und die Preise sin-ken, ist ein noch wirtschaftlicherer Betrieb gewährleistet. Die Variante 2 liegt im di-rekten Vergleich hinter der ersten Variante 1, da keine gleichwertige Einsparung an Bohrtiefe und damit höhere Investitionskosten resultieren.
Die Voruntersuchungen ergaben für den Standort Schwerin eine geringe spezifi-sche Entzugsleistung von 18 W/m Bohrtiefe sowie eine aufgrund des Breitengrades geringe solare Einstrahlung. Die Ergebnisse zeigen, dass die Realisierung einer geothermischen Wärmepumpenanlage technisch möglich ist, jedoch die Investiti-onskosten für die Wärmequellenanlage bei allen drei Varianten den höchsten Pos-ten darstellen. Die großen Erdwärmesondenlängen wirken sich negativ auf die Wirtschaftlichkeit des Systems aus.
An einem Standort mit deutlich höherer Entzugsleistung des Erdreichs könnte je-doch bei ähnlicher Anlagenkonfiguration eine kleinere Wärmequellenanlage mit geringeren Investitionskosten eingesetzt werden, weshalb die besseren geologi-schen Verhältnisse einen signifikanten Einfluss auf die wirtschaftliche Realisierbar-keit hätten.
Die thermische Regeneration der Wärmequellenanlage erhöht nicht nur die Anla-geneffizienz durch höhere Soletemperaturen, sondern sichert auch den langfristi-gen Betrieb der Geothermieanlage. Je nach Standortbedingungen ermöglicht sie erst den dauerhaften Betrieb der Wärmepumpenanlage ohne langfristige Abküh-lung des Untergrundes. Darüber hinaus bildet sie die Grundlage für eine nachhalti-ge Nutzung der oberflächennahen Geothermie in dicht bebauten, urbanen Gebie-ten, da ein Eintrag von Sonnenenergie durch die Versiegelung der umgebenden Flächen anderweitig nicht möglich ist.
Die Anlagensimulation mit der Software Polysun Designer von Vela Solaris ermög-lichte eine individuelle Anlagenplanung mit freien Anlagenhydrauliken und Regel-konzepten. Durch die Berücksichtigung der Sektorenkopplung von Wärme- und Stromerzeugung wurde eine ganzheitliche energetische Betrachtung des Anlagen-konzeptes gewährleistet. Die Optimierung der vordimensionierten Anlagenkompo-nenten ermöglicht einerseits die Sicherstellung der Anlagenfunktion über frei defi-nierbare Zeiträume, andererseits kann eine mögliche Reduzierung der Komponen-tendimensionen eine signifikante Kostenersparnis für den Bauherrn bedeuten. Dadurch amortisieren sich die Mehrkosten für den erhöhten Planungsaufwand beim Einsatz von Simulationssoftware automatisch.
Aufgrund der hohen Systemkomplexität von Wärmepumpenanlagen sind statische Auslegungsrichtwerte für die Dimensionierung der haustechnischen Anlagen ohne fachliche Überprüfung äußerst ungenau und bergen das Risiko von Fehlplanun-gen. Durch den Einsatz simulationsgestützter Planungsverfahren ist eine praxisge-rechte Auslegung möglich. Der planende Ingenieur hat damit die Möglichkeit, seine Berechnungen zu optimieren und wirtschaftliche Schäden für das Unternehmen durch Fehlplanungen weitestgehend zu vermeiden.
Darüber hinaus erfordern Ressourcenknappheit und der fortschreitende Klimawan-del effiziente, langlebige und ressourcenschonende gebäudetechnische Anlagen, um eine erfolgreiche Energiewende zu realisieren.
Diese Diplomarbeit bietet eine Orientierungsgrundlage für das praxisorientierte Vorgehen bei der simulationsgestützten Auslegung von Wärmepumpensystemen mit der Software Polysun Designer.
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Chancen und Risiken beim Einbau von farbigen Gussasphalt
(2024)
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Technische Lösungsvarianten hinsichtlich des Einsatzes von Flusswärmepumpen mit Variantenvergleich und Betrachtung der Wirtschaftlichkeit der Systeme
(2024)
- Die Diplomarbeit untersucht technische Lösungsvarianten für den Einsatz von Flusswärmepumpen und vergleicht verdienen System hinsichtlich ihrer Wirtschaftlichkeit. Ziel ist es, die optimalen Bedingungen für den Einsatz der Hochtemperatur-Wärmepumpentechnologie zu identifizieren und deren und deren Potenzial aufzuzeigen.
