Fachgebiet Bauphysik

Themen für Abschlussarbeiten

Am Fachgebiet Bauphysik / Energetische Gebäudeoptimierung können Studien-, Bachelor- und Masterarbeiten unter anderem in den Themenbereichen Bau- und Raumakustik, thermische Bauphysik, (energetische) Bilanzierung von Gebäuden und thermische Behaglichkeit durchgeführt werden.

Generell gibt es Themen, welche den Fokus stärker im experimentellen Bereich haben und Themen, welche hauptsächlich theoretische Betrachtungen umfassen. Meistens handelt es sich um eine sinnvolle Kombination beider Ansätze, aber die Anteile an experimentellen / theoretischen Arbeiten können oft individuell zugeschnitten werden.

Die unten aufgeführten Arbeiten sind Beispiele für Themen, welche angeboten werden können. Manchmal sind interessante Themen bereits vergeben, dann können inhaltlich verwandte Themen gefunden werden. Auch Themen, welche von Studierenden vorgeschlagen werden, können bei gegebener Ausstattung und Kapazitäten bearbeitet werden.

Wenn Sie an einem Thema interessiert sind, wenden Sie sich bitte an den als Kontakt aufgeführten Mitarbeiter.

Energiebedarf von Gebäuden / Thermische Behaglichkeit

Studienprojekt/Bachelorarbeit

Betreuung: Fachgebiet Bauphysik / Energetische Gebäudeoptimierung

Kontakt: Tim.Schoendube(at)bauing.uni-kl.de

 

Entsprechend der Europäischen Gebäuderichtlinie waren die Mitgliedstaaten der Europäischen Union dazu verpflichtet auf Basis von Kostenoptimalitätsberechnungen einen nationalen Niedrigstenergiegebäudestandard festzulegen. Als Antwort auf diese EU-Forderung hat der Bund mit dem Gebäudeenergiegesetz (kurz GEG) den deutschen Niedrigstenergiegebäudestandard für zu errichtende Gebäude definiert und zum 01. November 2020 gesetzlich eingeführt. Gemäß § 9 des GEG bedarf es im Jahr 2023 u.a. einer Überprüfung der Wirtschaftlichkeit der GEG-Anforderungen.

Zur Vorbereitung dieser Kostenoptimalitätsprüfung des deutschen Niedrigstenergiegebäudestandards sind im Rahmen eines Studienprojektes oder einer Bachelorarbeit Kostendaten für die Bewertung der Kostenoptimalität von energetischen Gebäudeanforderungen in Deutschland zusammenzustellen.

Dabei sind zum einen Kostenansätze für Maßnahmen zur Begrenzung der Wärmeverluste über die Gebäudehülle zusammenzutragen. Zum anderen sind Kosteninformationen für Baupraxis relevante Komponenten der technischen Gebäudeausrüstung zu recherchieren und zu erarbeiten.

Die Kostenansätze sind so zusammenzustellen, dass sie für eine mögliche Weiterführung der Wirtschaftlichkeitsberechnungen des Zukunft-Bau-Forschungsprojektes "Niedrigstenergiegebäude – Entwicklung eines Standards und einer Berechnungsmethode für die Gebäudeenergieeffizienz" (bearbeitet vom Fachgebiet Bauphysik / Energetische Gebäudeoptimierung der TUK) geeignet sind.

 

Studienprojekt

Betreuung:

Fachgebiet Bauphysik/ Energetische Gebäudeoptimierung

Kontakt: jonas.krohn(at)bauing.uni-kl.de

 

Im Rahmen des KMU-innovativ Forschungsprojekts „Flexibles Wärmespeicher und Verteilungssystem zur autarken Beheizung und Kühlung von Gebäuden – FlexSpeicher“ ist zur Untersuchung der Eignung von PCM Materialien zur geplanten Verwendung im Gebäudegesamtsystem vorgesehen, vorab ausgewählte Materialien messtechnisch zu untersuchen. Hierzu wurde im fachgebietseigenen Labor ein Versuchsaufbau konzipiert, an dem bereits verschiedene Messungen durchgeführt wurden.

Im Rahmen des Studienprojekts soll der/die Studierende eigenständig ein passendes Messkonzept zur Überprüfung und Bewertung solcher Materialien entwickeln sowie das bestehende Konzept analysieren. Darüber hinaus sind bereits erzeugt Messdaten zu verschiedenen PCM zu untersuchen und auszuwerten, um anschließend die Eignung zur geplanten Verwendung der Speicher bewerten zu können. Vorab ist sich zur Funktionsweise und Verwendung von PCM zu informieren sowie eine Produktrecherche durchzuführen, um sich mit den Eigenschaften und Besonderheiten der Materialien vertraut zu machen. Der Fokus liegt auch dabei auf der Verwendung der Materialien zur Gebäudetemperierung.

