Wechselstromkreise

Periodische Vorgänge und Fourieranalyse, Wechselgrößen und deren Kennwerte, Stromkreisberechnung im Zeitbereich, Scheinwiderstand, Stromkreisberechnung mit Hilfe von Zeigerbildern, Stromkreisberechnung mit komplexer Rechnung, komplexer Widerstandsoperator, Leistungen im Wechselstromkreis (Wirk-, Blind- und Scheinleistung), Ortskurven, Wechselstromverhalten spezieller Zweipole (Filter, Resonanzkreise) und Vierpole (Transformatoren)

Drehstromnetze

Symmetrische Komponenten, Zählpfeilsysteme, Stern- und Dreiecksschaltung, Leistungen im Drehstromsystem, Drehfeldmaschinen (Synchron- und Asynchronmaschinen)

• Grundlagen der Elektrotechnik, Gert Hagmann (Aula-Verlag Wiesbaden, 2000)
• Aufgabensammlung zu den Grundlagen der Elektrotechnik, Gert Hagmann (Aula-Verlag Wiesbaden, 2000)

• Grundlagen
  Eigenschaften von Fluiden, Molekularer Aufbau, Stoffdaten, Newtonsche und nicht-newtonsche Medien

• Hydro-und Aerostatik
  Druckverteilung im Schwere-und Zentifugalfeld, Kraftwirkungen auf Behälterwände, Archimedischer Auftrieb,

• Reibungsfreie Strömungen
  Stromfadentheorie, Bernoulli-Gleichung, Wirbelströmungen, Druckbegriffe und deren Messung, Ausströmen aus Behältern, ebene Strömungen, Potentialströmungen und Tragflügeltheorie

• Reibungsbehaftete Strömungen
  Reibungseinfluss, Kennzahlen, laminare und turbulente Strömungen, Navier-Stokessche Gleichungen, Druckabfall in durchströmten Leitungen, Impulssatz, Grenzschichttheorie,

• Druckverlust und Strömungswiderstand
  Energiegleichung, Druckverlust in durchströmten Bauteilen, Krümmer, Düsen, Diffusoren, Widerstand umströmter Körper, Fahrzeuge, Tragflügel, Gebäude

• Gasdynamik
  Strömungen kompressibler Medien, Laval-Düse

• Grundzüge der Strömungslehre, J. Zierep, K.Bühler (Vieweg+Teubner Verlag, 2010)
• Strömungslehre und Strömungsmaschinen, E. Käppeli (Harry, 1987)
• Strömungsmechanik, J.Zierep, K.Bühler (Springer Verlag, 1991)
• Technische Strömungslehre, Bohl, W. (Vogel, 2000)

Wärme- und Stofftransport findet in praktisch allen Energiewandlern statt und ist damit wichtige Grundlage für die Energiesystemtechnik. In der Veranstaltung werden die grundlegenden Transportmechanismen sowie deren mathematische und anschauliche Beschreibungen eingeführt.Die Vertiefung erfolgt in vorlesungsbegleitenden Übungen anhand Beispielen aus der Energiesystemtechnik.

Inhalt:

• Einleitung und Grundlagen: Erhaltungsgrößen und Erhaltungsgleichungen, mathematische Werkzeuge, dimensionslose Kennzahlen
• Wärmetransport: Erhaltungsgleichungen, Wärmeleitung, Wärmekonvektion, Wärmestrahlung, Wärmequellen
• Stofftransport: Diffusion, Konvektion, Navier-Stokes-Gleichungen
• Wärme- und Stoffübertragung: Konvektiver Wärmeübergang, Wärmedurchgang, Wärmeübertrager
• Ausblick: computergestützter Wärme- und Stofftransport
• Übungen

• Skript zur Vorlesung

VORLESUNG

Wärmeversorgung

• Energiewirtschaft, Normung und Planung
• Wärmeversorgung von Gebäuden
• Wärmeerzeuger und Zubehör
• Effizienz, Wirkungsgrad und Nutzungsgrad, Anlagenaufwandszahl

Anlagenplanung

• Energieeffizienz in Gebäuden: Integrale Gebäude- und Energiekonzepte
• Planung nach HOAI (kurze Einführung)
• Heizsysteme und Anlagenkomponenten (Übersicht)

Heizlastberechnung

• Bauphysik, insb. Transmissions- und Lüftungswärmeverluste
• Berechnung nach DIN EN 12831

Bemessung der Wärmeversorgungsanlage

• Erschließung/Installation
• Bemessung des Wärmeerzeugers (inkl. Warmwasserbereitung)
• Heizkörper
• Regelung der Warmwasserheizung

Grundlagen der Hydraulik

• Definitionen
• Hydraulik: Rohre, Einzelwiderstände, Regelwiderstände
• Hydraulische Verschaltungsarten
• Durchgangsventile im Netz
• Differenzdruck- und Volumenstromregler
• Dreiwegeventile im Netz
• Pumpen als Stellglieder
• hydraulischer Abgleich

Rohrnetzberechnung

• Rohrverlegung, Rohrplan und Strangschema
• Dimensionierung: Rohre und Armaturen
• Dimensionierung: Regelarmaturen
• Berechnung der Druckverluste
• Hydraulischer Abgleich
• Auswahl der Umwälzpumpe

Heizwärmebedarf und Wirtschaftlichkeit (Überblick)

• Betriebsverhalten und Regelung
• Begriffe und Überblick
• Energiebilanz: Wärmeverluste und -gewinne
• Nutzungsgrade der Wärmeversorgungsanlage
• Wirtschaftlichkeit (nach VDI 2067)

LABOR

1. Teillastverhalten im geschlossenen, hydraulischen System
2. hydraulischer Abgleich in einer heizungstechnischen Anlage
3. thermisches Verhalten einer heizungstechnischen Anlage
4. Wirkungs- und Nutzungsgrad verschiedener Wärmeerzeuger

