Schlierenverfahren zur Visualisierung von Raumluftströmungen
Seit Jahren forschen Wissenschaftler der Fakultät Bauingenieurwesen sowie der Fakultät Architektur und Urbanistik, an energieeffizienten Lösungen zur Verbesserung des Raumklimas. Ab 2017 soll ein neues Verfahren eingesetzt werden, dass die Messgenauigkeit der Forschungsergebnisse im Bereich Raumklimatisierung erhöht. Das Thüringer Ministerium für Wirtschaft, Wissenschaft und Digitale Gesellschaft (TMWWDG) unterstützt das Forschungsvorhaben und stellt die notwendigen finanziellen Mittel bereit.
Durch den erhöhten Lebensstandard sind die Erwartungen an den Komfort von Wohn- und Arbeitsräumen gestiegen, wodurch Gebäudeklimatisierung auch in gemäßigten Klimazonen zunehmend an Bedeutung gewinnt. Damit einhergehend erhöht sich der Energiebedarf, was die Erforschung und Entwicklung neuer, energiesparender Methoden, Bauteile und Betriebsweisen in den Fokus rückt.
Gemeinsam mit einem Team aus Wissenschaftlern erforscht Prof. Dr.-Ing. Conrad Völker, Leiter der Professur Bauphysik, welche Faktoren das Raumklima, und damit unser Wohlbefinden, beeinflussen. Kern der Untersuchungen ist die Simulation unterschiedlichster Klimaverhältnisse in einem abgeschlossenen, mit Sensorik ausgestattetem Raum, der sogenannten Klimakammer. Mithilfe des Manikins »Feelix« (von engl. »feel«, fühlen), einem thermischen Modell mit unter der Oberfläche verlaufenden Heizdrähten, simulieren die Forscher eine dem Menschen ähnliche Hauttemperatur und prüfen, wie sich diese bei wechselnder Raumklimatisierung verändert. Mit den zusätzlichen Mitteln des TMWWDG werden, ergänzend zu diesem bestehendem System, neue Geräte angeschafft, wodurch die Anwendung des sogenannten Schlierenverfahrens ermöglicht wird.
Über das Schlierenverfahren
Das Schlierenverfahren ist eine Methode zur Visualisierung und Messung von Raumluftströmungen. Bei diesem Verfahren werden Schwankungen des Brechungsindexes der Luft visualisiert, wodurch beispielsweise thermische Konvektionsbewegungen sichtbar gemacht werden können. Im Wesentlichen besteht das System aus einem Spiegel mit der Präzision eines astronomischen Teleskops, einer Lichtquelle sowie einer hochauflösenden Kamera.
Die Professur Bauphysik beschäftigt sich seit einiger Zeit mit Schlieren- und Schattenverfahren. Um die Anwendbarkeit des Verfahrens für die Erforschung der Raumklimatisierung zu prüfen, reisten M.Sc. Thomas Möller und Masterstudent Luca Noll vorab nach Singapur und in die USA zu den beiden weltweit einzigen Hochschulen, welche derzeit über Großschlieren-Systeme verfügen. »Mit dem Schlierenspiegel wird unsere Klimakammer, die mit dem thermischen Manikin Feelix und umfangreicher Messtechnik bereits gut ausgestattet ist, weltweit einzigartig sein. Das wird uns sowohl in der grundlagen- als auch in der anwendungsorientierten Forschung im Bereich der Raumklimatisierung voranbringen. Ziel ist die Entwicklung einer Raumklimatisierung, die gleichzeitig energieeffizient und thermisch behaglich ist«, erläutert Völker.
Durch eine Kooperation mit der TU Ilmenau (Fachgebiet Strömungstechnik, Prof. Dr. Jörg Schumacher) sowie der Materialforschungs- und Prüfanstalt Weimar (MFPA, Prof. Dr.-Ing. habil. Carsten Könke) ergäben sich zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten für das Schlierenverfahren, ist Völker überzeugt.
Fördermittelgeber:
Das Projekt gehört zum Spezialisierungsfeld »Nachhaltige Energie- und Ressourcenverwendung« des Freistaates Thüringen, TMWWDG
Das diesen Ergebnissen zugrundeliegende Vorhaben wurde vom Freistaat Thüringen unter der Nummer 2015 FGI 0005 gefördert und durch Mittel der Europäischen Union im Rahmen des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) kofinanziert
Projektlaufzeit:
5/2016 - 2/2018
Ansprechpartner:
Prof. Dr.-Ing. Conrad Völker
Tel. (+49) 03643 584647
Thomas Möller
Tel. (+49) 03643 583432