UNIVERSITÄT STUTTGART INSTITUT FÜR THERMODYNAMIK UND WÄRMETECHNIK Kommissarischer Leiter: Apl. Prof. Dr.-Ing. Klaus Spindler Ausschreibung: Studien- oder Masterarbeit Entwicklung eines analytischen Modells und eines Parameteridentifikationsverfahrens für außenaufgestellte thermische Energiespeicher Solarthermische Anlagen zur Trinkwassererwärmung und Heizungsunterstützung sind in Deutschland seit längerem am Markt etabliert. Zum weiteren Ausbau des Anteils der thermischen Solartechnik an der regenerativen Wärmebereitstellung ist u.a. eine deutliche Erhöhung der solaren Deckungsanteile von heute ca. 10 bis 30 Prozent des Gesamtwärmebedarfs von Gebäuden in Neubauten sowie bei Renovierungen des Bestands notwendig. Langfristige Zielsetzung ist dabei das „SolarAktivHaus“, welches seinen Wärmebedarf weitgehend vollständig durch Solarthermie decken kann. Für derartige Gebäude sind großvolumige, hocheffiziente und gleichzeitig kostengünstige thermische Energiespeicher unabdingbar. Insbesondere die verlustarme Speicherung von thermischer Energie zur Raumheizung über mehrere Monate ist in diesem Zusammenhang ein vielversprechender Ansatz. Jedoch ist die Aufstellung von großvolumigen thermischen Energiespeichern innerhalb der Gebäudehülle mit diversen Schwierigkeiten und Nachteilen, wie z.B. dem erhöhten Bedarf an umbautem Raum, verbunden, weshalb vermehrt thermische Energiespeicher zur Außenaufstellung entwickelt und erprobt werden. Das Ziel dieser Arbeit ist es, ein eindimensionales, dynamisches Modell für einen außenaufgestellten Warmwasserspeicher in MATLAB zu entwickeln. Dieses Modell soll alle relevanten Einflussgrößen für die thermische Charakterisierung des Warmwasserspeichers berücksichtigen. Darüber hinaus soll ein Parameteridentifikationsverfahren zur Bestimmung der Modellparameter in MATLAB implementiert werden. Zur Bearbeitung dieser Studien- bzw. Masterarbeit werden folgende Schritte empfohlen:       Studium von Warmwasserspeichern hinsichtlich ihrer Funktionsweise in solarthermischen Anwendungen, der dort auftretenden Wärmetransportphänomene und typischer Modellierungsansätze anhand geeigneter Grundlagenliteratur. Entwicklung eines eindimensionalen Warmwasserspeichermodells auf Basis eines gekoppelten Gleichungssystems (inklusive Parameteridentifikationsverfahren). Umsetzung des entwickelten Modells bzw. Parameteridentifikationsverfahrens in der Programmierumgebung MATLAB. Durchführung des Parameteridentifikationsverfahrens und Validierung des Modells mit Messdaten eines vorhandenen Versuchsspeichers. Ggf. Durchführung eines strukturierten Vergleichs gradientenbasierter und gradientenloser Optimierungsalgorithmen des Parameteridentifikationsverfahrens. Erstellung einer vollständigen Dokumentation der Programmierung und eines Abschlussberichts. Folgenden Literaturempfehlungen werden gegeben: Duffie J., Beckman W. (2006): Solar Engineering of Thermal Processes (Third Edition). John Wiley & Sons, Inc. New Jersey. ISBN-10: 0-471-69867-9. Drück H. (2006): Mathematische Modellierung und experimentelle Prüfung von Warmwasserspeichern für Solaranlagen. Dissertation. Universität Stuttgart. Shaker Verlag (Aachen), ISBN 978-3-8322-6215-0. Cruickshank C.A., Harrison S.J. (2010): Heat loss characteristics for a typical solar domestic hot water storage. Energy and Building 42 (2010) 1703-1710. _________________________________________________________________________ Betreuer: Markus Gerschitzka, M.Sc. Tel.-Nr.: 0711/ 685-63628 E-Mail: [email protected] Voraussetzung: Erfolgreicher Abschluss der Vorlesung Grundlagen der Wärmeübertragung oder Solarthermie I am Lehrstuhl für Thermodynamik und Wärmetechnik (ITW) der Universität Stuttgart Programmierkenntnisse in MATLAB Arbeitsbeginn: sofort bzw. nach Rücksprache _________________________________________________________________________