Aufgaben- und Materialsammlung als Unterlage für die Vorlesung
W. Burkhardt, R. Kraus. Projektierung von Warmwasserheizungen. Oldenbourg, 2011, 8. Auflage

Große Auswahl an weiterführender Literatur in der Hochschulbibliothek, kleine Auswahl:

• H. Roos. Hydraulik der Wasserheizung (Oldenbourg, 2002, vergriffen)
• E.R. Schramek. Recknagel / Sprenger - Taschenbuch für Heizung + Klimatechnik (Oldenburg, 2007), regelmäßige Neuauflage
• ASHRAE Handbook. Fundamentals (ASHRAE, 2009)
• ASHRAE Handbook. HVAC Systems and Equipment (ASHRAE, 2008)
• G. Hausladen, M. de Saldanha, P. Liedl, C. Sager. ClimaDesign (Callwey, 2004)
• K. Voss, G. Löhnert, S. Herkel, A. Wagner, M. Wambsganß. Bürogebäude mit Zukunft: Konzepte - Analysen - Erfahrungen (Solarpraxis, 2007)
• B. Lenz; J. Schreiber; T. Stark. Nachhaltige Gebäudetechnik: Grundlagen, Systeme, Konzepte (Institut f. intern. Architektur München, 2010)
• W. Pistohl. Handbuch der Gebäudetechnik: Planungsgrundlagen und Beispiele (Werner 2009)
• J. Krimmling (Hrsg.). Atlas Gebäudetechnik: Grundlagen, Konstruktionen, Details (Rudolf Müller, 2008)
• K. Voss, E. Musall. Nullenergiegebäude (Detail Green Books, 2011)
• R. David, J. de Boer, H. Erhorn, J. Reiß, L. Rouvel u. a. Heizen, Kühlen, Belüften und Beleuchten (Fraunhofer IRB Verlag, 2009)

Die Durchführung erfolgt in Kleingruppen (1 - 2 Studierende je Arbeitsplatz). Ausführliche Unterlagen beschreiben den Ablauf der Erstellung einer technischen Zeichnung. Das Konstruieren und Platzieren von Volumenkörpern im dreidimensionalen Raum wird vorgeführt und von den Studierenden nachvollzogen. Eine spezifische Anwendung ist das Planen eines Lüftungskanalnetzes. Als weiteres spezifische Programmmodul wird die Auslegung von Heizflächen und die Planung eines Rohrnetzes angewendet. Hier wird auch die Datenübergabe an ein externes Engineeringprogramm geübt. Zum Abschluss werden an einem Gebäude durch alle Teilnehmer gleichzeitig und parallel mehrere Kanal- und Rohrleitungssysteme geplant. Hierbei müßen die einzelnen Gruppen sich im Team abstimmen und die Rohrdimensionen sowie -trassen festlegen. Eine Teilnehmerin oder Teilnehmer trägt als Projektleiter die Ergebnisse zusammen und leitet die Diskussion.

Selbstständiges Erstellen folgender Übungsobjekte, anhand Laborumdrucken und Vorführung durch den Laborleiter:

• Technische Zeichnung eines Rohrleitungs-T-Stückes
• Normpumpe mit Motor und Fundament als dreidimensionales Modell; und Ausdruck als zweidimensionale technische Zeichnung
• Lüftungskanalnetz mit integrierter Kanalnetzberechnung
• Heizflächenauslegung und -platzierung, Rohrnetz mit Vor- und Rücklauf und externer Berechnung
• Lüftungszentrale, Zu- und -abluftsysteme, Heizungsrohrnetz an einem zentralen Gebäude

- Microstation V8 Seminar, 3. Auflage, Kuhr, Harald, Mett, Hans-Heinrich, Stuttgart: B.G. Teubner, 2003
- Schulungsunterlagen, it and factory, Bad Soden Ts., 2003
- Tricad MS, Messmer, Harald, Stuttgart: B.G. Teubner, 2004

Es werden Grundkenntnisse der Informatik und rechnergestützter mathematischer Berechnungsmethoden vermittelt und angewendet. Dabei wird soweit wie möglich eine moderne objektorientierte Sichtweise eingenommen.

• Anwendungsbeispiele von maschinenbaulichen Programmsystemen und grundlegende Eigenschaften eines Rechnersystems und des Zahlenrechnens mit Programmen.
• Programmierung von Rechnersystemen. Nachdem die allgemeinen Konzepte der graphischen Programmiersprache LabVIEW aufgezeigt wurden, werden die üblichen Grunddatentypen und deren Eigenschaften erläutert.
• Kontrollstrukturen zur Steuerung des Programmflusses, Fallunterscheidungen, Schleifen und Rekursion
• Felder, Vektoren, Matrizen ... als Datencontainer, lin. Gleichungssysteme
• Ausgewählte Themen zur numerischen Behandlung von Nullstellen, Extrema, Differenziation, Integration oder Interpolation für Funktionen einer Variablen
• Wahrscheinlichkeit, Verteilungsfktn. und angewandte Statistik
• Datenspeicherung, Dateien (Text und binär), XML-Beschreibung
• Fourierreihen und -transformation
• gewöhnliche Differenzialgleichungen, Runge-Kutta-Verfahren

In der Laborveranstaltung wird das Programmieren anhand eines graphischen und teilweise objektorientierten Programmiersystems (LabVIEW) erlernt, das sich aufgrund seiner intuitiven Bedienung leicht erlernen lässt. Auf die Darstellung von Daten und die prozedurale Programmierung in strukturierter Form wird ebenso eingegangen wie auf die hinterlegten mathematischen Methoden. Im Verlauf des Labors werden Probleme der numerischen Mathematik (Algorithmik und Visualisierung) im Hinblick auf ihre Anwendung in der Mechanik programmiert.

