Wärmepumpen und Solarthermie

Maschinenbau, Master (PO-2023)

Modulnummer / ModulcodeWP-WäSo
ModulnameWärmepumpen und Solarthermie
Art des ModulsWahlpflicht
Lernergebnisse, Kompetenzen, Qualifikationsziele

Die Studierenden haben vertiefte Grundlagenkenntnisse in folgenden Bereichen erlangt:
- Solarstrahlung,
- Solarthermie-Systemtechnik,
- Wärmepumpen-Systemtechnik Studierende kennen den Aufbau der Sonne, Strahlungstransport-mechanismen in der Sonne und der Erdatmosphäre sowie Auswirkungen der Himmelsgeometrie auf den Einfallswinkel der Solarstrahlung zur Berechnung des verfügbaren Solarstrahlungs-angebot auf der Erdoberfläche. Darüber hinaus sind sie vertraut mit der Funktionsweise, hydraulischen Verschaltung, Regelung und der Dimensionierung von Komponenten thermischer Solaranlagen sowie von Wärmepumpensystemen. Studierende sind so in der Lage, Konzepte für innovative Wärmever-sorgungssysteme für verschiedene Anwendungsbereiche zu bewerten und deren Nutzleistung sowie Wärmebereitstellungspotential zu berechnen. Die Studierenden können die erworbenen Kenntnisse anwenden, um Probleme bzw. Prozesse in den Teilbereichen zu analysieren und können situations- und anwendungsspezifisch Vor- und Nachteile unterschiedlicher Ansätze beurteilen.

LehrveranstaltungsartenVLmP + Ü 2,5 SWS
Lehrinhalte

Solarstrahlung und Erdwärme:

Entstehung der Solarstrahlung, Sonnenspektrum, Einfallswinkel von Solarstrahlung, Wechselwirkung von Solarstrahlung und Atmosphäre, Umrechnung von Solarstrahlung auf andere Einfallsebenen, Messung von Solarstrahlung, Wetterdaten, Wärmetransport im Erdboden.

Solarthermie:

Wärmepumpen:

Grundlagen zur Funktionsweise und hydraulische Verschaltung von Wärmepumpen in einem Wärmeversorgungssystem, Dimen-sionierungsansätze und Differenzierung von Wärmepumpensystemen je nach Wärme-Quellen(-temperatur).

Grundlagen zur Berechnung von Transportvorgängen in solarthermischen Komponenten; Konstruktive Merkmale, Wirkungsgrad und Betriebseigenschaften von Kollektoren und thermischen Speichern und weiterer Systemkomponenten;  Dimensionierung und Systemverhalten, Regelwerke und Vorschriften (CEN, VDI, DVGW etc.).

Titel der LehrveranstaltungenVorlesung: „Wärmepumpen und Solarthermie“
Lehr- und Lernmethoden (Lehr- und Lernformen)Vorlesung Hörsaalübung
Verwendbarkeit des ModulsM. Sc. Regenerative Energien und Energieeffizienz
B. Sc. Maschinenbau
M. Sc. Maschinenbau
B. Sc. Umweltingenieurwesen
B. Sc. Wirtschaftsingenieurwesen
M. Sc. Umweltingenieurwesen
M. Sc. Wirtschaftsingenieurwesen
Dauer des ModulsEin Semester
Häufigkeit des Angebotesjedes Sommersemester
SpracheDeutsch
Empfohlene (inhaltliche) Voraussetzungen für die Teilnahme am Modul
Voraussetzungen für die Teilnahme am Modul keine
Studentischer ArbeitsaufwandWärmepumpen und Solarthermie: 2,5 SWS VLmP (35 Std) Selbststudium (85 Std.)
Studienleistungenkeine
Voraussetzung für Zulassung zur Prüfungsleistungkeine
PrüfungsleistungenWärmepumpen und Solarthermie: i.d.R. Klausur 90-120 Min., ggf. abhängig von gewählter Lehrveranstaltung, mögliche Formen und Umfänge siehe PO § 6 (1).
Anzahl Credits (ECTS)4 Credits cp
LehreinheitMaschinenbau
Modulverantwortliche/rProf. Dr. rer. nat. Ulrike Jordan
LehrendeProf. Klaus Vajen,
apl. Prof. Ulrike Jordan
MedienformenPowerPoint-Präsentationen (auch als Skript), Tafel
Literatur
  • Joachim Dohmann: „Thermodynamik der Kälteanlagen und Wärmepumpen Grundlagen und Anwendungen der Kältetechnik“ ISBN 978-3-662-49109-6, 2016
  • Stefan Sobotta: „Praxis Wärmepumpe: Technik, Planung, Installation“ ISBN 978-3-410-27243-4, 2018
  • Duffie, Beckman: “Solar Engineering of Thermal Processes”; ISBN 9783642294754 (2013)
  • Platzer, Stieglitz: „Solar Thermal Energy Systems - Fundamentals, Technology, Applications“, ISBN 978-3-031-43172-2 (2024)