@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} } @masterthesis{Schuerenberg, type = {Bachelor Thesis}, author = {Sch{\"u}renberg, Philipp}, title = {Automatisierte fachliche Qualit{\"a}tssicherung in einem Crowdsourcing-basierten bauphysikalischen Lernspiel}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.1673}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20120704-16734}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, pages = {53}, abstract = {In crowdsourcingbasierten Systemen kommt der Qualit{\"a}tssicherung des durch Benutzer generierten Inhaltes große Bedeutung f{\"u}r die Erhaltung der Benutzbarkeit zu. Das bauphysikalische Lehrspiel "BuildVille" benutzt f{\"u}r die Quiz-Anwendung einen Crowdsourcing-Ansatz: Die Quiz-Fragen werden von den Benutzern selbst generiert. Mit Hilfe dieser Arbeit soll sichergestellt werden, dass fehlerhafte, irrt{\"u}mlicherweise oder zum Spaß eingegebene Fragen m{\"o}glichst fr{\"u}h erkannt, korrigiert oder von der weiteren Verbreitung ausgeschlossen werden. Dazu soll mit Hilfe einer Analyse bestehender crowdsourcingbasierter Systeme bez{\"u}glich umgesetzter Qualit{\"a}tssicherungsmaßnahmen ein Konzept f{\"u}r die QS-Maßnahmen in BuildVille entwickelt werden.}, subject = {Crowdsourcing}, language = {de} } @misc{SchusterSchuster, type = {Master Thesis}, author = {Schuster, Siegbert and Schuster, Karl-Heinz}, title = {Hygrothermische Geb{\"a}udesimulation - Experimentelle Bestimmung der Randparameter und Sorptionseigenschaften von historischen R{\"a}umen}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.2093}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20131219-20936}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, pages = {150}, abstract = {Forscher prognostizieren in den kommenden Jahren eine Klimaerw{\"a}rmung bis zu 6 ° C. Aus diesem Grund wurde das EU - Forschungsprojekt „ Climate for Culture" ins Leben gerufen, um Auswirkungen dieses Klimawandels auf denkmalgesch{\"u}tzte, kulturhistorische Geb{\"a}ude zu untersuchen. Ziel ist es, entsprechende Schutzmaßnahmen in konservatorischer Hinsicht zu erarbeiten. Aufgrund des Zusammenhanges zwischen Temperatur und Luftfeuchte f{\"u}hrt diese Klimaerw{\"a}rmung auch zu einer {\"A}nderung des Feuchtehaushaltes im Außenbereich und, bedingt durch einen immer vorhandenen Luftwechsel, schließlich auch im Innenbereich von Geb{\"a}uden. Die F{\"a}higkeit eines Geb{\"a}udes, durch seine Beschaffenheit auf Feuchteeinfl{\"u}sse zu reagieren, wird maßgeblich bestimmt durch seine M{\"o}glichkeit, in der Geb{\"a}udeh{\"u}lle und der vorhandenen Einrichtung anfallende Feuchte zwischenzuspeichern und diese zeitversetzt wieder an die Umgebung abzugeben. Diese F{\"a}higkeit sorptiver Fl{\"a}chen zur Feuchtepufferung konnte bislang nur mit erheblichem Aufwand ermittelt werden. In der vorliegenden Arbeit wird versucht, durch einfachere Methoden mittels hygrothermischer Simulation einen „Zweizahlwert" zu erhalten, mit dem sich diese Raumkompetenz schnell und nachvollziehbar darstellen l{\"a}sst.}, subject = {Feuchtepufferung}, language = {de} } @article{SalandinArnoldKornadt, author = {Salandin, Andrea and Arnold, J{\"o}rg and Kornadt, Oliver}, title = {Noise in an intensive care unit}, series = {The Journal of the Acoustical Society of America}, volume = {2011}, journal = {The Journal of the Acoustical Society of America}, number = {130 (6)}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.3264}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20170713-32649}, pages = {3754 -- 3760}, abstract = {Patients and staff in hospitals are exposed to a complex sound environment with rather high noise levels. In intensive care units, the main noise sources are hospital staff on duty and medical equipment, which generates both operating noise and acoustic alarms. Although noise in most cases is produced during activities for the purpose of saving life, noise can induce significant changes in the depth and quality of sleep and negatively affect health in general. Results of a survey of hospital staff are presented as well as measurements in two German hospital wards: a standard two-bed room and a special Intermediate Care Unit (IMC-Unit), each in a different Intensive Care Unit (ICU). Sound pressure data were collected over a 48 hour period and converted into different levels (LAFeq, LAFmax, LAFmin, LAF 5\%), as well as a rating level LAr, which is used to take tonality and impulsiveness into account. An analysis of the survey and the measured data, together with a comparison of thresholds of national and international regulations and standards describe the acoustic situation and its likely noise effects on staff and patients.