Im Rahmen eines Projektes der Grundlagenforschung wird am ILK Dresden die Beeinflussung von Rohrströmungen mit Magnetfeldern untersucht. Im Mittelpunkt steht dabei die Schaltbarkeit des Wärmeüberganges. Hierzu wird am ILK ein entsprechender Versuchsstand aufgebaut. Im Rahmen der studentischen Arbeit sollen der Versuchsstand getestet und erste Messungen zum Magnetfeldeinfluss durchgeführt werden.

Der Versuchsaufbau wird im Wesentlichen aus den Komponenten geheiztes Kupferrohr, Pumpe und Rückkühler sowie einer Messwerterfassung bestehen. Die studentische Arbeit wird in enger Kooperation mit den technischen Mitarbeitern des ILK Dresden durchgeführt.

Die Messungen gliedern sich in die Schwerpunkte

• Referenzmessung mit Wasser,
• Prüfung der Qualität des Versuchsstandes gegen eine analytische Lösung für laminare Rohrströmung,
• Messung ohne Magnetfeld, jedoch mit alternativen Arbeitsfluiden sowie
• erste Messung mit Magnetfeld und alternativen Arbeitsfluiden.

Im Ergebnis der Arbeit sind die experimentellen Daten diagrammatisch darzustellen und in einer schriftlichen Diskussion auszuwerten. Der Beginn der Arbeit ist für das kommende Frühjahrssemester (Februar 2020) geplant. Das Arbeitsthema wird der Form der studentischen Arbeit (Praktikum BA, MA, Diplom) angepasst.

Ansprechpartner/in: Dr.-Ing. habil. M.H. Buschman

Die Auslegung eines Ventilator-Rades erfolgt unter Vorgabe eines bestmöglich zu erfüllenden Betriebs­punktes. Von diesem Betriebspunkt abweichende Parameter gehen stets mit Einbußen im Wirkungsgrad einher.

Diese Einbußen können durch veränderliche Laufschaufeln reduziert werden. Üblicherweise wird dafür der Staffelungswinkel an die neue Aufgabe angepasst. Im Rahmen dieser Arbeit sollen Methoden untersucht werden, mit denen die Ablösung der Strömung vermieden werden kann. Als Stichwort seien hier Rückström­taschen genannt.

Die Arbeit umfasst theoretische Betrachtungen zur Strömungsablösung an Ventilatorschaufeln, Entwurf von entsprechend angepassten Schaufeln und deren messtechnische Untersuchung. 

Ansprechpartner/in: Dipl.-Ing (FH) C. Friebe

Klimatechnische Systeme können hoch komplex sein. Um in allen Stufen von der Planung, über den Bau, bis hin zum Betrieb, bestmögliche Arbeit zu gewähren, ist es sinnvoll, künstliche Intelligenz einzusetzen. Das betrifft zum Beispiel die Prognose von Lasten oder bestimmten Schaltzuständen. Aber auch das Erlernen des Gebäude- und Regelungsverhalten ist wichtig, um den Betrieb zu optimieren und Fehler schnell zu entdecken. Durch die zunehmende Vernetzung von Sensoren im Gebäude (smart building) aber auch das Vorhandensein personalisierter Geräte (Smartphone, Smartwatch, etc.) ist es möglich, den aktuellen thermodynamischen Zustand während des Betriebs zu erfassen und damit automatisiert zu reagieren.

Im Rahmen dieser Arbeit sollen Algorithmen entwickelt, implementiert und getestet werden, die den Betrieb eines Smart Buildings verbessern können. Vorkenntnisse im Fachgebiet Regelungstechnik sowie Programmiererfahrung sind erforderlich zur Durchführung dieser Arbeit. Thermodynamikkenntnisse sind von Vorteil. Der Umfang und die konkrete Ausrichtung der Arbeit kann ange­passt werden. 

Ansprechpartner/in: Dr.-Ing. Thomas Oppelt

Semipermeable Membranen ermöglichen trotz hermetischer Trennung einen Stofftransport zwischen zwei Fluidströmen. Entsprechend hoch sind aus hygienischer, aber auch aus energetischer Sicht die Einsatz­potentiale in Luftbehandlungsprozessen der Klima- und Prozesslufttechnik: Enthalpierückgewinnung, Luftbe­feuchtung, sorptive Luftentfeuchtung/ Trocknung, ….

Besondere Herausforderungen im Rahmen der Entwicklung derartiger „Membran-Wärmeübertrager“ sowie entsprechender Anwendungen bestehen u.a. in der konstruktiven Umsetzung sowie der Einbindung in RLT-Systeme.

Eine Reihe notwendiger theoretischer und experimenteller Untersuchungen zum komplexen Zusammenwirken von Thermodynamik, Konstruktion und Strömungsmechanik sind im Rahmen studentischer Arbeiten durch­führbar. Eine konkrete Aufgabenstellung wird dem aktuell vom Bewerber erreichten Semester (Praktikum, Bachelor, Master etc.) angepasst. 

