Prof. Dr. sc. Volker Ritter
Professur für Technische Gebäudeausrüstung
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Übersicht zu Forschungsthemen
EnOB: LezBAU, Lebenszyklus-Bilanzierung in frühen Bauplanungsphasen zur Analyse von Umweltauswirkungen
Im Forschungsprojekt wird ein praxisgerechtes Tool für die Lebenszyklusbilanzierung für die frühen Planungsphasen bei Gebäuden entwickelt. Neben dem Tool selbst werden umfangreiche, bisher nicht verfügbare Kataloge mit Beispielgebäuden (Bestand, Neubauten sowie Wohn- und Nichtwohngebäude), Konstruktionen und Anlagentechniken erarbeitet. Außerdem wird ein Schätzverfahren entwickelt, das eine Skalierung der Beispielgebäude auf den konkreten Anwendungsfall erlaubt. Mit der Entwicklung von vereinfachten Bauteilkatalogen und die Integration in ein vereinfachtes Werkzeug, werden wichtige Grundlagen für die Erstellung von Szenarien von Gebäudebeständen geschaffen. Bestehende Klassifizierungen für Gebäude im Lebenszyklus werden vor dem Hintergrund der Klimaschutzziele mit dem Tool getestet. Für die Anwendung der Bilanzierung bei der energetischen Modernisierung werden bereits existierende Berechnungsverfahren für die Bilanzierung von Gebäudeneubauten weiterentwickelt.
Das Projekt findet mit den Partnern Institut Wohnen und Umwelt (IWU) und Deutsche Umwelt Hilfe (DUH) statt.
Teilprojektleiter: Prof. Dr. sc. Volker Ritter
Projektlaufzeit: 2023-2025
Fördermittelgeber: BMWK
Förderkennzeichen: FKZ 03EN1074C
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Vorhabenstitet: Untersuchung zur Verschiebung der GEG-Bilanzgrenzen zur Einbeziehung weiterer Energieanteile in der Betriebsphase von Gebäuden
Projektleiter: Prof. Dr. sc. Volker Ritter
Projektlaufzeit: 2021-2023
Fördermittelgeber: BBSR
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Vorhaben
Aufgrund von Klimaveränderungen und einer starken wirtschaftlichen Entwicklung in vielen Teilen der Welt stieg der Bedarf an Gebäudekühlung in den letzten Jahren stark an. Üblicherweise kommen zur Kühlung konventionelle aktive Kompressionskältemaschinen zum Einsatz, die mit Hilfe von Kältemitteln und elektrischem Strom den Bedarf decken.
Das Forschungsvorhaben untersucht das Konzept der hybriden Kühlung, bei dem ein aktives Kühlsystem mit passiver Nachtkühlung und dadurch erzeugter Kühlkapazität kombiniert und unterstützt wird. Das Vorhaben ist speziell im Bereich von Industriehallen angesiedelt, da hier bislang keine Erkenntnisse bestehen, welche Wirkung ein solches Kühlkonzept entfalten kann.
Ziel
Ziel des Forschungsvorhabens ist es, eine allgemeine Berechnungsmethode zu entwickeln, um das Konzept der hybriden Kühlung bei Industriehallen in vereinfachter Weise vorab bestimmen zu können. Mit den Ergebnissen des Vorhabens soll gezeigt werden, dass hybride Kühlung über zwei Hebel die Treibhausgasemissionen gegenüber konventioneller aktiver Kühlung verringern kann. Einerseits durch die geringeren Mengen an nötigem Kältemittel, die selbst ein sehr hohes Treibhausgaspotential besitzen. Andererseits durch den reduzierten Strombedarf, da die Anlage mit geringerer Leistung kontinuierlicher und effizienter betrieben werden kann.
Vorgehen und Methodik
Als Methodik ist eine quantitative Untersuchung mit Experimenten im realen Umfeld geplant. Sie ermöglicht es, eine Simulation mit einem Computermodell zur hybriden Kühlung zu validieren. Für die Experimente sind Messungen zur Bestimmung des Kühlpotenzials der Nachtkühlung in einer Industriehalle, dem sog. ATZ der DAW SE in Ober-Ramstadt, unter realen Bedingungen geplant. Die Messtechnik, Sensoren und Software werden durch die IWU GmbH bereitgestellt.
Folgende Szenarien sollen untersucht werden, wobei das erste Szenario als Referenz dient:
- Natürliche Abkühlung des Gebäudes ohne Nachtlüftung.
- Nachtkühlung mit natürlicher Konvektion durch Fensteröffnung.
