Modulbeschreibung

Wärmepumpen und Solarthermie

Regenerative Energien und Energieeffizienz REE, Master (PO-2024)

Modulnummer / Modulcode	REE-WP06
Modulname	Wärmepumpen und Solarthermie
Art des Moduls	Wahlpflicht
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.
Lehrveranstaltungsarten	VLmP + 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 Lehrveranstaltungen	Vorlesung: „Wärmepumpen und Solarthermie“
Lehr- und Lernmethoden (Lehr- und Lernformen)	Vorlesung Hörsaalübung
Verwendbarkeit des Moduls	M. 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 Moduls	Ein Semester
Häufigkeit des Angebotes	jedes Sommersemester
Sprache	Deutsch
Empfohlene (inhaltliche) Voraussetzungen für die Teilnahme am Modul	Mathematik 2, Thermodynamik und Wärmeübertragung oder Thermodynamik 1 und 2 (zumindest parallel zu dem VL-Teil im SS), Grundlagen Energietechnik und Elektrische Anlagen (zumindest parallel zu dem VL-Teil im WS) Es wird von den Teilnehmenden erwartet das sie sich vor der Teilnahme an dem Teilmodul Solarthermie eines der folgenden Bücher gelesen haben (Download unter Moodle): • Viessmann Werke, Allendorf (Eder)“ Planungshandbuch Solarthermie”; Viessmann Werke (2008) • Schreier et al.: “Solarwärme optimal nutzen”; ISBN 3-923129-36-X (2005)
Voraussetzungen für die Teilnahme am Modul	keine
Studentischer Arbeitsaufwand	Wärmepumpen und Solarthermie: 2,5 SWS VLmP (35 Std) Selbststudium (85 Std.)
Studienleistungen	keine
Voraussetzung für Zulassung zur Prüfungsleistung	keine
Prüfungsleistungen	Wärmepumpen 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
Lehreinheit	Maschinenbau
Modulverantwortliche/r	Prof. Dr. rer. nat. Ulrike Jordan
Lehrende	Prof. Klaus Vajen, apl. Prof. Ulrike Jordan
Medienformen	PowerPoint-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)