• Dokumentation des Programmiersystems LabVIEW, National Instruments (NI, 2009)
• Einführung in LabVIEW, Georgi W, Metin E (Hanser, München, 2006)
• Numerische Mathematik, Knorrenschild M (Fachbuchverlag Leipzig, 2008)
• Mathematische Formelsammlung: Für Ingenieure und Naturwissenschaftler, Papula L (Vieweg, Wiesbaden, 2006)
• Mathematik für Ingenieure und Naturwissenschaftler, Bd. 3, Papula L (Vieweg, Wiesbaden, 2008)
• LabVIEW-Kurs: Grundlagen, Aufgaben, Lösungen, Reim, Kurt, (Vogel Verlag, 2015)

• Belastungsarten, Festigkeitshypothesen
• Werkstoffe im Apparatebau und ihre Eigenschaften
• Konstruktionselemente (Wellen, Dichtungen, Verbindungen usw.)
• Ausrüstung von Druckgeräten
• Bau- und Druckprüfung
• Rohre (Wandstärke, Netzplanung usw.)
• Konstruktionsmerkmale ausgewählter Apparate, z. B. von Rührwerken und Bioreaktoren

A) Vergleich: Kunststoffe - Metalle
B) Definitionen - Fachtermini
C) Geschichte und Klassifizierung der Polymeren
D) Polymeraufbau: Struktur und Verhalten
E) Polymerherstellung: Synthesevarianten und Eigenschaften
F) Charakteristische Kenngrößen, und deren Ermittlung
G) Kunststoffe als Werkstoffe: Einfluss intermolekularer Bindungskräfte, Wirkung von Additiven
H) Hochtemperaturbeständige Kunststoffe
I) Mechanisch - Thermische Eigenschaften
J) Eigenschaften und Verarbeitungsformen einiger ausgewählter Kunststoffe
K) Praktikumsversuche: Kunststoffidentifizierung - Zugversuch - Schmelzindex - Schlagbiegefestigkeit

• Kunststoffkompendium, Franck, Biederbick (Vogel, 2000)
• Skript Kunststoffverarbeitung, Vinke (2011)

In der Vorlesung werden die grundlegenden thermodynamischen Zusammenhänge hergeleitet. Durch Animationen findet eine Vertiefung des Stoffes statt. Zur Übung und Vertiefung werden Anwenungsbeispiele berechnet und diskutiert.

A.) Vertiefung und Ergänzung der Grundlagen der Thermodynamik.
B.) Mehrphasensysteme in der Energietechnik.
C.) Kreisprozesse in der kraftwerkstechnik und für Anwendungen in der Geothermie.
D.) Anwendungen in der Klimatechnik und der Solarthermie.

- Energietechnik 4.Aufl., Zahoransky R., Vieweg+Teubner Wiesbaden, 2009
- Technische Thermodynamik, Hahne, Addison-Wesley, 1992
- Thermodynamik, H. D. Baehr , Springer Verlag, Berlin, 1984
- Thermodynamik, Band 1, Einstoffsysteme, K. Stephan, F. Mayinger , Springer Verlag, Berlin, 1990
- Thermodynamik, Band 2, Stephan, Mayinger, Springer Verlag Berlin, 2000.

VORLESUNG

Grundlagen

• Zusammenhang zwischen Bauphysik und Anlagentechnik
• Thermische Behaglichkeit und Luftqualität

Systemkomponenten der Raumluft- und Klimatechnik

Lüftungsanlagen und Luftförderung

• Strömungstechnische Grundlagen
• Strömungswiderstände in Kanälen
• Kanalnetzberechnung
• Ventilatoren/Ventilator- und Netzkennlinie

Raumluftströmung

• Merkmale von Lüftungskonzepten: Mischlüftung/Verdrängungslüftung/Quelllüftung
• Luftführung im Raum und Dimensionierung von Luftauslässen

Energiebilanz und Raumtemperatur

• Freie Lüftung
• Sommerlicher Wärmeschutz
• Passive Kühlung - Raumtemperatur im Sommer

Kühllastberechnung

h,x-Diagramm für feuchte Luft

• Zustandsgrößen feuchter Luft
• Zustandsänderungen im h,x-Diagramm

Dimensionierung von RLT-Anlagen und Gebäudekühlung

• Projektierung
• Definitionen in raumlufttechnischen Anlagen
• Gebäudeklimatisierung
• Auslegungsbeispiele

LABOR

1. Luftförderung
2. Klimaanlage
3. Raumluftströmung
4. Raumklima

Aufgaben- und Materialsammlung als Unterlage für die Vorlesung

B. Hörner und M. Schmidt (Hrsg.). Handbuch der Klimatechnik (VDE Verlag, 2011). Band 1 „Grundlagen", Band 2 „Anwendungen" und Band 3 „Bauelemente"

Große Auswahl an weiterführender Literatur in der Hochschulbibliothek, kleine Auswahl:

• E.R. Schramek. Recknagel / Sprenger - Taschenbuch für Heizung + Klimatechnik (Oldenburg, 2007), regelmäßige Neuauflage
• ASHRAE Handbook. Fundamentals (ASHRAE, 2009)
• ASHRAE Handbook. HVAC Systems and Equipment (ASHRAE, 2008)
• G. Hausladen, M. de Saldanha, P. Liedl, C. Sager. ClimaDesign (Callwey, 2004)
• K. Voss, G. Löhnert, S. Herkel, A. Wagner, M. Wambsganß. Bürogebäude mit Zukunft: Konzepte - Analysen - Erfahrungen (Solarpraxis, 2007)
• B. Lenz; J. Schreiber; T. Stark. Nachhaltige Gebäudetechnik: Grundlagen, Systeme, Konzepte (Institut f. intern. Architektur München, 2010)
• W. Pistohl. Handbuch der Gebäudetechnik: Planungsgrundlagen und Beispiele (Werner 2009)
• J. Krimmling (Hrsg.). Atlas Gebäudetechnik: Grundlagen, Konstruktionen, Details (Rudolf Müller, 2008)
• K. Voss, E. Musall. Nullenergiegebäude (Detail Green Books, 2011)
• R. David, J. de Boer, H. Erhorn, J. Reiß, L. Rouvel u. a. Heizen, Kühlen, Belüften und Beleuchten (Fraunhofer IRB Verlag, 2009)