}, subject = {L{\"a}rm}, language = {en} } @misc{Rothe2005, type = {Master Thesis}, author = {Rothe, Christian}, title = {Untersuchung diffuser koh{\"a}renter Schallfelder in Atrien}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.678}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20111215-6786}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2005}, abstract = {In dieser Diplomarbeit werden - anhand eines Simulationsprogrammes - die diffusen Schallfelder in Atrien untersucht. Diesbez{\"u}glich standen Referenzobjekte in Berlin zur Verf{\"u}gung. Es wurde untersucht, inwieweit sich die Raumgeometrie, die Volumina und die Absorptionseigenschaften der Umh{\"u}llungsfl{\"a}chen auf die Energieverteilung im Atriumsraum auswirken. Ziel der Arbeit ist es, Optimierungspotenziale aufzuzeigen und L{\"o}sungsvorschl{\"a}ge zu entwickeln, die zeigen, mit welchen Mitteln und Methoden die Raumakustik nachtr{\"a}glich verbessert werden kann.}, subject = {Absorption}, language = {de} } @article{PollackLueckWolfetal., author = {Pollack, Moritz and L{\"u}ck, Andrea and Wolf, Mario and Kraft, Eckhard and V{\"o}lker, Conrad}, title = {Energy and Business Synergy: Leveraging Biogenic Resources from Agriculture, Waste, and Wastewater in German Rural Areas}, series = {Sustainability}, volume = {2023}, journal = {Sustainability}, number = {volume 15, issue 24, article 16573}, publisher = {MDPI}, address = {Basel}, doi = {10.3390/su152416573}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20231222-65172}, pages = {1 -- 25}, abstract = {The imperative to transform current energy provisions is widely acknowledged. However, scant attention has hitherto been directed toward rural municipalities and their innate resources, notably biogenic resources. In this paper, a methodological framework is developed to interconnect resources from waste, wastewater, and agricultural domains for energy utilization. This entails cataloging existing resources, delineating their potential via quantitative assessments utilizing diverse technologies, and encapsulating them in a conceptual model. The formulated models underwent iterative evaluation with engagement from diverse stakeholders. Consequently, 3 main concepts, complemented by 72 sub-concepts, were delineated, all fostering positive contributions to climate protection and providing heat supply in the rural study area. The outcomes' replicability is underscored by the study area's generic structure and the employed methodology. Through these inquiries, a framework for the requisite energy transition, with a pronounced emphasis on the coupling of waste, wastewater, and agriculture sectors in rural environments, is robustly analyzed.}, subject = {Energiewende}, language = {en} } @phdthesis{Pastohr2004, author = {Pastohr, Henry}, title = {Thermodynamische Modellierung eines Aufwindkraftwerkes}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.81}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20040803-867}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2004}, abstract = {Die Energieversorgung auf der Erde wird zuk{\"u}nftig zu einem Problem. Bedingt ist dies durch eine fortschreitende Verknappung der nat{\"u}rlichen Ressourcen, wie Kohle, Gas und {\"O}l sowie einer Zunahme der CO2-Konzentration und anderer Schadstoffe in der Atmosph{\"a}re. Regenerative Energiequellen m{\"u}ssen genutzt werden, um den steigenden Energiebedarf zu sichern. Eine interessante M{\"o}glichkeit zur Nutzung der Solarenergie stellt das Aufwindkraftwerk dar. Das Aufwindkraftwerk besteht aus einem Kamin, um den ein Glasdachkollektor auf dem Erdboden angeordnet ist. Am Fuße des Kamins befinden sich Turbinen und Generatoren. Die einfallende Solarenergie wird haupts{\"a}chlich {\"u}ber die Wechselwirkung mit dem Erdreich in thermische Energie, in kinetische Energie, in Rotationsenergie und in elektrische Energie umgewandelt. Das Ziel der Arbeit bestand in der