Ansprechpartner/in: Dipl.-Ing. H. Rosenbaum

Bei Planungswettbewerben und im laufenden Planungsprozess gebäudetechnischer Anlagen müssen früh­zeitig kaufmännische Vorkalkulationen in der Regel auf Basis spezifischer Kenngrößen erstellt werden.

Statistisch werden daher aus Projekten vieler verschiedener Planungsbüros aktuelle Kostenkennwerte ermittelt. Aus diesem Grund berücksichtigen diese zentral aufbereiteten Kostenkennwerte keine individuellen Planungslösungen einzelner Projekte.

Im Rahmen eines Praktikums sollen vorliegende Daten abgeschlossener und laufender Projekte analysiert und so aufbereitet werden, dass mit einem einfachen Softwaretool auf Basis üblicher Office-Software schnelle zuverlässige Kostenschätzungen möglich werden. Die Datenbank soll zudem einfach fortzuschreiben oder zu pflegen sein. 

Ansprechpartner/in: Herr R. Rogge

Der Einsatz von Pufferspeichern in Kaltwassernetzen dient der hydraulischen Entkopplung von Erzeuger- und Verbraucherkreis und der Sicherstellung der Mindestlaufzeit der Kältemaschine. Pufferspeicher unterscheiden sich von klassischen Großkältespeichern durch ihre geringe Baugröße. Sie sind immer als sensibler Kaltwasserspeicher ausgeführt und weisen aufgrund des niedrigen Temperaturniveaus nur sehr geringe Dichteunterschiede zwischen Speicherfuß und -kopf auf. Eine selbsttägige, dichte­abhängige Einschichtung von Kaltwasser, wie sie bei Wärmespeichern genutzt wird, ist bei Kaltwasser­speichern somit nicht möglich.

Daher ist es das Anliegen, ein aktives Be- und Entladesystem für Kaltwasser-Pufferspeicher zu entwickeln, welches durch eine gezielte aktive temperaturgesteuerte Einschichtung des Kaltwassers in verschiedene Speicherhöhen konvektive Mischungseffekte weitgehend vermeidet. Dazu sollen verschiedene speicher­interne und speicherexterne Lösungsansätze für Beladesysteme untersucht und entwickelt werden, die sowohl für den Neubaubereich als auch für die Nachrüstung geeignet sind. Als besonders vorteilhaft erscheint ein höhenveränderliches Teleskoprohr mit Radialdiffusor (Beladetasse). Die Höhenänderung wird dabei vorzugsweise mit einer Bimetallfeder selbsttätig ohne Hilfsenergie erzeugt. Im Rahmen der Bearbeitung ist eine Literatur- und Marktanalyse durchzuführen. Anschließend sind verschiedene mögliche Bauarten und Beladekonzepte zu untersuchen, Versuchsmuster zu errichten und diese im Versuchsfeld des ILK zu erproben. 

Ansprechpartner/in: Dipl.-Ing (FH) C. Friebe

Klimatechnische Systeme setzen sich aus unterschiedlichen Komponenten mit einer Vielzahl von Sensoren und Aktoren zusammen. Im Betrieb können Fehlfunktionen auftreten, die für die Gebäudeleittechnik nicht direkt offensichtlich sind, z.B.

• Fouling in Wärmeübertragern,

• allmähliches Driften von Volumenstrommesswerten,

• Vertauschen von Datenpunktzuordnungen.

Derartige Fehlfunktionen oder Datenfehler können zu einem erhöhten Energieverbrauch sowie Beein­trächtigungen des Nutzerkomforts führen. Um Fehler frühzeitig zu identifizieren, erscheint der Einsatz von Methoden des maschinellen Lernens vielversprechend. Beispielsweise könnten über eine Mustererkennung typische Betriebszustände in Datenaufzeichnungen aus der Vergangenheit identifiziert und mit aktuellen Messdaten verglichen werden, wobei sich unerwartete Abweichungen detektieren lassen.

Im Rahmen dieser Arbeit sollen Algorithmen entwickelt, implementiert und getestet werden, um mittels maschinellem Lernen Fehler im Betrieb klimatechnischer Systeme zu erkennen. Interesse am Gebiet der künstlichen Intelligenz sowie Programmiererfahrung sind erforderlich zur Durchführung dieser Arbeit. Thermodynamik- und Messtechnik- Kennt­nisse sind von Vorteil. Der Umfang und die konkrete Ausrichtung der Arbeit kann angepasst werden.

Ansprechpartner/in: Dr.-Ing. Thomas Oppelt 

Aktuell entwickelt das Institut für Luft- und Kältetechnik (ILK) ein neuartiges Simulationsverfahren für die effiziente numerische Berechnung von turbulenten Strömungen auf Basis einer Large-Eddy-Simulation. Mit dem neuen Rechenverfahren soll interaktiv die Auswirkung von geometrischen sowie stofflichen Änderungen auf die Strömung berechnet und visualisiert werden.

Bislang erfolgt die Bedienung des Strömungslösers konsolenbasiert sowie über einfache Eingabe-Dateien. Während eines Praktikums soll eine html-basierte Nutzeroberfläche entwickelt werden,  welche die Interaktion zwischen dem User und dem Löser vereinfacht und verbessert. Die Nutzung der Oberfläche ist mittels verschiedener Strömungssimulationen zu verifizieren.

