@article{VoelkerMaempelKornadt, author = {V{\"o}lker, Conrad and M{\"a}mpel, Silvio and Kornadt, Oliver}, title = {Measuring the human body's micro-climate using a thermal manikin}, series = {Indoor Air}, journal = {Indoor Air}, number = {24, 6}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.3815}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20181025-38153}, pages = {567 -- 579}, abstract = {The human body is surrounded by a micro-climate which results from its convective release of heat. In this study, the air temperature and flow velocity of this micro-climate were measured in a climate chamber at various room temperatures, using a thermal manikin simulating the heat release of the human being. Different techniques (Particle Streak Tracking, thermography, anemometry, and thermistors) were used for measurement and visualization. The manikin surface temperature was adjusted to the particular indoor climate based on simulations with a thermoregulation model (UCBerkeley Thermal Comfort Model). We found that generally, the micro-climate is thinner at the lower part of the torso, but expands going up. At the head, there is a relatively thick thermal layer, which results in an ascending plume above the head. However, the micro-climate shape strongly depends not only on the body segment, but also on boundary conditions: the higher the temperature difference between the surface temperature of the manikin and the air temperature, the faster the air flow in the micro-climate. Finally, convective heat transfer coefficients strongly increase with falling room temperature, while radiative heat transfer coefficients decrease. The type of body segment strongly influences the convective heat transfer coefficient, while only minimally influencing the radiative heat transfer coefficient.}, subject = {Raumklima}, language = {en} } @article{VoelkerKornadtOstry, author = {V{\"o}lker, Conrad and Kornadt, Oliver and Ostry, Milan}, title = {Temperature reduction due to the application of phase change materials}, series = {Energy and Buildings}, journal = {Energy and Buildings}, number = {40, 5}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.3816}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20181025-38166}, pages = {937 -- 944}, abstract = {Overheating is a major problem in many modern buildings due to the utilization of lightweight constructions with low heat storing capacity. A possible answer to this problem is the emplacement of phase change materials (PCM), thereby increasing the thermal mass of a building. These materials change their state of aggregation within a defined temperature range. Useful PCM for buildings show a phase transition from solid to liquid and vice versa. The thermal mass of the materials is increased by the latent heat. A modified gypsum plaster and a salt mixture were chosen as two materials for the study of their impact on room temperature reduction. For realistic investigations, test rooms were erected where measurements were carried out under different conditions such as temporary air change, alternate internal heat gains or clouding. The experimental data was finally reproduced by dint of a mathematical model.}, subject = {Raumklima}, language = {en} } @article{VoelkerBeckmannKoehlmannetal., author = {V{\"o}lker, Conrad and Beckmann, Julia and Koehlmann, Sandra and Kornadt, Oliver}, title = {Occupant requirements in residential buildings - an empirical study and a theoretical model}, series = {Advances in Building Energy Research}, journal = {Advances in Building Energy Research}, number = {7 (1)}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.3813}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20181015-38137}, pages = {35 -- 50}, abstract = {Occupant needs with regard to residential buildings are not well known due to a lack of representative scientific studies. To improve the lack of data, a large scale study was carried out using a Post Occupancy Evaluation of 1,416 building occupants. Several criteria describing the needs of occupants were evaluated with regard to their subjective level of relevance. Additionally, we investigated the degree to which deficiencies subjectively exist, and the degree to which occupants were able to accept them. From the data obtained, a hierarchy of criteria was created. It was found that building occupants ranked the physiological needs of air quality and thermal comfort the highest. Health hazards such as mould and contaminated building materials were unacceptable for occupants, while other deficiencies were more likely to be tolerated. Occupant satisfaction was also investigated. We found that most occupants can be classified as satisfied, although some differences do exist between different populations. To explain the relationship between the constructs of what we call relevance, acceptance, deficiency and satisfaction, we then created an explanatory model. Using correlation and regression analysis, the validity of the model was then confirmed by applying the collected data. The results of the study are both relevant in shaping further research and in providing guidance on how to maximize tenant satisfaction in real estate management.