physikalisch-mathematischen Modellierung, der genaueren Erkennung des Wirkprinzips und der Diskussion der Anlagenparameter Leistung und Wirkungsgrad. Im Rahmen dieser Aufgabe wurden dazu station{\"a}re und instation{\"a}re Computational Fluid Dynamic (CFD) Modelle und station{\"a}re und instation{\"a}re vereinfachte Modelle entwickelt, diskutiert und miteinander verglichen. Grundlegend neue Erkenntnisse wurden bei den Verl{\"a}ufen der Temperaturen im Kollektor, insbesondere der Erdoberfl{\"a}chentemperatur erreicht. Parameteranpassungen im W{\"a}rme{\"u}bergangsmodell und Widerstandsmodell f{\"u}hrten f{\"u}r vier ausgew{\"a}hlte, station{\"a}re Sonnenenergien auf eine gute {\"U}bereinstimmung zwischen den Ergebnissen (Temperaturhub, Druckentnahme, Leistung und Wirkungsgrad) des station{\"a}ren, hybriden Modells und des station{\"a}ren CFD-Modells. Weiterhin stimmen die lokalen Gr{\"o}ßen W{\"a}rme{\"u}bergangskoeffizient, Erdoberfl{\"a}chentemperatur, Lufttemperatur und Glasdachtemperatur gut zwischen den Modellen {\"u}berein. Mit dem CFD Modell wurden der Prototyp und 3 Großkraftwerke berechnet. Mit dem entwickelten instation{\"a}ren FDM-Modell wurden erstmalig numerische Langzeitsimulationen (1 Jahr) durchgef{\"u}hrt. Zur {\"U}berpr{\"u}fung des Modells wurden die Ergebnisse mit Messwerten aus Manzanares verglichen, wobei eine gute {\"U}bereinstimmung erreicht werden konnte. Das Verst{\"a}ndnis f{\"u}r die stattfindenden thermodynamischen und str{\"o}mungsmechanischen Prozesse in einem Aufwindkraftwerk konnte durch die Arbeit maßgeblich verbessert werden.}, subject = {Aufwindkraftwerk}, language = {de} } @misc{MuellerHennigAubeletal., author = {M{\"u}ller, Naira and Hennig, Christoph and Aubel, Mario and Hesse, Tobias and Schneider, Sascha}, title = {FlipLife als Mitarbeiterrekrutierungsquelle}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.1572}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20120229-15727}, pages = {101}, abstract = {Ausgehend von der Aufgabenstellung umreißt diese Arbeit die Besonderheiten der Mitarbeiterrekrutierung und deren Anwendung im Internet, im speziellen bei Social-Games, gemessen an dem Spiel FlipLife.}, subject = {Fliplife Mitarbeiterrekrutierung}, language = {de} } @masterthesis{Mueller, type = {Bachelor Thesis}, author = {M{\"u}ller, Naira}, title = {Erweiterung von Fliplife mit bauphysikalischen Inhalten}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.1676}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20120704-16763}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, pages = {105}, abstract = {In dieser Arbeit wurde ein Konzept erstellt, das Fliplife um einen bauphysikalischen Karriereweg erweitert. In das Spiel wurden beispielhaft bauphysikalische Inhalte sowie spielkonzept-kompatible und wissensvermittelnde Spielmechaniken implementiert.}, subject = {Social Game}, language = {de} } @masterthesis{Linda, type = {Bachelor Thesis}, author = {Linda, Luthardt}, title = {Systematik von Interaktionen zwischen mehreren Spielern in Social Network Spielen}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.1661}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20120530-16610}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, pages = {92}, abstract = {Herausarbeitung sozialer Interaktionen in Social Games und deren m{\"o}gliche Anwendung um fachspezifische Lehrinhalte,z.B. aus dem Bereich der Bauphysik zu vermitteln.}, subject = {Gesellschaftsspiel}, language = {de} } @masterthesis{Kuehnert2011, type = {Bachelor Thesis}, author = {K{\"u}hnert, Christin}, title = {Entwicklung von Spielmechaniken f{\"u}r ein bauphysikalisches Social Game}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.1522}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20120117-15227}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2011}, abstract = {Eine der j{\"u}ngsten Entwicklungen in der Games Branche sind sogenannte Social Games. Hierbei handelt es sich um digitale Spiele, die innerhalb von sozialen Netzwerken, wie z.B. Facebook und Myspace, gespielt werden. Studien zeigen, dass kommerzielle digitale Spiele mehr als nur ein Zeitvertreib sind. Sie f{\"o}rdern sowohl kognitive, als auch affektive und psychomotorische Kompetenzen. Aus diesem Grund werden seit Jahrzehnten digitale Spiele in der P{\"a}dagogik eingesetzt, um ihre Motivationskraft zu nutzen, um Lerneffekte zu erzielen. Ziel dieser Arbeit ist es Spielmechaniken f{\"u}r ein bauphysikalisches Social Game zu entwickeln. Ausgehend von der Identifikation von Spielmechaniken, basierend auf einer Analyse der Funktionsweisen existierender popul{\"a}rer Social Games, und einem grundlegenden p{\"a}dagogischen Verst{\"a}ndnis bez{\"u}glich Digital Game Based Learning (DGBL), werden Spielmechaniken entwickelt, mit deren Hilfe bauphysikalische Fachkompetenzen vermittelt werden k{\"o}nnen.