Masterarbeit/Studienarbeit

Betreuung:

Fachgebiet Bauphysik/ Energetische Gebäudeoptimierung

Kontakt: jonas.krohn(at)bauing.uni-kl.de

 

Im Rahmen des KMU-innovativ Forschungsprojekts „Flexibles Wärmespeicher und Verteilungssystem zur autarken Beheizung und Kühlung von Gebäuden – FlexSpeicher“ ist zur Bewertung der Energieeffizienz vorgesehen, das zu entwickelnde Gesamtsystem zusammen mit den untersuchten PCM-Speichern im Zusammenspiel zu untersuchen.

Um dabei die Funktionsweise der PCM-Speicher möglichst realitätsnah abbilden zu können, ist es erforderlich die Be- und Entladung der Speicher sowie deren Wärmeverluste über die im Labor gemessenen Daten in MATLAB zu erfassen. Die Ergebnisse sollen anschließend über die Software Umgebung BCVTB zur stundenweisen Berechnung der Energieströme mit dem thermischen Gebäudesimulationsprogramm TRNSYS verknüpfen werden. Ziel der Arbeit ist es die Funktionsweise der Speicher bestmöglich abzubilden, um anschließend eine Bewertung vornehmen zu können.

Studienarbeit

Betreuung:

Fachgebiet Bauphysik/ Energetische Gebäudeoptimierung

Kontakt: tobias.blum(at)bauing.uni-kl.de

 

Neben den energetischen Bilanzierungen und den damit verbundenen finanziellen und ökologischen Aspekten spielt im Gebäude vor allem das Wohlbefinden der darin anwesenden Personen eine wichtige Rolle. Dabei muss neben ausreichender Kühlung im Sommer und ausreichender Heizung im Winter die thermische Behaglichkeit der Nutzer sichergestellt werden. Hierfür ist die Klimatisierung des Gebäudes / des Raums entscheidend.

Als Teil eines Forschungsprojekts zur Entwicklung eines thermoelektrischen Heiz- und Kühlsystems gilt es, im Rahmen der Studienarbeit dieses neue System bezüglich dessen Behaglichkeit zu untersuchen.

Studienarbeit

Betreuung:

Fachgebiet Bauphysik/ Energetische Gebäudeoptimierung

Kontakt: tobias.blum(at)bauing.uni-kl.de

 

Zur Erreichung der ehrgeizigen Klimaschutzziele der EU und mit Blick auf die Herausforderung der Treibhausgasneutralität werden neuartige Systeme zur Heizung und Kühlung von Gebäuden benötigt.  Ferner sind Veränderungen des Außenklimas aufgrund des Klimawandels zu berücksichtigen. Sogenannte Peltier-Elemente sind kleine, elektrothermische Wärmepumpen, die je nach Stromfluss sowohl zur Kühlung als auch zur Heizung eines Raums eingesetzt werden können. Die Leistungsfähigkeit dieser Peltier-Elemente hängt jedoch stark von gewissen konstruktiven Randbedingungen ab.

Als Teil eines Forschungsprojekts zur Entwicklung eines thermoelektrischen Heiz- und Kühlsystems gilt es, im Rahmen der Studienarbeit den Einfluss der thermischen Randbedingungen auf die Funktionalität der Peltier-Elemente experimentell zu untersuchen.

Studienarbeit

Betreuung:

Fachgebiet Bauphysik/ Energetische Gebäudeoptimierung

Kontakt: jonas.krohn(at)bauing.uni-kl.de

 

Im Rahmen des KMU-innovativ Projektes „Flexibles Wärmespeicher- und Verteilungssystem zur autarken Beheizung und Kühlung von Gebäuden - FlexSpeicher“ ist eine Simulation eines Gebäudegesamtsystems vorgesehen, um die Funktionsweise und Effizienz im Zusammenspiel verschiedener Wärmegewinnungs-, Wärmespeicherungs- und Wärmeverteilungstechnologien zu untersuchen.

Im Zuge dieser Arbeit soll mit Hilfe des thermischen Simulationsprogramms TRNSYS ein Teilbereich des geplanten Gebäudegesamtsystems simulationstechnisch untersucht werden. Hierzu sind über das Programm die verschiedenen Technologien zu erfassen und die Wärmeeinträge, die Wärmeverteilung sowie die Wärmeabgabe zwischen den einzelnen Komponenten darzustellen und zu analysieren sowie erforderliche Randbedingungen für einen möglichst autarken Betrieb herauszuarbeiten. Vorab ist sich zu den vorgesehenen Technologien zu informieren sowie sich mit dem Programm TRNSYS vertraut zu machen.