Der Beginn der Arbeit ist jederzeit möglich. Kenntnisse in html-Programmierung und/oder Python sind wünschenswert. 

Ansprechpartner/in: Dr.-Ing. Silvio Tschisgale

Aktuell entwickelt das Institut für Luft- und Kältetechnik (ILK) in Kooperation mit der CFturbo GmbH (www.cfturbo.com) ein neuartiges Simulationsverfahren für die effiziente numerische Berechnung der turbulenten Strömung in Schaufelkanälen von Turbomaschinen. Mit dem neuen Rechenverfahren soll interaktiv die Auswirkung geometrischer Änderungen der Schaufelkontur auf die Strömung berechnet und visualisiert werden. Am ILK Dresden erfolgt vorrangig die methodische Entwicklung und Implementierung der numerischen Methode zur Large-Eddy-Simulation der Strömung auf Octree-basierten adaptiven Rechengittern.

Zur Weiterentwicklung und Optimierung des Strömungslösers unterliegt dieser ständigen Veränderungen durch die Entwickler. Dabei können während des Entwicklungsprozesses ungewollte Fehler integriert werden, welche frühzeitig erkannt werden müssen. Hierzu werden in der Regel geeignete Testfälle/ Validierungsfälle herangezogen und überprüft, ob die Ergebnisse den Erwartungen entsprechen. Ziel der studentischen Arbeit ist die Entwicklung und Programmierung einer Testumgebung, welche dem Entwickler über die Funktionstüchtigkeit des Strömungslösers informiert.

Der Beginn der Arbeit ist ab Sommer 2022 möglich. Voraussetzung sind Kenntnisse einer beliebigen Programmiersprache (C++, Python, Fortran, Java, etc.). Der Arbeitsumfang wird der Form der studentischen Arbeit (Praktikum, BA, MA, Diplom) angepasst. 

Ansprechpartner/in: Dr.-Ing. Silvio Tschisgale

Die Baubranche verursacht 30 % des weltweiten Verbrauchs materieller Ressourcen, 40 % des weltweiten Energiebedarfs und 30 % des weltweiten CO₂ – Ausstoßes. Eine Vielzahl von Maßnahmen zur Einsparung hat heute bereits einen sehr hohen Entwicklungsstand erreicht. Das betrifft z.B. die Dichtheit von Gebäuden, die Maßnahmen zur Wärmedämmung und die Energieeffizienz aktueller technischer Installationen. Auch eine Vielzahl von politischen Regularien zeigen positive Wirkungen wie z.B. die Ökodesignrichtlinie.

Im Rahmen eines geplanten interdisziplinären Forschungsverbundes, sollen Systemkonzepte einer bereits existierenden Carbonbeton- Leichtbaukonstruktion im Kontext mit sowohl neuartigen als auch praxisrelevanten Klimatisierungslösungen entwickelt und untersucht werden.

Ziel der studentischen Arbeit ist die Schaffung einer Matrix für die zum einen notwendigen theoretischen Betrachtungen sowie Berechnungen und zum anderen experimentellen Untersuchungen am praxisnahen Projektlabor.

Für die Bearbeitung dieser Aufgabe sind Kenntnisse in den Fachgebieten der Strömungsmechanik und der Thermodynamik / Energietechnik notwendig. Zusätzliche Grundkenntnisse auf dem Gebiet der Baukonstruktion sind wünschenswert.

Ansprechpartner/in: Dipl.-Ing. Donald Stubbe

Aktuell entwickelt das Institut für Luft- und Kältetechnik (ILK) in Kooperation mit der CFturbo GmbH (www.cfturbo.com) ein neuartiges Simulationsverfahren für die effiziente numerische Berechnung der turbulenten Strömung in Schaufelkanälen von Turbomaschinen. Mit dem neuen Rechenverfahren soll interaktiv die Auswirkung geometrischer Änderungen der Schaufelkontur auf die Strömung berechnet und visualisiert werden. Am ILK Dresden erfolgt vorrangig die methodische Entwicklung und Implementierung der numerischen Methode zur Large-Eddy-Simulation der Strömung auf Octree-basierten adaptiven Rechengittern.

Um ein realistisches Simulationsergebnis der vorliegenden Strömung zu erzielen, muss am Einlass des Rechengitters Turbulenz eingebracht werden. Ziel der studentischen Arbeit ist die Implementierung geeigneter Modelle zur Generierung einer solchen synthetischen Turbulenz in den institutseigenen Strömungslöser TurboSim  (basiert auf C++). Gegebenenfalls sind die Modelle an die spezifischen Strömungsverhältnisse in Turbomaschinen anzupassen beziehungsweise weiterzuentwickeln.

Der Beginn der Arbeit ist jederzeit möglich. Voraussetzung sind Kenntnisse einer beliebigen Programmiersprache (C++, Python, Fortran, Java, etc.). Der Arbeitsumfang wird der Form der studentischen Arbeit (Praktikum, BA, MA, Diplom) angepasst. 

Ansprechpartner/in: Dr.-Ing. Silvio Tschisgale