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Die Evolution des stationären Automobilhandels: Subscription Modelle und Carsharing Mobilitätsangebote als neue Geschäftsfelder
(2024)
- Ziel:
Das Ziel der Bachelor-Thesis ist es, den stationären deutschen Automobilmarkt sowie die relevantesten Mobilitätskonzepte zu untersuchen. Anhand dessen soll eine Handlungsempfehlung zur Implementierung eines Konzeptes im Autohaus gegeben werden.
Methodik:
Zur Ermittlung des wirtschaftlich attraktivsten Konzeptes, wurden SWOT-Analysen durchgeführt. Außerdem wurden Experteninterviews durchgeführt, um valide Daten für die spätere Markt- und Wirtschaftlichkeitsanalyse vorliegend zu haben.
Ergebnisse:
Aus den Ergebnissen lassen sich Maßnahmen und Handlungsempfehlungen zur Implementierung eines neuen Geschäftsfeldes ableiten. Die Umstellung des Fuhrparkes auf das Mobilitätsunternehmen und die Implementierung des Carsharing-Modells reduziert Fuhrparkkosten, steigert die Auslastung und erhöht die Attraktivität des Unternehmens aus Kundensicht.
Schlussfolgerung:
Der bisherige Fuhrpark an Werkstattersatzfahrzeugen der Schneider Gruppe GmbH sollte auf das Mobilitätsunternehmen der Schneider Mobility GmbH umgestellt werden.
Schlüsselwörter:
Wirtschaftlichkeit, Kundenzufriedenheit
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Wirtschaftliche und energetische Betrachtung von Trinkwasseranlagen
(2024)
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Untersuchungen zum Tragverhalten einer scheitrechten Decke aus Natursteinmauerwerk
(2024)
- Aus Mauerwerk errichtete Deckenkonstruktionen sind meist in Form von Gewölben zu finden. Eine scheitrechte Decke aus Natursteinmauerwerk ist bisher wenig be-kannt und es liegen keine Daten zu deren Tragwirkung vor.
Das Ziel dieser Arbeit soll sein, die Deckenkonstruktion vorzustellen und die Geo-metrie der einzelnen Mauerwerkssteine zu beschreiben, sowie Erkenntnisse zum Tragverhalten der Decke zu gewinnen
Um das Tragverhalten zu analysieren und beschreiben zu können, wird unter Ver-wendung der Software ANSYS eine Nichtlineare Finite-Elemente Berechnung die-ser Deckenkonstruktion durchgeführt. Es wird dabei näher auf den Simulationspro-zess und die Entstehung des Berechnungsmodells eingegangen. Mit Hilfe der Be-rechnungsergebnisse werden unter anderem die Verformungen in Deckenmitte und am Auflager in Vertikaler und Horizontaler Richtung, sowie die am Auflager wirkenden Kräfte und die innerhalb der Decke auftretenden Spannungen ausge-wertet. Verglichen werden hierbei zwei unterschiedliche Auflagersituationen. In mehreren Berechnungsdurchläufen wurde bei gleichbleibender Belastung die Fe-dersteifigkeit in horizontaler Richtung am Auflager kontinuierlich verändert
Das Tragverhalten konnte im Rahmen der durchgeführten Berechnung beschrie-ben und ausgewertet werden. Eine weiterführende Forschung könnte die Modellie-rungstiefe des Berechnungsmodells um genauer definierte Materialeigenschaften in Bezug auf Steine und Mörtel ergänzen, sowie mit Hilfe genauerer Analyseein-stellungen die Grenzen des Systems in Bezug auf Tragfähigkeit und Ge-brauchstauglichkeit näher betrachten.
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Energetische Außenwandsanierung von denkmalgeschützten Gebäuden
(2024)
- GEG, Innendämmung
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Erarbeitung und Gegenüberstellung möglicher Konzepte einer energetischen Sanierung eines Bestandsgebäudes
(2024)
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Faire Aufteilung des Straßenraumes - Verschiedene Nutzungsansprüche und ihre Integrierung in der Straßenplanung
(2024)
- Innerhalb der Diplomarbeit wurden die Nutzungsansprüchen des motorisierten Verkehrs, Fußgänger-, Radverkehrs, sowie des Stadtgrüns betrachtet und der RASt06 gegenübergestellt. Es wurden entsprechend der Betrachtung veränderter Fahrzeugbreiten oder Bemessungsfälle das jeweilige Entwurfselement angepasst. Es folgt ein Leitfaden zur Anwendung unter den aktuellen politischen und gesellschaftlichen Umdenken in Richtung Verkehrswende, sowie deren Anwendung an einer Hauptverkehrs- und Erschließungsstraße in Leipzig. Innerhalb dieser Anwendungen konnten mögliche Probleme und dafür benötigte Konzepte abgeleitet werden.