}, subject = {Post Occupancy Evaluation}, language = {en} } @article{VoelkerAlsaad, author = {V{\"o}lker, Conrad and Alsaad, Hayder}, title = {Simulating the human body's microclimate using automatic coupling of CFD and an advanced thermoregulation model}, series = {Indoor Air}, volume = {2018}, journal = {Indoor Air}, number = {28, Heft 3}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.3851}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20190218-38517}, pages = {415 -- 425}, abstract = {This study aims to develop an approach to couple a computational fluid dynamics (CFD) solver to the University of California, Berkeley (UCB) thermal comfort model to accurately evaluate thermal comfort. The coupling was made using an iterative JavaScript to automatically transfer data for each individual segment of the human body back and forth between the CFD solver and the UCB model until reaching convergence defined by a stopping criterion. The location from which data are transferred to the UCB model was determined using a new approach based on the temperature difference between subsequent points on the temperature profile curve in the vicinity of the body surface. This approach was used because the microclimate surrounding the human body differs in thickness depending on the body segment and the surrounding environment. To accurately simulate the thermal environment, the numerical model was validated beforehand using experimental data collected in a climate chamber equipped with a thermal manikin. Furthermore, an example of the practical implementations of this coupling is reported in this paper through radiant floor cooling simulation cases, in which overall and local thermal sensation and comfort were investigated using the coupled UCB model.}, subject = {Numerische Str{\"o}mungssimulation}, language = {en} } @misc{Voelker2005, type = {Master Thesis}, author = {V{\"o}lker, Conrad}, title = {Untersuchungen hinsichtlich des Einflusses von PCM auf die Raumlufttemperatur}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.663}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20111215-6639}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2005}, abstract = {Das Ziel der vorliegenden Diplomarbeit war es, „Untersuchungen hinsichtlich des Einflusses von Phase Change Materials auf die Raumlufttemperatur" durchzuf{\"u}hren und anschließend die Ergebnisse auszuwerten. Dabei galt es, thermodynamische Grundlagen zu erl{\"a}utern sowie den derzeitigen Stand der Forschung darzulegen. Dies wurde umfassend bearbeitet, allerdings kann hierbei aufgrund des Umfangs und der Vielfalt im Bereich der internationalen PCM-Forschung kein Anspruch auf Vollst{\"a}ndigkeit erhoben werden. Ein Hauptteil dieser Arbeit bestand darin, den Versuchsaufbau der Referenzr{\"a}ume im Eiermann-Bau in Apolda als Grundlage f{\"u}r sp{\"a}tere Messungen detailliert zu beschreiben. Dabei wurde auf die gesamte Messanlage, die eingebrachten PCM sowie auf daraus resultierende physikalische Kenngr{\"o}ßen ausf{\"u}hrlich eingegangen. Es galt, geometrische, chemische und physikalische Einfl{\"u}sse einzusch{\"a}tzen, aber auch Schwachstellen aufzudecken, um die sp{\"a}ter folgenden Messreihen exakt auswerten zu k{\"o}nnen. Als kritisch einzusch{\"a}tzende Gr{\"o}ße fiel dabei besonders das eingebrachte Salzgemisch auf, welches hinsichtlich des Schmelz- und Kristallisationsbereiches als kaum beurteilbar auffiel. Dies konnte auch nach mehreren Untersuchungen, hier ist insbesondere die dynamische Differenzkalorimetrie zu nennen, nicht hinreichend gekl{\"a}rt werden. Basierend auf diesen Erkenntnissen wurden vergleichende Messreihen durchgef{\"u}hrt, welche durch verschiedene Luftwechselraten gestaltet wurden. Im Maximum konnte dabei im PCM-konditionierten Raum eine Reduktion der Temperatur um 6 K erreicht werden. Dabei muss allerdings ber{\"u}cksichtigt werden, dass diese Differenz gr{\"o}ßtenteils auf die thermische Masse des Salzgemischs zur{\"u}ckgef{\"u}hrt werden kann. Eine abschließende Messung ohne Salzgemisch zeigte, dass aufgrund des latenten W{\"a}rmespeicherverm{\"o}gens des PCM-Putzes lediglich eine thermische Differenz von 2 K erreicht werden kann. Hinsichtlich der Luftwechselrate ist anzumerken, dass die erwartete, vergleichsweise z{\"u}gige Ausk{\"u}hlung trotz L{\"u}ftung in der Praxis nicht nachvollzogen werden konnte. Zur Auswertung