Grundlagen

• Einführung: System/Signal/Übertragungsfunktion
• Definition und Aufgabenstellungen der Mess- und Regelungstechnik
• Darstellung von MSR-Aufgaben Symbolik, Normen, Symbole, Blockdiagramme

Wiederholung komplexe Zahlen und Funktionen

• Normalform und Gauß'sche Zahlenebene, trigonomische Form, Exponentialform
• Rechnen mit komplexen Zahlen und Funktionen: Ortskurve und Bodediagramm

Systemtheoretische Grundlagen

• Physikalischer Prozess, technischer Prozess, technisches/dynamische System
• Eingangs- und Ausgangsgrößen, Systemgrößen, Systemparameter, Systemanalyse
• Übertragungsverhalten (im Zeitbereich), Übertragungsfunktion, insb. Impulsantwort, Sprungantwort und Antwort auf periodische Anregung

Lineare, kontinuierliche Systeme im Zeit- und Bildbereich

• Modellbildung eines Übertragungssystems (Aufstellen der Differentialgleichung), Test- und Antwortfunktion
• Linearisierung, Übertragungsfunktion, Frequenzgang, elementare Übertragungsglieder, Frequenzdarstellung zusammengesetzter Systeme
• Umformen von Blockstrukturen
• Anwendung der Regeln auf verschiedene Problemstellungen

Der Regelkreis

• Zeitverhalten typischer Regler, Standard-Regelkreis, Regelkreisgleichung, Führungs- und Störverhalten, statisches und dynamisches Verhalten
• Synthese von Regelkreisen

Stabilität und Reglerentwurf im Zeitbereich

• Kenngrößen eines Regelkreises und Stabilitätskriterien
• Bestimmung von Reglerparametern/Einstellregeln

• Aufgaben- und Materialsammlung als Unterlage für die Vorlesung
• Jürgen Bechtloff: Regelungstechnik, Vogel Verlag, Würzburg, 2012, 1. Auflage
• Hildebrand Walter: Grundkurs Regelungstechnik, Vieweg + Teubner, Wiesbaden, 2009, 2. Auflage
• Große Auswahl an weiterführender Literatur in der Hochschulbibliothek

Die Studierenden sollen im Team eine zusammenhängede Aufgabe lösen. Dabei wird jedem Teammitglied oder Gruppe eine Detailaufgabe zu geordnet, die selbstständig zu bearbeiten ist.

Im Ergebnis wird ein Leichtbaufahrzeug hergestellt, das wettbewerblich erprobt wird.

Eigentliches Lernziel: Teamfähigkeit, selbstständiges Arbeiten, Anwendung in anderen Fächer erlernter Fertigkeiten und Fähigkeiten.

Entsprechend der jeweiligen Teilaufgabe.

siehe Aushang zu Semesterbeginn!

Zum Thema:

Eine der wichtigsten Voraussetzungen für den geschäftlichen Erfolg von Unternehmen ist die Schnelligkeit, mit der die innovativen Produkte entwickelt und auf den Markt gebracht werden. Die Innovationstechnologie TRIZ (Theorie zur Lösung erfinderischer Aufgabenstellungen) dient dazu

• technische Problemlösungen systematisch anzugehen,
• Quantensprünge durch Lösung schwieriger Probleme zu erzielen,
• innovative, zukunftsorientierte Produkte mit hohem Marktpotential zu schaffen.

Ihr Nutzen:

Nach dem Kurs kennen Sie die TRIZ-Technologie und beherrschen die konkreten TRIZ-Werkzeuge für Ihre zukünftigen Entwicklungs- und Ingenieuraufgaben. Sie werden in der Lage sein,

• systematisch Problemsituationen zu analysieren, um neue Lösungsansätze zu erschließen,
• durch erfinderische Ideen die Innovationskraft Ihrer Arbeit nachhaltig zu steigern,
• das Ingenieurwissen aus nahezu allen Bereichen der Technik effektiver zu nutzen,
• die erforderlichen Innovationstools für unterschiedliche Aufgabenstellungen eigenständig korrekt auszuwählen und anzuwenden.

Wesentliche Kursinhalte:

1. Grundsätze der TRIZ-Methodik: widerspruchs- und ressourcenorientierte Denkweise bei systematischer Ideengenerierung.
2. Erfinderische und zeitsparende Lösung von technischen Problemen mit Hilfe der Widerspruchsanalyse und 40 TRIZ Innovationsprinzipien.
3. Funktionsanalyse, Stoff-Feld-Analyse und TRIZ Standardlösungen.
4. Lösung anspruchsvoller Aufgabenstellungen mit dem Erfindungsalgorithmus ARIZ, Überwindung physikalischer Widersprüche und Separationsprinzipien.
5. Antizipierende Fehlererkennung (AFE-Methode) zur Analyse seltener Fehler und Vermeidung möglicher Versagen bei Neuentwicklungen.
6. Einführung in die Vorhersage neuer Produktmerkmale mit Hilfe der Evolutionsmuster technischer Systeme.
7. Einführung in den Innovationsprozess in der frühen Phase der Produktentwicklung: Entwicklung von kundennutzenorientierten Innovationsstrategien und Lastenheften mit hohem Marktpotenzial.
8. Computer-Aided Innovation CAI. Anwendung eines Softwaretools. Überblick über die vorhandenen CAI-Produkte.

Livotov, P., TRIZ Innovation Technology. Product Development and Inventive Problem Solving. Handbook, TriS Europe, Berlin, 2013

VDI Standard 4521 (2016), Inventive problem Solving with TRIZ. Fundamentals, terms and definitions, Beuth publishers, Duesseldorf, Germany, 2016-2019

Im Rahmen dieser LV wird ein energieautarkes, mobiles Gebäude entwickelt, installiert und in Betrieb genommen.