- Nachtkühlung mit erzwungener Konvektion durch Ventilatoren.
Bei den Experimenten werden die durch die Sensoren erfassten Daten – Raumlufttemperatur und relative Luftfeuchtigkeit – ausgewertet. Die Außenraumkonditionen – Temperatur, Feuchtigkeit, Windrichtung und -geschwindigkeit – werden mittels einer vor Ort installierten Wetterstation mit aufgezeichnet und für die Auswertung berücksichtigt.
Laufzeit
April 2020 bis März 2021.
Externe Partner
DAW SE, Ober-Ramstadt.
IWU GmbH, Darmstadt.
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Übersicht zu möglichen Bachelorarbeiten
Hier erhalten Sie eine Übersicht über mögliche Themen zu Bachelor-Arbeiten. Manche Aufgaben lassen sich auch als Praktikumsaufgabe oder im Rahmen eines Werkstudiums absolvieren.
Aktuelle Situation:
Bei den Phasen der adiabaten Kühlung werden große Mengen an Wasser ungenutzt auf die Register versprüht.
Wissenschaftliche Fragestellung
Sind Wasser- / Energieeinsparungen möglich? Sind Alternativen im Umgang mit dem Wasser möglich?
Arbeitsschritte
Bestandsaufnahme
Analyse und Modellauswertung
Interpretation der Modellergebnisse
Mögliche Erweiterung:
Umsetzung und Messungen
Aktuelle Situation
Der hohe Heizenergiebedarf im Haupthaus legt eine Optimierung des bestehenden Lüftungskonzeptes nahe. (Nur mechanische Abluft, Zuluft strömt über Fassadenklappen in die Büros, keine WRG)
Wissenschaftliche Fragestellung
Sind Energieeinsparungen / Betriebsoptimierungen durch verbesserte Regelung oder ein geändertes Lüftungskonzept möglich?
Arbeitsschritte
Bestandsaufnahme, Analyse und Modellauswertung, Modellauswertung hinsichtlich Betriebszeiten
Interpretation der Modellergebnisse
Aktuelle Situation
Die Wärme- und Kälteversorgung der aktuell eingesetzten RLT-Anlagen erfolgt mittels zentraler Erzeugungsanlagen. Anhand der Bürolüftungsanlage des Gebäudes Nordarkade ist exemplarisch zu untersuchen inwieweit der Einsatz dezentraler, integrierter Wärme- und Kälteerzeugung mittels Wärmepumpen möglich, am Markt verfügbar und wirtschaftlich ist.
Wissenschaftliche Fragestellung
Sind weitere Energieeinsparungen / Betriebsoptimierungen durch dezentrale RLT mit integrierter Wärme- und Kälteerzeugung möglich? (Bsp. Hersteller robatherm)
Arbeitsschritte
Bestandsaufnahme, Analyse und Modellauswertung
Interpretation der Modellergebnisse
Aktuelle Situation
Die Ansaugung der Außenluft erfolgt über einen Erdkanal
Wissenschaftliche Fragestellung
Inwieweit ist der Erdkanal ohne Bypass/Umfahrung aktuell und in naher Zukunft noch sinnvoll? Wie könnten ggf. Alternativen aussehen?
Arbeitsschritte
Bestandsaufnahme, Analyse und Modellauswertung hinsichtlich Betriebszeiten
Interpretation der Modellergebnisse
Aktuelle Situation
Die installierten Wärmepumpen erreichen im Heizbetrieb zu häufig kritische Temperaturen und es erfolgt die Störabschaltung (Hochdruck).
Wissenschaftliche Fragestellung
Wodurch könnte die Störung vermieden werden?
Arbeitsschritte
Bestandsaufnahme, Analyse und Modellauswertung hinsichtlich Betriebszeiten
Interpretation der Modellergebnisse
Aktuelle Situation
Die Flurbeleuchtung der Gebäude wird mittels Bewegungsmeldern Ein- und über ein Zeitglied ausgeschaltet. Die Schaltung erfolgt helligkeitsunabhängig in Schaltgruppen mit mehreren Leuchten.
Wissenschaftliche Fragestellung
Wie kann eine optimierte Flurbeleuchtung auf dem bestehenden System aufgebaut werden? Wie sähe ggf. eine optimierte Neuinstallation aus?
Arbeitsschritte
Bestandsaufnahme, Analyse und Modellauswertung hinsichtlich Betriebszeiten
Interpretation der Modellergebnisse
Aktuell schreibe ich ein Buch zum Thema Prüfungsaufgaben in der Gebäudetechnik, dass 2023/24 veröffentlicht wird.