}, subject = {Computerunterst{\"u}tztes Lernen}, language = {de} } @phdthesis{Kuhne1998, author = {Kuhne, Michael}, title = {Modellierung des Energietransports durch Verglasungen}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.43}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20040220-458}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {1998}, abstract = {Es werden sowohl analytische als auch numerische Verfahren zur Berechnung der W{\"a}rmeverluste von Verglasungen vorgestellt, wobei alle am Energietransport beteiligten Prozesse, die W{\"a}rmeleitung, die thermisch getriebenen Konvektionsstr{\"o}mungen und die infrarote Strahlungswechselwirkung, korrekt und vollst{\"a}ndig ber{\"u}cksichtigt werden. Mit Hilfe numerischer Str{\"o}mungssimulation werden Verglasungen systematisch hinsichtlich der F{\"u}llgasart, der Infrarotverspiegelung, der Einbaulage und des Scheibenabstandes sowie der Anzahl der Gaszwischenr{\"a}ume (Zwei-, Drei- und Vierscheiben-Verglasung) untersucht und verglichen. Die Abh{\"a}ngigkeit des k-Wertes von den Temperaturen der angrenzenden Klimate (Atmosph{\"a}re und Innenraum) wird dargestellt.}, subject = {Verglasung}, language = {de} } @techreport{KlemensTetzner2011, author = {Klemens, Laub and Tetzner, Thomas}, title = {Social Game Environmental Management}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.1459}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20110905-15587}, year = {2011}, abstract = {Was ist soziales spielen? Warum ist es heutzutage so beliebt? Welche Mechaniken stecken hinter dem Erfolg? Weiterhin behandelt der Bericht eine neue Spielidee, die eine umwelttechnische Komponente f{\"u}r Bildungszwecke beinhaltet.}, subject = {Facebook}, language = {en} } @inproceedings{KieselEngelsVoelker, author = {Kiesel, Gerd and Engels, Merit and V{\"o}lker, Conrad}, title = {Energetische Transformation im l{\"a}ndlichen Raum - Aufbau eines prozessorientierten Entwicklungs- und Moderationsmodells}, series = {Schriftenreihe des Fachgebiets Bauphysik/Energetische Geb{\"a}udeoptimierung}, booktitle = {Schriftenreihe des Fachgebiets Bauphysik/Energetische Geb{\"a}udeoptimierung}, editor = {Kornadt, Oliver and Carrigan, Svenja and Hofmann, Markus and V{\"o}lker, Conrad}, publisher = {Eigenverlag Technische Universit{\"a}t Kaiserslautern}, address = {Kaiserslautern}, isbn = {978-3-95974-176-7}, issn = {2363-8206}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.4656}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20220617-46566}, pages = {3}, abstract = {Kleine Kommunen im l{\"a}ndlichen Raum sind aufgrund ihrer oft eingeschr{\"a}nkten personellen und finanziellen Kapazit{\"a}ten bisher eher sporadisch in den Themenfeldern Energieeffizienz und Erneuerbare Energien aktiv. Immer wieder stellt sich daher Frage, wie die Klimaschutzstrategien des Bundes und der L{\"a}nder dort mit dem verf{\"u}gbaren Personal kosteng{\"u}nstig realisierbar sind. Vor diesem Hintergrund wird ein Werkzeug entwickelt, mit dessen Hilfe der aktive Einstieg in diese Thematik mit geringen Aufwand und {\"u}berwiegend barrierefrei m{\"o}glich ist. Der Aufbau eines prozessorientierten Entwicklungs- und Moderationsmodells zur Erprobung und Umsetzung bezahlbarer Handlungsoptionen f{\"u}r Energieeinsparungen und effizienten Energieeinsatz im {\"u}berwiegend l{\"a}ndlichen gepr{\"a}gten Raum ist der Schwerpunkt der Softwarel{\"o}sung. Kommunen werden mit deren Hilfe in die Lage versetzt, in die notwendigen Prozesse der Energie- und W{\"a}rmewende einzusteigen. Dabei soll der modulare Aufbau die regul{\"a}ren Schritte notwendiger (integrierter) Planungsprozesse nicht vollst{\"a}ndig ersetzen. Vielmehr k{\"o}nnen innerhalb der Online-Anwendung - {\"u}berwiegend automatisiert - konkrete Maßnahmenvorschl{\"a}ge erstellt werden, die ein solides Fundament der k{\"u}nftigen energetischen Entwicklung der Kommunen darstellen. F{\"u}r eine gezielte Validierung der Ergebnisse und der Ableitung potentieller Maßnahmen werden f{\"u}r die Erprobung Modellkommunen in Th{\"u}ringen, Bayern und Hessen als Reallabore einbezogen. Das Tool steht bisher zun{\"a}chst nur den beteiligten Modellkommunen zur Verf{\"u}gung. Die entwickelte Softwarel{\"o}sung soll k{\"u}nftig Schritt f{\"u}r Schritt allen interessierten Kommunen mit diversen Hilfsmitteln und einer Vielzahl anderer praktischer Bestandteile zur Verf{\"u}gung gestellt werden.