1. Entwicklung eines Pflichtenheftes auf Basis der Projektanforderungen.

2. Dimensionierung der gesamten Gebäudetechnik entsprechend der HOAI-Leistungsphasen 1 Grundlagenermittlung, 2 Vorentwurf und 3 Entwurfsplanung.

3. Erstellen einer vollständigen Planung inkl. Leistungsverzeichnis entsprechend der HOAI-Leistungsphasen 5 Ausführungsplanung und 6 Vorbereitung der Vergabe.

4. Bauliche Umsetzung (gemeinsam mit Auszubildenden des SHK-Handwerks) entsprechend der HOAI Leistungsphase 8 Bauüberwachung.

5. Technische Dokumentation entsprechend HOAI-Leistungsphase 9 Objektbetreuung.

Aufgaben- und Materialsammlung als Unterlage für die Vorlesung.

Große Auswahl an weiterführender Literatur in der Hochschulbibliothek, kleine Auswahl:

• B. Hörner und M. Schmidt (Hrsg.): Handbuch der Klimatechnik, Band 1 "Grundlagen", Band 2 "Anwendungen" und Band 3 "Bauelemente", VDE Verlag, 2011.
• W. Burkhardt, R. Kraus: Projektierung von Warmwasserheizungen, Oldenbourg, 2011, 8. Auflage.
• H. Roos: Hydraulik der Wasserheizung, Oldenbourg, 2002, vergriffen.
• E. R. Schramek, Recknagel/Sprenger: Taschenbuch für Heizung + Klimatechnik, Oldenbourg, 2007, regelmäßige Neuauflage.
• ASHRAE Handbook, Fundamentals, ASHRAE, 2009.
• ASHRAE Handbook, HVAC Systems and Equipment, ASHRAE, 2008.
• G. Hausladen, M. de Saldanha, P. Liedl, C. Sager: ClimaDesign, Callwey, 2004.
• K. Voss, G. Löhnert, S. Herkel, A. Wagner, M. Wambsganß: Bürogebäude mit Zukunft: Konzepte - Analysen - Erfahrungen, Solarpraxis, 2007.
• B. Lenz, J. Schreiber, T. Stark: Nachhaltige Gebäudetechnik: Grundlagen, Systeme, Konzepte, Institut für intern. Architektur, München, 2010.
• W. Pistohl: Handbuch der Gebäudetechnik: Planungsgrundlagen und Beispiele, Werner, 2009.
• J. Krimmling (Hrsg:): Altas Gebäudetechnik: Grundlagen, Konstruktionen, Details, Rudolf Müller Verlag, 2008.
• K. Voss, E. Musall: Nullenergiegebäude, Detail Green Books, 2011.
• R. David, J. de Broer, H. Erhorn, J. Reiß, L. Rouvel u. a.: Heizen, Kühlen, Belüften und Beleuchten, Fraunhofer IRB Verlag, 2009.

Ingenieurmäßige, weitgehend selbständige Mitarbeit in einem, höchstens
in zwei der Arbeitsgebiete:

• Entwicklung, Konstruktion, Normung;
• Prüffeld, experimentelle Erprobung von Produkten;
• Produktion, Fertigungsplanung, Qualitätskontrolle;
• Projektierung, technische Kundenbtreuung.

Ausarbeitung eines ausführlichen Berichts über eines der durchgeführten
Industrieprojekte mit mündlicher Präsentation

Technische Berichte, Hering, Lutz, Hering, Heike (Vieweg, 2000)

Ein Industrieprojekt ist selbstständig zu bearbeiten. Das Thema soll sich vorzugsweise mit den Projekten der Praxisphase befassen. Das wissenschaftliche Arbeiten soll in diesem Industrieprojekt eingeübt und in der anschließenden Präsentation vorgestellt werden.

In der Vorlesung werden die Verfahren zur Kälteerzeugung erläutert.
Dabei werden Tafelarbeit (Kreisprozesse), Power-Point-Präsentationen (konstruktiver Aufbau von Anlagen und ihrer Komponenten) sowie Computerprogramme (Prozesssimulationen und Komponentenauslegung) eingesetzt.
Das Verständnis des Stoffes wird durch begleitende Beispielrechnungen (die meisten Prozessmodifikationen werden anhand von Bespielrechnungen veranschaulicht), in-class Vorführungen (kleine Experimente oder Modellvorführung) und Laborversuche verfestigt.
Inhalt
- Kreisprozesse (Kompressionskälte, Kaltdampfprozesse)
o Kältemittel, Kältemaschinenöle, Solen (Entwicklungstendenzen, Eigenschaften und Ökologie)
o Kreisprozesse (ideal, real, ein- und zweistufig, reversierbar)
o Sicherheitseinrichtungen
o Betriebsverhalten und Leistungsregelung
- Komponenten der Kälteanlagen (für Kompressionskälte, insb. Kaltdampfprozesse)
- Wärme- und Energiepumpen
- Absorptionskälte
- Luftverflüssigung (Kaltgasprozess und Philips-Maschine)
Den Schwerpunkt bilden dabei Anwendungen, die in den TGA-Anlagen eingebunden werden können.

[1] Taschenbuch für Heizung und Klimatechnik einschließlich Warmwasser- und Kältetechnik, Ernst-Rudolf Schramek (Herausgeber), Oldenburg Industrieverlag, letzte Ausgabe (allgemein als „Recknagel" bekannt).
[2] Pohlmann Taschenbuch der Kältetechnik, VDE Verlag, 2013.
[3] Lehrbuch der Kältetechnik, Band 2 / Hrsg.: H. L. von Cube, C. F. Müller Verlag, 1997 (keine weitere Ausgaben erschienen).
[4] ASHRAE Handbook „Refrigeration", SI-Edition, 2010.

