Maschinenbau, Bachelor (PO-2023)
| Modulnummer / Modulcode | WP-WSuTM |
|---|---|
| Modulname | Wärmepumpen, Solarthermie und Thermische Messtechnik |
| Art des Moduls | Wahlpflicht |
| Lernergebnisse, Kompetenzen, Qualifikationsziele | Solarstrahlung und Erdwärme: Studierende kennen den Aufbau der Sonne, Strahlungstransportmechanis-men in der Sonne und der Erdatmosphäre sowie Auswirkungen der Himmelsgeometrie auf den Einfallswinkel der Solarstrahlung zur Berechnung des verfügbaren Solarstrahlungsangebot auf der Erdoberfläche und sie sind vertraut mit Wärmetransportmechanismen im Erdboden. Wärmepumpen und Solarthermie: Studierende sind vertraut mit der Funktionsweise, hydraulischen Verschaltung, Regelung und der Dimensionierung von Wärmepumpen-systemen sowie von Komponenten thermischer Solaranlagen. Sie sind so in der Lage, Konzepte für innovative Wärmeversorgungssysteme für verschiedene Anwendungsbereiche zu bewerten und deren Nutzleistung sowie Wärmebereitstellungspotential zu berechnen.
Thermische Messtechnik: Studierende kennen die Messprinzipien und die Genauigkeiten von Sensoren zur Volumenstrom-, Temperatur- und Druckmessung. Sie wissen um die Vor- und Nachteile verschiedener Sensoren, die in thermischen Systemen zum Einsatz kommen, und können Messtechnik je nach Einsatzzweck auswählen. Weiterhin sind die Studierenden in der Lage, (resultierende) Messunsicherheiten zu berechnen. |
| Lehrveranstaltungsarten | VLmP + Ü 2,5 SWS, Pr 1,5 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. Wärmepumpen Grundlagen zur Funktionsweise und hydraulische Verschaltung von Wärmepumpen in einem Wärmeversorgungssystem, Dimensionierungsansätze und Differenzierung von Wärmepumpensystemen je nach Wärme-Quellen(-temperatur). Solarthermie: 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.). Thermische Messtechnik: Einsatz verschiedener Sensoren zur Messung von Temperaturen und Volumenströmen, Messung von Druck und Druckverlusten über verschieden Prüflinge und Einbauten u.a.. Von sechs Versuchen aus den Modulen „Laborpraktikum Thermische Messtechnik“ und „Laborpraktikum Solarthermische Komponenten und Systeme“ können zwei ausgewählt werden. |
| Titel der Lehrveranstaltungen | Wärmepumpen, Solarthermie und Thermische Messtechnik |
| Lehr- und Lernmethoden (Lehr- und Lernformen) | Wärmepumpen und Solarthermie: Vorlesung, Hörsaalübungen Thermische Messtechnik: Gruppenarbeit, Laborpraktikum, praktische Arbeiten, Präsentationen, Vorträge, Fachgespräch |
| Verwendbarkeit des Moduls | |
| Dauer des Moduls | ein Semester |
| Häufigkeit des Angebotes | Laborpraktikum jedes Semester |
| 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), Solarthermie: 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) Thermische Messtechnik Grundlegendes Wissen zur Messung kalorimetrischer Größen |
| Voraussetzungen für die Teilnahme am Modul | keine |
| Studentischer Arbeitsaufwand | Wärmepumpen und Solarthermie: 2,5 SWS VL (35 Std), Selbststudium (85 Std.) - Thermische Messtechnik: 1,5 SWS Laborpraktikum (20 Std.), Selbststudium (40 Std.). |
| Studienleistungen | S1: Thermische Messtechnik: Durchführung von Laborversuchen, Anwesenheitspflicht |
| Voraussetzung für Zulassung zur Prüfungsleistung | keine |
| Prüfungsleistungen | Wärmepumpen und Solarthermie: i.d.R. Klausur 90-120 Min. Thermische Messtechnik: Eingangs-Fachgespräch, Versuchsprotokolle, Abschlusspräsentationen (je ca. 20 Minuten) |
| Anzahl Credits (ECTS) | 6 cp |
| Lehreinheit | Maschinenbau |
| Modulverantwortliche/r | Prof. Dr. rer. nat. Klaus Vajen |
| Lehrende | Prof. Dr. rer. nat. Klaus Vajen apl. Prof. Dr. Ulrike Jordan |
| Medienformen | Wärmepumpen und Solarthermie: Powerpoint-Präsentationen (auch als Skript), Tafel Thermische Messtechnik: Versuchsanleitungen |
| Literatur |
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