}, subject = {Modellierung}, language = {de} } @misc{Jahn, type = {Master Thesis}, author = {Jahn, Rosa}, title = {Evaluation von Nutzerbed{\"u}rfnissen in Wohngeb{\"a}uden unter Ber{\"u}cksichtigung hygrothermischer Messdaten}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.1875}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20130320-18758}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, abstract = {Evaluation von Nutzerbed{\"u}rfnissen in Wohngeb{\"a}uden unter Ber{\"u}cksichtigung hygrothermischer Messdaten}, subject = {Raumklima}, language = {de} } @inproceedings{HoffmannKornadt, author = {Hoffmann, Sabine and Kornadt, Oliver}, title = {PHASEN{\"U}BERGANGSMATERIALIEN ALS PASSIVE W{\"A}RMESPEICHER IN REVITALISIERUNGSOBJEKTEN}, editor = {G{\"u}rlebeck, Klaus and K{\"o}nke, Carsten}, organization = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.2969}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20170327-29699}, pages = {12}, abstract = {Summer overheating in buildings is a common problem, especially in office buildings with large glazed facades, high internal loads and low thermal mass. Phase change materials (PCM) that undergo a phase transition in the temperature range of thermal comfort can add thermal mass without increasing the structural load of the building. The investigated PCM were micro-encapsulated and mixed into gypsum plaster. The experiments showed a reduction of indoor-temperature of up to 4 K when using a 3 cm layer of PCM-plaster with micro-encapsulated paraffin. The measurement results could validate a numerical model that is based on a temperature dependent function for heat capacity. Thermal building simulation showed that a 3 cm layer of PCM-plaster can help to fulfil German regulations concerning heat protection of buildings in summer for most office rooms.}, subject = {Architektur }, language = {de} } @phdthesis{Hoffmann2006, author = {Hoffmann, Sabine}, title = {Numerische und experimentelle Untersuchung von Phasen{\"u}bergangsmaterialien zur Reduktion hoher sommerlicher Raumtemperaturen}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.823}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20070709-8790}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, year = {2006}, abstract = {Moderne B{\"u}roarchitektur mit R{\"a}umen in Leichtbauweise und großen transparenten Fassa-denanteilen versch{\"a}rft im Zusammenwirken mit hohen internen Lasten die Problematik der sommerlichen {\"U}berhitzung in Geb{\"a}uden. Phasen{\"u}bergangsmaterialien (PCM: phase change materials) stellen eine interessante M{\"o}glichkeit dar, sommerliche {\"U}berhitzung in Geb{\"a}uden ohne aufw{\"a}ndige Anlagentechnik wie beispielsweise Klimaanlagen zu reduzieren. Der thermische Komfort in R{\"a}umen, die mit einem PCM-Putz ausgestattet sind, kann signifikant erh{\"o}ht werden. Die Arbeit untersucht Anwendungsm{\"o}glichkeiten und Optimierungspotential eines PCM-Putzes auf experimentelle und numerische Weise. Zur Untersuchung des PCM-Putzes wurden materialtechnische und experimentelle sowie numerische und numerisch-analytische Methoden eingesetzt. Die Kenntnis der thermischen Parameter des PCM-Putzes ist unabl{\"a}ssig f{\"u}r die Berechnung der m{\"o}glichen Temperaturreduktionen. Zur Bestimmung der Latentw{\"a}rme, des qualitativen Schmelz- und Erstarrungsprozesses sowie des Temperaturintervalls, in dem der Phasen{\"u}bergang stattfindet, wurden Messungen mit einem Differential Scanning Calorimeter (DSC) durchgef{\"u}hrt. F{\"u}r die experimentelle Untersuchung des PCM-Putzes wurden zwei identische Testr{\"a}ume in Leichtbauweise erstellt. Die R{\"a}ume wurden im Verifikationsobjekt „Eiermannbau" des Sonderforschungsbereiches SFB 524 der Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar gemessen. Nach der {\"U}berpr{\"u}fung, dass sich beide R{\"a}ume thermisch gleich verhalten, wurde ein Raum mit dem PCM-Putz und der zweite Raum mit einem vergleichbaren Innenputz ohne PCM verputzt. Thermoelemente zur Temperaturmessung im Bauteil, an der Oberfl{\"a}che und zur Raumlufttemperaturbestimmung wurden angebracht und mit einer Messwerterfassungsanlage verbunden. Der Verlauf der Außenlufttemperatur und die Globalstrahlung am Standort der Versuchsr{\"a}ume wurden aufgezeichnet, um einen Klimadatensatz zu erstellen. F{\"u}r die Berechnung der Temperaturverteilung in einem PCM-Bauteil mit kontinuierlichem Phasen{\"u}bergang existiert keine geschlossene analytische L{\"o}sung. Daher wurde ein numerischer Ansatz gew{\"a}hlt, bei dem der Phasen{\"u}bergang im Temperaturbereich T1 bis T2 mit Hilfe einer temperaturabh{\"a}ngigen W{\"a}rmekapazit{\"a}t c(T) innerhalb der erweiterten Fou-rier'schen W{\"a}rmeleitungsgleichung dargestellt wird. Die Funktion c(T) wird auf Basis der DSC-Messungen bestimmt. Die Modellierung erfolgte mit einem Finite-Differenzen-Verfahren auf Grundlage der Fourier'schen W{\"a}rmeleitungsgleichung. Im Rahmen der Arbeit wurde ein PCM-Modul entwickelt, das in ein Geb{\"a}udesimulationsprogramm implementiert wurde. Mit dem neuen Modul lassen sich sowohl die Temperaturverl{\"a}ufe in einem PCM-Bauteil wie auch seine Wechselwirkung mit dem Raumklima darstellen. Eine Validierung des entwickelten PCM-Moduls anhand von zahlreichen experimentellen Daten der Versuchsr{\"a}ume wurde f{\"u}r das PCM-Modul erfolgreich durchgef{\"u}hrt. Sommerliche {\"U}berhitzungsstunden k{\"o}nnen durch PCM in Wand- und Deckenelementen deutlich reduziert werden. Der PCM-Putz eignet sich vor allem f{\"u}r Anwendungen in Leichtbauten wie z.B. moderne B{\"u}ror{\"a}ume. In R{\"a}umen, in denen bereits eine ausreichende thermische Masse vorhanden ist, ist die Temperaturreduktion durch PCM nur gering. Kann das PCM w{\"a}hrend der Nachtstunden nicht erstarren, ersch{\"o}pft sich seine F{\"a}higkeit zur Latentw{\"a}rmespeicherung. Erh{\"o}hte Nachtl{\"u}ftung f{\"u}hrt bei entsprechend niedrigen Außentemperaturen zu h{\"o}herem W{\"a}rme{\"u}bergang und kann damit zur besseren Entladung des PCM beitragen. Im Rahmen der Dissertation konnten Aussagen zur idealen Phasen{\"u}bergangstemperatur in Abh{\"a}ngigkeit des verwendeten Materials und der Schichtdicke getroffen werden. Die Reduktion der Oberfl{\"a}chentemperaturen, die sich bei Einsatz eines PCM-Putzes unter geeigneten Randbedingungen ergibt, betr{\"a}gt 2.0 - 3.5 K f{\"u}r eine Putzschicht von 1 cm und 3.0 - 5.0 K f{\"u}r eine Putzschicht von 3 cm. Diese Werte wurden sowohl numerisch als auch durch experimentelle Untersuchungen ermittelt. Die Reduktion der Lufttemperaturen aufgrund einer Konditionierung des Raumes mit PCM-Putz betr{\"a}gt bei geeigneten thermischen Verh{\"a}ltnissen ca. 1.0 - 2.5 K f{\"u}r eine Putzschicht von 1 cm und 2.0 - 3.0 K f{\"u}r eine Putzschicht von 3 cm. Die operative Temperatur als wichtiger Komfortparameter kann durch den Einsatz des PCM-Putzes um bis zu 4 K gesenkt werden. Damit l{\"a}sst sich mit Hilfe eines PCM-Putzes die thermische Behaglichkeit in einem Raum deutlich erh{\"o}hen.}, subject = {Bauphysik}, language = {de} } @masterthesis{Held2011, type = {Bachelor Thesis}, author = {Held, Janina}, title = {Entwurf eines Spieler-Modells f{\"u}r eine erweiterbare Spielplattform zur Ausbildung in der Bauphysik}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.1524}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20120117-15249}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, pages = {65}, year = {2011}, abstract = {Im Projekt Intelligentes Lernen besch{\"a}ftigen sich die Professuren Content Management und Web-Technologien, Systeme der Virtuellen Realit{\"a}t und Bauphysik der Bauhaus- Universit{\"a}t Weimar mit der Entwicklung innovativer Informationstechnologien f{\"u}r eLearning- Umgebungen. In den Teilbereichen Retrieval, Extraktion und Visualisierung großer Dokumentkollektionen, sowie simulations- und planbasierter Wissensvermittlung werden Algorithmen und Werkzeuge erforscht, um eLearning-Systeme leistungsf{\"a}higer zu machen und um somit den