Die Studierenden erhalten Einblick in die regelungstechnische Praxis in der Energiesystemtechnik. Die regelungstechnischen Grundlagen werden ergänzt durch praktische Regeln zur Reglereinstellung, Beharrungsverhalten, Linearisierung und angewandte Beispiele aus der Praxis der Energiesytemtechnik. Dabei werden die Grundlagen der Vorlesung "Mess- und Regelungstechnik" vorausgesetzt.

Im Bereich der Leittechnik erfolgt zunächst eine Einführung in die digitale Gebäudeautomation. Die Systemtechnik der Gebäudeatuomation wird vertieft und Bussysteme werden charakterisiert. Die VDI 3814 wird als wichtigstes Regelwerk der GA Planung vorgestellt. Funktionen in der Leittechnik werden erläutert.

Im Labor werden regelungstechnische Methoden am Beispiel einer Klimaanlage erprobt. Die Studendten lernen den praktischen Umgang mit der DDC-Technik. Am Beispiel der Klimaanlage lernen die Teilnehmer Regelkreise zu analysieren, Strecken zu charakterisieren und Regler einzustellen.

Übersicht

• Einführung und regelungstechnische Grundlagen
• Regler und Reglereinstellungen
• Beharrungsverhalten
• vermaschte Regelkreise
• Beispiele zur Regelung energetischer Prozesse
• Einführung in die Leittechnik
• Automatisierungskonzepte
• digitale Regelungstechnik
• Systemtechnik der Leittechnik
• Normierungsaktivitäten
• Funktionen in der Leittechnik
• Managementfunktionen

Laborversuche am Beispiel einer raumlufttechnischen Versuchsanlage mit Gebäudeleittechnik:

Versuch 1: Zulufttemperaturregelung

Versuch 2: Raumluft-Zulufttemperaturkaskade

Versuch 3: Klappensteuerung

In der Lehrveranstaltung werden die grundsätzlichen Ansätze der Prozesssimulation in der Ingenieurtechnik erarbeitet und die mathematischen Beziehungen hergeleitet. Anwendungsbeispiele kommen aus der Energiesystemtechnik. Grundlegende Simulationen werden im integrierten Labor von den Studierenden aufgebaut. Die Simulationen werden mit Hilfe von Excel sowie dem Softwarepaket MATLAB/SIMULINK bearbeitet.

• Teil A (Vorlesung): 
  Einführung, Erste Schritte der Modellierung und Simulation, Modellierungsformalismen, Eigenschaften von dynamischen Systemen, Zeitdiskretisierung, Fits und Optimierung, Systemsimulation mit SIMULINK
• Teil B (Computerlabor):
  Einfaches und detailliertes Batteriemodell in Excel, Detailliertes Batteriemodell in SIMULINK, Elektrofahrzeug in SIMULINK
• Teil C (Übungsaufgaben):
  Vertiefung der Vorlesung und Vorbereitung der Computerlabore

• Skript zur Vorlesung
• M. Gipser, Systemdynamik und Simulation, Teubner (1999)

Die Studierenden sollen im Team eine zusammenhängede Aufgabe lösen. Dabei wird jedem Teammitglied oder Gruppe eine Detailaufgabe zu geordnet, die selbstständig zu bearbeiten ist.

Im Ergebnis wird ein Leichtbaufahrzeug hergestellt, das wettbewerblich erprobt wird.

Eigentliches Lernziel: Teamfähigkeit, selbstständiges Arbeiten, Anwendung in anderen Fächer erlernter Fertigkeiten und Fähigkeiten.

Entsprechend der jeweiligen Teilaufgabe.

siehe Aushang zu Semesterbeginn!

Die Studierenden erhalten eine Aufgabenstellung, um ein Fallbeispiel der Energiesystemtechnik semesterbegleitend in kleinen Teams mit drei bis acht Teilnehmern zu bearbeiten. Dazu wird mit den Teilnehmern zunächst ausführlich die Aufgabenstellung erörtert und eine Vorgehensweise festgelegt. In regelmäßigen Arbeitstreffen wird mit den Teams der jeweilige Projektfortschritt besprochen, Problemlagen analysiert und Lösungswege angedacht. Abschließend verfasst jedes Team einen Projektbericht und präsentiert die Projektergebnisse im Schlusskolloquium vor allen Teilnehmern.

Zu Beginn des 6. Semesters bieten die Professoren der Energiesystemtechnik Themen für Fallstudien aus dem Bereich der Energiesystemtechnik an. In der zweiten Semesterwoche werden dann Arbeitsgruppen bestehend aus drei bis acht studentischen Teilnehmern, einem betreuenden Professor und wenn möglich auch unter Einbindung eines Assistenten der Energiesystemtechnik gebildet. Zusammen mit dem betreuenden Professor wird dann das Arbeitsprogramm zur Durchführung der Fallstudie festgelegt. Dies umfasst in der Regel eine differenzierte Objekt-/Anlagenbeschreibung, eine Bestandsaufnahme der Bedarfe und sonstigen Gegebenheiten, die Darstellung von verschiedenen Lösungsvarianten einschließlich deren energetischer, ökologischer und ökonomischer Bewertung bis hin zur detaillierten Darstellung einer Ausführungsvariante.

Wird individuell pro Fallstudie angegeben

Zum Thema:

Eine der wichtigsten Voraussetzungen für den geschäftlichen Erfolg von Unternehmen ist die Schnelligkeit, mit der die innovativen Produkte entwickelt und auf den Markt gebracht werden. Die Innovationstechnologie TRIZ (Theorie zur Lösung erfinderischer Aufgabenstellungen) dient dazu

• technische Problemlösungen systematisch anzugehen,
• Quantensprünge durch Lösung schwieriger Probleme zu erzielen,
• innovative, zukunftsorientierte Produkte mit hohem Marktpotential zu schaffen.