Masterarbeit

Betreuung:

Fachgebiet Bauphysik/ Energetische Gebäudeoptimierung

Kontakt: jonas.krohn(at)bauing.uni-kl.de

 

Die thermische Behaglichkeit im Sommer gewinnt in Gebäuden immer mehr an Bedeutung. Zurückzuführen ist diese Entwicklung unter anderem auf den voranschreitenden Klimawandel. Die thermische Behaglichkeit ist von mehreren Einflussfaktoren abhängig, die sich in physiologische, intermediäre und physikalische Bedingungen unterteilen lassen.

Im Zuge dieser Masterarbeit soll mit Hilfe des Simulationsprogramms TRNSYS eine Gebäudesimulation zu einem bestehenden Wohngebäude durchgeführt werden, die anschließend anhand von Vor-Ort aufgenommenen Messdaten validiert werden soll. Ziel der Arbeit ist es, anhand der validierten Simulation die thermische Behaglichkeit im Sommer bei unterschiedlichen Bauweisen zu analysieren und zu bewerten. Vorab ist zu recherchieren welche Regelwerke und Verfahren zur Bestimmung der thermischen Behaglichkeit in Gebäuden existieren, welche Einflussfaktoren dabei berücksichtigt werden müssen, wie diese gemessen werden und wie hier die Bewertung erfolgt. Der Fokus der Arbeit soll dabei auf dem Vergleich der Simulationsergebnisse der unterschiedlichen Bauweisen liegen.

Masterarbeit/Studienarbeit/Bachelorarbeit

Betreuung:

Fachgebiet Bauphysik/ Energetische Gebäudeoptimierung

Kontakt: Markus.hofmann@bauing.uni-kl.de

 

In Fitnesstudios ist die Qualität der Raumluft für den Trainingserfolg der Nutzer, aber auch aus hygienischen Gesichtspunkten von besonderer Bedeutung. Im Unifit auf dem Gelände der TU Kaiserslautern werden daher seid längerem raumklimatische Messungen durchgeführt. Neben den für Fitnesstudios üblichen Belastungen des Raumklimas durch die Nutzer, haben im Falle des Unifit auch die manuell zu öffnenden Fenster sowie die Lüftungsanlage großen Einfluss auf das Raumklima.

Im Rahmen einer studentischen Arbeit sollen die bisher gewonnenen Messwerte des Raumklimas aufbereitet und ausgewertet werden. Im Falle einer Master- oder Studienarbeit ist zudem das Erstellen von thermischen Simulationen mit dem Programm TRNSYS vorgesehen.

Akustik

Masterarbeit / Studienarbeit / Bachelorarbeit

Betreuung:

Fachgebiet Bauphysik/ Energetische Gebäudeoptimierung

Kontakt: michael.flieger(at)bauing.uni-kl.de

Die Sprachverständlichkeit innerhalb eines Raumes hängt von dessen Nachhallzeit und der Schallausbreitung ab. Je nach Raumgeometrie, Möblierung und Ort der Schallerzeugung stellt sich daher in jedem Raum ein individuelles Schallfeld ein.

Ziel der Arbeit ist es unterschiedliche Schallfelder durch Messungen sowie durch Simulationen zu erfassen und zu bewerten. Zunächst ist es daher erforderlich die Schallfelder verschiedener Räume durch Messungen zu untersuchen. Danach sollen die Räume mit der Software CadnaR simuliert werden. Die Ergebnisse aus Messung und Simulation sind miteinander zu vergleichen, um eine Bewertung vornehmen zu können. Abschließend sollen mittels der Simulationssoftware Verbesserungsmöglichkeiten für die Raumakustik bestimmt und diskutiert werden.

Masterarbeit / Studienarbeit / Bachelorarbeit

Betreuung:

Fachgebiet Bauphysik/ Energetische Gebäudeoptimierung

Kontakt: michael.flieger(at)bauing.uni-kl.de, m.hofmann@bauing.uni-kl.de

Auch in modernen Werkhallen herrscht häufig ein hoher Geräuschpegel. Insbesondere der Einsatz von Maschinen führt meist zu Dauerschallpegeln, die weit über den in Deutschland zulässigen Höchstwerten liegen. Vielerorts ist daher das Tragen eines Gehörschutzes aus gesundheitlichen Gründen unerlässlich. Im Rahmen eines Forschungsprojektes ist geplant die Lärmbelastung in Werkhallen zu senken und dadurch das Arbeitsumfeld zu verbessern, sodass gesundheitliche Langzeitschäden vermieden werden können.

Ziel der Arbeit ist es mit der Simulationssoftware CadnaR eine Werkhalle nachzubilden und unterschiedliche Arbeitssituationen zu simulieren. Unter anderem soll eine umfassende Parameteranalyse zur Positionierung von Maschinen durchgeführt werden. In diesem Zusammenhang soll insbesondere untersucht werden, wie sich der Betrieb einer Maschine auf die anderen Arbeitsplätze in der Werkhalle auswirkt.