Lernerfolg zu optimieren. Ziel des Projekts, auf dem Gebiet des simulationsbasierten Wissenstransfers, ist die Entwicklung eines Multiplayer Online Games (MOG) zur Ausbildungsunterst{\"u}tzung in der Bauphysik. Im Rahmen der vorliegenden Bachelorarbeit wird f{\"u}r diese digitale Lernsoftware ein Spieler- Modell zur Verwaltung der spielerspezifischen Daten entworfen und in das bestehende Framework integriert. Der Schwerpunkt der Arbeit liegt in der Organisation der erlernten F{\"a}higkeiten des Spielers und in der an den Wissensstand angepassten Auswahl geeigneter Spielaufgaben. F{\"u}r die Anwendung im eLearning-Bereich ist die Erweiterbarkeit des Modells um neue Lernkomplexe eine wesentliche Anforderung.}, subject = {Skill}, language = {de} } @inproceedings{HartmannAlsaadVoelker, author = {Hartmann, Maria and Alsaad, Hayder and V{\"o}lker, Conrad}, title = {Das Potential von Fassadenbegr{\"u}nungen zur Verringerung des W{\"a}rmeinseleffekts: Simulation eines Beispielquartiers}, series = {Bauphysiktage Kaiserslautern 2022}, booktitle = {Bauphysiktage Kaiserslautern 2022}, address = {Kaiserslautern}, isbn = {978-3-95974-176-7}, issn = {2363-8206}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.4667}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20220713-46676}, pages = {147-149}, abstract = {Die Auswirkungen einer Fassadenbegr{\"u}nung auf den W{\"a}rmeinseleffekt in Stuttgart wurde f{\"u}r eine Hitzeperiode numerisch simuliert und bewertet. Die Ergebnisse zeigten positive Auswirkungen innerhalb des Simulationsgebiets sowie eine geringe Fernwirkung auf benachbarte Stadtquartiere. Diese {\"A}nderungen k{\"o}nnen zur Verbesserung des thermischen Komforts im Außenraum beitragen. Eine reduzierte Temperatur der Außenoberfl{\"a}che f{\"u}hrt dar{\"u}ber hinaus auch zu einer geringeren Oberfl{\"a}chentemperatur der Wandinnenseite, welche die Innenraumtemperatur beeinflusst. Folglich kann die thermische Behaglichkeit auch im Innenraum erh{\"o}ht werden.}, subject = {Mikroklima}, language = {de} } @misc{Grossmann, author = {Großmann, Felix}, title = {Capturing Sheep With Minecraft}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.1753}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20121107-17530}, pages = {24}, abstract = {Capturing Sheep With Minecraft befasst sich mit ausgew{\"a}hlten Problemen der Bauphysik und deren Umsetzung mithilfe des Computerspiels Minecraft. Es werden ausgew{\"a}hlte Probleme der Bauphysik in Minecraft abgebildet um diese Sch{\"u}lern und Studenten n{\"a}her zu bringen. Es wurde ein Szenario in Minecraft entworfen welches durch entgegenwirken der abgebildeten Probleme, durch den Spieler gel{\"o}st werden soll.}, subject = {Minecraft}, language = {de} } @inproceedings{GeskeBenzVoelker, author = {Geske, Mara and Benz, Alexander and V{\"o}lker, Conrad}, title = {Anwendung georeferenzierter Bilddaten bei energetischen Quartiersanalysen}, series = {Tagungsband Bauphysiktage Kaiserslautern 2022}, booktitle = {Tagungsband Bauphysiktage Kaiserslautern 2022}, editor = {Kornadt, Oliver and Carrigan, Svenja and Hofmann, Markus and V{\"o}lker, Conrad}, publisher = {Eigenverlag der Technischen Universit{\"a}t Kaiserslautern}, address = {Kaiserslautern}, isbn = {987-3-95974-176-7}, issn = {2363-8206}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.4654}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20220617-46544}, pages = {127-129}, abstract = {Bei Analysen des Geb{\"a}udebestands im Quartierskontext werden zu Dokumentationszwecken viele Bilddaten erzeugt. Diese Daten sind im Nachhinein h{\"a}ufig keinen eindeutig genauen Standorten und Blickwinkeln auf das Bauwerk zuzuordnen. Insbesondere gilt dies f{\"u}r Ortsunkundige oder f{\"u}r Detailaufnahmen. Eine zus{\"a}tzliche Herausforderung stellt die Aufnahme von W{\"a}rmebr{\"u}cken- oder andersartigen Geb{\"a}udedetails durch Thermogramme dar. In der Praxis kommen hier oftmals analoge, fehleranf{\"a}llige L{\"o}sungen zum Einsatz. Durch die Nutzung von Georeferenzierung kann diese L{\"u}cke geschlossen und eine eindeutige Kommunikation und Auswertung gew{\"a}hrleistet werden. Im Gegensatz zu den {\"u}blichen Kameras sind Smartphones nach Stand der Technik ausreichend ausgestattet, um neben Daten zu Standort auch die Orientierungswinkel einer Bildaufnahme zu