der gewonnenen Messwerte galt es, das am Lehrstuhl Bauphysik vorhandene mathematische Minimalmodell auf die am Objekt vorhandenen Randbedingungen anzupassen. Aus den Datenwolken der Atmosph{\"a}rentemperatur sowie der Globalstrahlung mussten Funktionen approximiert werden, da diese {\"a}ußeren Zw{\"a}nge einen entscheidenden Einfluss auf den Verlauf der Innenraumtemperatur aus{\"u}ben. Die Ergebnisse der Berechungen des Temperaturverlaufs k{\"o}nnen als zufrieden stellend betrachtet werden, jedoch wurde deutlich, dass ein genaues Nachstellen nicht m{\"o}glich ist. Dies ist vor allem auf die Tatsache zur{\"u}ckzuf{\"u}hren, dass das Minimalmodell lediglich eine Beschreibung der wesentlichen Prozesse mathematisch abbildet. Eine kritische Auseinandersetzung hinsichtlich allgemeiner Standpunkte als auch der Anwendbarkeit auf die Referenzr{\"a}ume wurde abschließend diskutiert.}, subject = {Latentw{\"a}rmespeicher}, language = {de} } @unpublished{VogelVoelkerBodeetal., author = {Vogel, Albert and V{\"o}lker, Conrad and Bode, Matthias and Marx, Steffen}, title = {Messung und Simulation der Erw{\"a}rmung von erm{\"u}dungsbeanspruchten Betonprobek{\"o}rpern}, series = {Bauphysik}, volume = {2020}, journal = {Bauphysik}, number = {Volume 42, Issue 2}, publisher = {John Wiley and Sons}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.4147}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20200425-41471}, pages = {86 -- 93}, abstract = {Im vorliegenden Beitrag werden Messungen und Berechnungen vorgestellt, die die Temperaturentwicklung in Betonzylindern aufgrund zyklischer Beanspruchung genau beschreiben. Die Messungen wurden in einem Versuchsstand, die Berechnungen im FEM-Programm ANSYS durchgef{\"u}hrt. Mit Hilfe der Temperaturmessungen konnten die Simulationen f{\"u}r die Temperaturentwicklung der Betonzylinder mit der verwendeten Betonrezeptur validiert werden. Die Untersuchungen lassen den Schluss zu, dass bei zyklischer Probek{\"o}rperbelastung und der einhergehenden Probek{\"o}rperdehnung Energie dissipiert wird und diese maßgeblich f{\"u}r die Erw{\"a}rmung der Probe verantwortlich ist.}, subject = {zyklische Beanspruchung}, language = {de} } @techreport{VogelVoelkerArnoldetal., author = {Vogel, Albert and V{\"o}lker, Conrad and Arnold, J{\"o}rg and Schmidt, Jens and Thurow, Torsten and Braunes, J{\"o}rg and Tonn, Christian and Bode, Kay-Andr{\´e} and Baldy, Franziska and Erfurt, Wolfgang and Tatarin, Ren{\´e}}, title = {Methoden und Baustoffe zur nutzerorientierten Bausanierung. Schlussbericht zum InnoProfile Forschungsvorhaben}, organization = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, isbn = {978-3-86068-501-3 (Printausg.)}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.2022}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20130830-20229}, pages = {106}, abstract = {Nutzerorientierte Bausanierung bedeutet eine gegen{\"u}ber dem konventionellen Vorgehen deutlich verst{\"a}rkte Ausrichtung des Planungs- und Sanierungsprozesses auf die Anforderungen und Bed{\"u}rfnisse des zuk{\"u}nftigen Nutzers eines Geb{\"a}udes. Dies hat einerseits ein hochwertigeres Produkt zum Ergebnis, erfordert andererseits aber auch den Einsatz neuer Methoden und Baustoffe sowie ein vernetztes Zusammenarbeiten aller am Bauprozess Beteiligten. Der Fokus der Publikation liegt dabei auf den Bereichen, die eine hohe Relevanz f{\"u}r die nutzerorientierte Bausanierung aufweisen. Dabei handelt es sich insbesondere um: Computergest{\"u}tztes Bauaufmaß und digitale Bauwerksmodellierung (BIM), bauphysikalische Methoden zur Optimierung von Energieeffizienz und Behaglichkeit bei der Sanierung von Bestandsgeb{\"a}uden, zerst{\"o}rungsfreie Untersuchungsmethoden im Rahmen einer substanzschonenden Bauzustandsanalyse und Entwicklung von Erg{\"a}nzungsbaustoffen. Das Projekt nuBau ist eine Kooperation zwischen den Fakult{\"a}ten Bauingenieurwesen und Architektur der Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar. Die beteiligten Professuren sind: Bauphysik, Informatik in der Architektur, Polymere Werkstoffe und Werkstoffe des Bauens.