Softwaregestütze Analytik und Prozessanalyse
Matlab®
Matlab (Matrix Laboratory) ist „eine höhere Programmiersprache und interaktive Umgebung für numerische Berechnungen, Visualisierung und Programmierung“ und wird von der Firma MathWorks entwickelt und vertrieben. An der RWTH Aachen steht sie dank der Campuslizenz allen Mitarbeitern und Studierenden für den akademischen Einsatz zur freien Verfügung.
Die Stärken der Sprache liegen in der Verarbeitung großer Datenmengen, insbesondere in Form von Vektoren und Matrizen. Auf Grund der hohen Leistungsfähigkeit, flexiblen Anwendungsmöglichkeiten und guten Verfügbarkeit wird Matlab in nahezu allen Forschungsbereichen des Lehrstuhls für Wärme- und Stoffübertragung zur Auswertung von experimentellen und numerischen Versuchsdaten und Modellierung eingesetzt.
EBSILON®Professional
Die Softwareplattform EBSILON®Professional der Firma STEAG Energy Services GmbH dient der Simulation von thermodynamischen Kreisprozessen und damit der Anlagenplanung, auslegung, -analyse und –optimierung. Mit seiner grafischen Oberfläche können thermische Prozesse aus einer vielfältigen Komponentendatenbank anschaulich zusammengesetzt und schließlich berechnet werden. Die Stärken der Software liegen einerseits in der übersichtlichen Oberfläche, andererseits lassen sich die Komponenten indivuell für den jeweiligen Anwendungsfall anpassen. Zudem steht mit REFPROP eine umfassende und anerkannte Datenbank für Stoffwerte einer Vielzahl von Arbeitsfluiden zur Verfügung.
EBSILON wird am Lehrstuhl für Wärme- und Stoffübertragung bereits seit vielen Jahren eingesetzt, um Prozesskreisläufe für die Lehre, Forschung und externe Aufträge zu simulieren, zu optimieren und auszuwerten. Insbesondere liegt der Fokus dabei auf solarthermischen und geothermischen Konzepten, Prozessen mit thermischen Speichern, der Analyse von Organic-Rankine Prozessen (ORC) sowie Einzelprojekten.
IDA-ICE®
Die thermisch-energetische Gebäudesimulation (Am Lehrstuhl sind die Berechnungsprogramme TAS® der Firma Environmental Design Solutions Limited, UK und IDA-ICE® der Firma EQUA Solutions AG, Schweiz vorhanden) berechnet detailliert das instationäre, thermische Verhalten von Gebäuden und Anlagen unter Berücksichtigung von Speichereffekten (Baukörper) und zeitlich veränderlichen Randbedingungen (stündliche Wetterdaten und stündliche innere Wärmelasten wie Personen, Beleuchtung und Geräte). Es wird für den jeweiligen Untersuchungszeitraum für jede Stunde der Heiz- oder Kühlenergiebedarf bzw. die auftretenden Temperaturen der Raumluft und der raumumschließenden Oberflächen ermittelt. Die Ausrichtung des Gebäudes, die Eigenverschattung und die Verschattung durch Umgebungsbebauung wird dabei berücksichtigt.
Für die Simulation wird ein Gebäude in Bereiche ähnlichen thermischen Verhaltens unterteilt, d.h. Räume mit z.B. gleicher Orientierung und Nutzung können zu sogenannten Zonen zusammengefasst werden. Der Zusammenhang aller Wärmeströme innerhalb eines Gebäudes bzw. eines Gebäudebereichs (Zone) wird für jeden Zeitschritt über ein numerisches Gittermodell hergestellt. Jedes Bauteil (z. B. Fenster, Wände etc.) der einzelnen Räume sowie der jeweilige Luftraum repräsentieren dabei einen einzelnen Berechnungspunkt in diesem Gitter.
Die Gebäudesimulation gewährleistet somit eine hohe zeitliche Auflösung der Ergebnisse bei eingeschränkter örtlicher Auflösung.