Ihr Nutzen:

Nach dem Kurs kennen Sie die TRIZ-Technologie und beherrschen die konkreten TRIZ-Werkzeuge für Ihre zukünftigen Entwicklungs- und Ingenieuraufgaben. Sie werden in der Lage sein,

• systematisch Problemsituationen zu analysieren, um neue Lösungsansätze zu erschließen,
• durch erfinderische Ideen die Innovationskraft Ihrer Arbeit nachhaltig zu steigern,
• das Ingenieurwissen aus nahezu allen Bereichen der Technik effektiver zu nutzen,
• die erforderlichen Innovationstools für unterschiedliche Aufgabenstellungen eigenständig korrekt auszuwählen und anzuwenden.

Wesentliche Kursinhalte:

1. Grundsätze der TRIZ-Methodik: widerspruchs- und ressourcenorientierte Denkweise bei systematischer Ideengenerierung.
2. Erfinderische und zeitsparende Lösung von technischen Problemen mit Hilfe der Widerspruchsanalyse und 40 TRIZ Innovationsprinzipien.
3. Funktionsanalyse, Stoff-Feld-Analyse und TRIZ Standardlösungen.
4. Lösung anspruchsvoller Aufgabenstellungen mit dem Erfindungsalgorithmus ARIZ, Überwindung physikalischer Widersprüche und Separationsprinzipien.
5. Antizipierende Fehlererkennung (AFE-Methode) zur Analyse seltener Fehler und Vermeidung möglicher Versagen bei Neuentwicklungen.
6. Einführung in die Vorhersage neuer Produktmerkmale mit Hilfe der Evolutionsmuster technischer Systeme.
7. Einführung in den Innovationsprozess in der frühen Phase der Produktentwicklung: Entwicklung von kundennutzenorientierten Innovationsstrategien und Lastenheften mit hohem Marktpotenzial.
8. Computer-Aided Innovation CAI. Anwendung eines Softwaretools. Überblick über die vorhandenen CAI-Produkte.

Livotov, P., TRIZ Innovation Technology. Product Development and Inventive Problem Solving. Handbook, TriS Europe, Berlin, 2013

VDI Standard 4521 (2016), Inventive problem Solving with TRIZ. Fundamentals, terms and definitions, Beuth publishers, Duesseldorf, Germany, 2016-2019

Im Rahmen dieser LV wird ein energieautarkes, mobiles Gebäude entwickelt, installiert und in Betrieb genommen.

1. Entwicklung eines Pflichtenheftes auf Basis der Projektanforderungen.

2. Dimensionierung der gesamten Gebäudetechnik entsprechend der HOAI-Leistungsphasen 1 Grundlagenermittlung, 2 Vorentwurf und 3 Entwurfsplanung.

3. Erstellen einer vollständigen Planung inkl. Leistungsverzeichnis entsprechend der HOAI-Leistungsphasen 5 Ausführungsplanung und 6 Vorbereitung der Vergabe.

4. Bauliche Umsetzung (gemeinsam mit Auszubildenden des SHK-Handwerks) entsprechend der HOAI Leistungsphase 8 Bauüberwachung.

5. Technische Dokumentation entsprechend HOAI-Leistungsphase 9 Objektbetreuung.

Aufgaben- und Materialsammlung als Unterlage für die Vorlesung.

Große Auswahl an weiterführender Literatur in der Hochschulbibliothek, kleine Auswahl:

• B. Hörner und M. Schmidt (Hrsg.): Handbuch der Klimatechnik, Band 1 "Grundlagen", Band 2 "Anwendungen" und Band 3 "Bauelemente", VDE Verlag, 2011.
• W. Burkhardt, R. Kraus: Projektierung von Warmwasserheizungen, Oldenbourg, 2011, 8. Auflage.
• H. Roos: Hydraulik der Wasserheizung, Oldenbourg, 2002, vergriffen.
• E. R. Schramek, Recknagel/Sprenger: Taschenbuch für Heizung + Klimatechnik, Oldenbourg, 2007, regelmäßige Neuauflage.
• ASHRAE Handbook, Fundamentals, ASHRAE, 2009.
• ASHRAE Handbook, HVAC Systems and Equipment, ASHRAE, 2008.
• G. Hausladen, M. de Saldanha, P. Liedl, C. Sager: ClimaDesign, Callwey, 2004.
• K. Voss, G. Löhnert, S. Herkel, A. Wagner, M. Wambsganß: Bürogebäude mit Zukunft: Konzepte - Analysen - Erfahrungen, Solarpraxis, 2007.
• B. Lenz, J. Schreiber, T. Stark: Nachhaltige Gebäudetechnik: Grundlagen, Systeme, Konzepte, Institut für intern. Architektur, München, 2010.
• W. Pistohl: Handbuch der Gebäudetechnik: Planungsgrundlagen und Beispiele, Werner, 2009.
• J. Krimmling (Hrsg:): Altas Gebäudetechnik: Grundlagen, Konstruktionen, Details, Rudolf Müller Verlag, 2008.
• K. Voss, E. Musall: Nullenergiegebäude, Detail Green Books, 2011.
• R. David, J. de Broer, H. Erhorn, J. Reiß, L. Rouvel u. a.: Heizen, Kühlen, Belüften und Beleuchten, Fraunhofer IRB Verlag, 2009.

Gasverteilung:

• Vorkommen, Gewinnung, Aufbereitung, Verbreitung, Zusammensetzung von Gasen
• Eigenschaften und Austausch von Brenngasen
• Rohrnetzberechnung
• Gastransport - Gasverteilung
• Ausgleich von Verbrauchsspitzen

Stromverteilung:

• Elektrische Netze und Netzformen
• Freileitungen und Kabel
• Stromverteiler und Schaltanlagen (insbesondere in der Niederspannung)
• Netz- und Anlagenschutz (insbesondere in der Niederspannung)
• Blindleistungskompensation
• Last- und Energiemanagement

Vorlesung mit integrierten Berechnungen
Die Auswahl der Anlagen erfolge nach den TGA-Branchenanforderungen in Relation zu den Feldern, wo die meisten Arbeitsplätze für unsere Absolventen zu erwarten sind. Dabei wurden vor allem Industrieanlagen ausgewählt (nur eine Anlage zu Komfortklimatisierung ist enthalten). Alle Anlagen sind groß oder bilden ein Teil von einer großen Anlage, mit denen „Geld zu verdienen ist" (Ausnahme: Tieftemperaturzelle). Zwei von acht Projekten sind Auslandsprojekte (nach deutschen Normen gebaut), hier werden Originalunterlagen in Englisch benutzt. Bei der Bearbeitung der Projekte sollen die Studierenden die häufigsten Stationen ihrer späteren beruflichen Karriere (auf die ersten 10 Jahre beschränkt) durchlaufen: Entwicklungsingenieur, Versuchsingenieur, Projektingenieur, Projektmanager, Vertriebsingenieur in Entwicklung/Forschung, Planung, Akquisition und vor allem Ausführung (d. h. alle möglichen Positionen außer Betrieb).