}, subject = {Nutzerorientierte Bausanierung}, language = {de} } @unpublished{VogelBenzVoelker, author = {Vogel, Albert and Benz, Alexander and V{\"o}lker, Conrad}, title = {Untersuchung des W{\"a}rme{\"u}bergangs von zyklisch beanspruchten Betonzylindern}, volume = {2020}, number = {Volume 42, Issue 3}, publisher = {John Wiley and Sons}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.4181}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20200619-41813}, pages = {131 -- 138}, abstract = {Wiederkehrende Belastungen, wie sie beispielsweise an Br{\"u}cken oder Windenergieanlagen auftreten, k{\"o}nnen innerhalb der Nutzungsdauer solcher Bauwerke bis zu 1.000.000.000 Lastwechsel erreichen. Um das dadurch eintretende Erm{\"u}dungsverhalten von Beton zu untersuchen, werden diese zyklischen Beanspruchungen in mechanischen Versuchen mit Pr{\"u}fzylindern nachgestellt. Damit Versuche mit solch hohen Lastwechselzahlen in akzeptablen Zeitdauern durchgef{\"u}hrt werden k{\"o}nnen, wird die Belastungsfrequenz erh{\"o}ht. Als Folge dieser erh{\"o}hten Belas-tungsfrequenz erw{\"a}rmen sich allerdings die Betonprobek{\"o}rper, was zu einem fr{\"u}heren, unrealistischen Versagenszeitpunkt f{\"u}hren kann, weshalb die Erw{\"a}rmung begrenzt werden muss. Um die W{\"a}rmefreisetzung in der Probe zu untersuchen, wurden Versuche und Simulationen durchgef{\"u}hrt. Im Beitrag wird die analytische und messtechnische Analyse des W{\"a}rme{\"u}bergangs an erw{\"a}rmten Betonzylindern vorgestellt. Resultierend daraus wird eine M{\"o}glichkeit zur Reduktion der Erw{\"a}rmung an zyklisch beanspruchten Betonzylindern vorgestellt.}, subject = {Zyklische Beanspruchung}, language = {de} } @article{VogelArnoldVoelkeretal., author = {Vogel, Albert and Arnold, J{\"o}rg and Voelker, Conrad and Kornadt, Oliver}, title = {Data for sound pressure level prediction in lightweight constructions caused by structure-borne sound sources and their uncertainties}, series = {Data in Brief}, volume = {2023}, journal = {Data in Brief}, number = {Volume 48, June 2023, article 109292}, publisher = {Elsevier}, address = {Amsterdam}, doi = {10.1016/j.dib.2023.109292}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20230719-64114}, pages = {1 -- 16}, abstract = {When predicting sound pressure levels induced by structure-borne sound sources and describing the sound propagation path through the building structure as exactly as possible, it is necessary to characterize the vibration behavior of the structure-borne sound sources. In this investigation, the characterization of structure-borne sound sources was performed using the two-stage method (TSM) described in EN 15657. Four different structure-borne sound sources were characterized and subsequently installed in a lightweight test stand. The resulting sound pressure levels in an adjacent receiving room were measured. In the second step, sound pressure levels were predicted according to EN 12354-5 based on the parameters of the structure-borne sound sources. Subsequently, the predicted and the measured sound pressure levels were compared to obtain reliable statements on the achievable accuracy when using source quantities determined by TSM with this prediction method.}, subject = {Bauakustik}, language = {en} } @article{TeitelbaumAlsaadAvivetal., author = {Teitelbaum, Eric and Alsaad, Hayder and Aviv, Dorit and Kim, Alexander and V{\"o}lker, Conrad and Meggers, Forrest and Pantelic, Jovan}, title = {Addressing a systematic error correcting for free and mixed convection when measuring mean radiant temperature with globe thermometers}, series = {Scientific reports}, volume = {2022}, journal = {Scientific reports}, number = {Volume 12, article 6473}, publisher = {Springer Nature}, address = {London}, doi = {10.1038/s41598-022-10172-5}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20220509-46363}, pages = {18}, abstract = {It is widely accepted that most people spend the majority of their lives indoors. Most individuals do not realize that while indoors, roughly half of heat exchange affecting their thermal comfort is in the form of thermal infrared radiation. We show that while researchers have been aware of its thermal comfort significance over the past century, systemic error has crept into the most common evaluation techniques, preventing adequate characterization of the radiant environment. Measuring and characterizing radiant heat transfer is a critical component of both building energy efficiency and occupant thermal comfort and productivity. Globe thermometers are typically used to measure mean radiant temperature (MRT), a commonly used metric for accounting for the radiant effects of an environment at a point in space. In this paper we extend previous field work to a controlled laboratory setting to (1) rigorously demonstrate that existing correction factors used in the American Society of Heating Ventilation and Air-conditioning Engineers (ASHRAE) Standard 55 or ISO7726 for using globe thermometers to quantify MRT are not sufficient; (2) develop a correction to improve the use of globe thermometers to address problems in the current standards; and (3) show that mean radiant temperature measured with ping-pong ball-sized globe thermometers is not reliable due to a stochastic convective bias. We also provide an analysis of the maximum precision of globe sensors themselves, a piece missing from the domain in contemporary literature.}, subject = {Strahlungstemperatur}, language = {en} }