Masterarbeit / Studienarbeit / Bachelorarbeit

Betreuung:

Fachgebiet Bauphysik/ Energetische Gebäudeoptimierung

Kontakt: michael.flieger(at)bauing.uni-kl.de

Leichtbauwände eignen sich insbesondere als innenliegende Trennwände. Hohe und mittlere Frequenzbereiche werden sehr gut gedämmt. Allerdings sind die Schalldämm-Maße für tiefe Frequenzen in der Regel deutlich geringer. Im Rahmen eines Forschungsprojektes werden unterschiedliche Konstruktionsweisen für Leichtbauwände im Akustiklabor getestet und eine umfangreiche Parameteranalyse durchgeführt, sodass auch für tiefe Frequenzen eine Bauweise mit guter Schalldämmung entwickelt werden kann.

Ziel der Arbeit ist es die Messungen im Prüfstand unterstützend zu begleiten und auszuwerten. Parallel sollen die Schalldämm-Maße der getesteten Wandkonstruktionen mit der Software INSUL simuliert werden. Abschließend sind Vergleiche zwischen den Messungen und Simulationen durchzuführen, um eine Bewertung der Vor- und Nachteile jeder Konstruktionsart erstellen zu können.

Studienarbeit / Bachelorarbeit

Betreuung:

Fachgebiet Bauphysik/ Energetische Gebäudeoptimierung

Kontakt: michael.flieger(at)bauing.uni-kl.de

In Deutschland werden zunehmend mehr Wohnhäuser energetisch saniert. Für die Beheizung und Aufbereitung von Warmwasser kommen insbesondere bei Niedrigenergiehäusern oftmals Luft-Wärmepumpen zum Einsatz. Diese Luft-Wärmepumpen stehen meist außerhalb des Gebäudes und erhöhen den Grundgeräuschpegel in der näheren Umgebung teilweise stark.

Ziel der Arbeit ist es Verbesserungen für die Aufstellung von Luft-Wärmepumpen zu entwickeln. Hierfür sollen mit der Software SoundPLAN verschiedene Simulationen zur Schallausbreitung von Luft-Wärmepumpen in einem Wohnviertel durchgeführt werden. Durch diese detaillierte Schallkartierungen sollen insbesondere die Frequenzen ermittelt werden, welche als besonders störend empfunden werden. Auch soll untersucht werden, welche baulichen Gegenmaßnahmen ergriffen werden können.

Masterarbeit / Studienarbeit / Bachelorarbeit

Betreuung:

Fachgebiet Bauphysik/ Energetische Gebäudeoptimierung

Kontakt: michael.flieger(at)bauing.uni-kl.de

Sowohl in der Bau- als auch in der Raumakustik werden Materialien mit einem hohen Schallabsorptionsgrad benötigt. Das Schallabsorptionsverhalten eines Materials kann durch Untersuchungen von Proben (circa 5cm Durchmesser) im Labor bestimmt werden. Eine mögliche Untersuchungsmethode stellt das sogenannte Kundt´sche Rohr dar, in dem Proben von circa 7 cm Durchmesser untersucht werden können. Für eine größere Studienarbeit oder Masterarbeit sind zusätzliche experimentelle Messungen an größeren Proben im Hallraum des Fachgebietes vorgesehen.

Im Zuge der Arbeit soll das Schallabsorptionsverhalten verschiedener Materialproben im Kundt´schen Rohr untersucht werden. Anschließend sind die erzielten Ergebnisse zu bewerten und miteinander zu vergleichen.

Masterarbeit / Studienarbeit

Betreuung:

Fachgebiet Bauphysik/ Energetische Gebäudeoptimierung

Kontakt: michael.flieger(at)bauing.uni-kl.de, m.hofmann@bauing.uni-kl.de

Für die Durchführung von Messungen in akustischen Prüfräumen müssen die Schallfelder in den Prüfständen spezifische Eigenschaften aufweisen. Die Schallfeldanalyse hat sich als geeignetes Werkzeug zur Kontrolle dieser Eigenschaften erwiesen.

Ziel der Arbeit ist es Schallmessungen in den akustischen Prüfräumen der TU Kaiserslautern durchzuführen und eine Schallfeldanalyse auszuarbeiten. Anschließend sollen, sofern notwendig, Verbesserungsmöglichkeiten vorgeschlagen und diskutiert werden. Aufgrund der Messdurchführung ist die Arbeit besonders gut für ein 2-Personenteam geeignet. Diese Arbeit richtet sich insbesondere an Studierende, welche die Vorlesung Bau- und Raumakustik bereits besucht haben.

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