1. IMV-Anlagenbau / Konzeptfindung
1.1. Tieftemperaturzelle für Versuchsdurführung (TGA- und Kältetechnik-Versuche)
1.2. Reinraumanlage für Mikrochip-Produktion /Lithographie am Beispiel der Analgen Fa. Micronas, Freibung (energetische Betrachtung, Zuordnung einzelner Konzepte zu den Anforderungen/Raumlasten, Konzeptgrenzen, Erstellen von RKT-Schemen, Auslegung der Komponenten und ihre hydraulische Anbindung), Besichtigung der Anlage möglich
1.3. Büro-/Hotelgebäude (Vergleich von Nur-Luft- und Luft-Wasser-Anlagen)
1.4. Produktionshallen mit hohen thermischen Lasten ohne Kühlung (am Beispiel eine Produktionshalle für Textilindustrie)
1.5. Produktionshalle für Folienextrusion (maschinelle Zuluft, natürliche Abluft)
1.6. Swith Gear Building (Schaltschrankgebäude eines Kraftwerks, in Englisch, Auslandsprojekt anhand von Originalunterlagen)
1.7. PCA (Preconditioned Air, hier: zentrale Anlage zur Klimatisierung parkender Flugzeuge, in Englisch, Auslandsprojekt anhand von Originalunterlagen)
1.8. Energiezentrale der Hochschule Offenburg (Strom, Heizung, Kaltwasser, Regelung- und Steuerungsstrategien), vor-Ort-Vorlesungen
1.9. Optional: Flughafenterminal (Sichtung der Dokumentation)
1.10. Optional: TGA in einem Kraftwerk (Sichtung der Dokumentation)

2. Projektsteuerung (zur Auswahl)
2.1. Erstellen eines Massenauszugs bzw. einer Stückliste (am Beispiel der Anlage „Hotel-/Bürogebäude")
2.2. Schnittstellen aus der Sicht eines TGA-Unternehmens (am Beispiel der Anlage „Hotel-/Bürogebäude")
2.3. Projektzergliederung (Kostenvoranschlag /am Beispiel der Anlage „Hotel-/Bürogebäude")
2.4. Energiecontracting (evtl. mit Gastvortrag)
2.5. TGA-Projektmanagement
2.6. Vorgehendweise bei der Projektübernahme (Akquisition  Ausführung)
2.7. FIDIC (Vertragsbedingungen)

[1] Taschenbuch für Heizung und Klimatechnik einschließlich Warmwasser- und Kältetechnik, Ernst-Rudolf Schramek (Herausgeber), Oldenburg Industrieverlag, letzte Ausgabe (allgemein als „Recknagel" bekannt).
[2] ASHRAE Handbooks „HVAC Applications", und „Systems and Equipment", SI-Edition, letzte Ausgabe.

1. Einleitung
   1.1 Risiko
   1.2 Stoffeigenschaften
   1.3 Anlagenarten
2. Rechtliche Grundlagen
   2.1 Europäisches Recht
   2.2 Nationales Recht
3. Wie erhält man eine sichere Anlage?
4. Gefahren und Gefahrenquellen
5. Methoden der Beurteilung von Gefahren
6. Zündvorgang und Zündquellen
7. Verhindern, Begrenzen und Bekämpfen von Bränden
   7.1 Baulicher Brandschutz
   7.2 Technischer Brandschutz
   7.3 Brandschutzorganisation

VORLESUNG

Projektierung/Projektablauf

• Übersicht zu den rechtlichen Rahmenbedingungen in Planungsprozessen
• Auftragnehmer/Auftraggeber und Lastenheft / Pflichtenheft
• Leistungsphasen der HOAI

Bilanzierung von komplexen Energiesystemen

• Einführung in das dynamische Verhalten von Energiesystemen
• Modellierung ausgewählter Anlagenkomponenten
• numerische Anlagensimulation

energiewirtschaftliche Bewertung

• Kostenberechnung
• Wirtschaftlichkeit nach der Annuitätenmethode (VDI 2067)
• Sensitivität / Unsicherheit / Optimierung
• Preis- und Vertragsgestaltung

Auslegung und Auswahl beispielhafter Komponenten für Energiesysteme (insb. Erzeugung, Speicherung, Verteilung und Übergabe)

• Erzeugung
• Speicherung und Verteilung
• Übergabesysteme

Betrieb energietechnischer Anlagen

• Übersicht zu den rechtlichen Rahmenbedingungen in Planungsprozessen
• Instandhaltung
• Betriebsführung
• energiewirtschaftliche Optimierung im Betrieb

SEMINAR

Im Seminar werden einerseits technische, rechtliche und/oder sozio-ökonomische Aspekte der Planung und des Betriebs energietechnischer Anlagen in Form von Referaten und einer kritischen Diskussion beleuchtet. Andererseits wird das Planspiel "Ingenieurbüro" (Anwendung der Lehrinhalte aus der Vorlesung auf ein konkretes Planungsbeispiel) durch das Seminar begleitet.

Aufgaben- und Materialsammlung sowie Folienskript als Unterlage für die Vorlesung.

Literatur aus der Bibliothek, separate Literaturliste