dokumentieren. Die georefenzierten Bilder k{\"o}nnen auf Grundlage der in den sogenannten Exif-Daten mitgeschriebenen Informationen h{\"a}ndisch in ein bestehendes Quartiersmodell integriert werden. Anhand eines universit{\"a}ren Musterquartiers wird die nutzerfreundliche Realisierung beispielhaft erprobt und auf ihre Potentiale zur Automatisierung in Python untersucht. Hierf{\"u}r wurde ein bestehendes Quartiersmodell als geometrische Grundlage genutzt und um RGB-Bilder sowie Thermogramme erweitert. Das beschriebene Vorgehen wird im Rahmen der Anwendung auf seinen m{\"o}glichen Einsatz im Rahmen einer energetischen Quartierserfassung sowie einer Bauschadensdokumentation untersucht. Mit dem vorliegenden Beitrag wird dem Nutzenden ein Werkzeug bereitgestellt, das die hochwertige Dokumentation einer Bestandserfassung, auch im Quartierskontext, erm{\"o}glicht.}, subject = {Quartiersanalyse}, language = {de} } @article{GenaVoelkerSettles, author = {Gena, Amayu Wakoya and V{\"o}lker, Conrad and Settles, Gary}, title = {Qualitative and quantitative schlieren optical measurement of the human thermal plume}, series = {Indoor Air}, volume = {2020}, journal = {Indoor Air}, number = {volume 30, issue 4}, publisher = {John Wiley \& Sons}, doi = {10.1111/ina.12674}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20200709-41936}, pages = {757 -- 766}, abstract = {A new large-field, high-sensitivity, single-mirror coincident schlieren optical instrument has been installed at the Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar for the purpose of indoor air research. Its performance is assessed by the non-intrusive measurement of the thermal plume of a heated manikin. The schlieren system produces excellent qualitative images of the manikin's thermal plume and also quantitative data, especially schlieren velocimetry of the plume's velocity field that is derived from the digital cross-correlation analysis of a large time sequence of schlieren images. The quantitative results are compared with thermistor and hot-wire anemometer data obtained at discrete points in the plume. Good agreement is obtained, once the differences between path-averaged schlieren data and planar anemometry data are reconciled.}, subject = {Raumklima}, language = {en} } @masterthesis{Franke, type = {Bachelor Thesis}, author = {Franke, Carolin}, title = {Bauphysikalisches Quartett}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.1772}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20121130-17723}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, pages = {74}, abstract = {Quartett ist ein ebenso altes, wie auch beliebtes Kartenspiel. Vor allem bei Kindern erfreut es sich großer Beliebtheit, w{\"a}hrend in den {\"a}lteren Generationen kaum jemand mit Quartettkarten spielt. Quartettspiele speziell f{\"u}r Kleinkinder sind zum Großteil mit Inhalten versehen, die Wissen auf spielerische Art und Weise vermitteln. Dabei werden gute Lernerfolge in dieser Zielgruppe verzeichnet. Wie lassen sich also diese Lernerfolge durch das Spielen mit Quartettkarten erzielen? Und wie kann dieser Effekt auch auf Studenten {\"u}bertragen werden? Ziel dieser Arbeit ist es, das Konzept des Quartettkartenspiels auf bauphysikalische Inhalte anzuwenden und gegebenenfalls die Spielprinzipien zu erweitern oder zu ver{\"a}ndern. Dabei sind die Studenten der Fakult{\"a}t Bauingenieurswesen die Zielgruppe, an die sich das Spiel richten soll. Besondere Herausforderung ist es, unterschiedliche Objekteklassen von bauphysikalischer Relevanz in einem Spiel zusammenzubringen und vergleichbar zu machen. Das sich ergebende Quartettkartenspiel sollte nicht nur eine Objektklasse, sondern mehrere Objektklassen zum Inhalt haben. Dabei sollen die Objektklassen so gew{\"a}hlt werden, dass sich Kategorien mit bauphysikalischem Inhalt finden lassen. Augenmerk sollte auch auf die Strukturierung der Lerninhalte gelegt werden, um eine leichte {\"U}bertragung des Spielkonzepts auf andere Fachdom{\"a}nen zu erm{\"o}glichen. Das Ergebnis der Arbeit sind zwei fertige und spielbare Quartette.}, subject = {Quartett}, language = {de} } @inproceedings{DokhanchiArnoldVogeletal., author = {Dokhanchi, Najmeh Sadat and Arnold, J{\"o}rg and Vogel, Albert and V{\"o}lker, Conrad}, title = {Acoustic Travel-Time Tomography: Optimal Positioning of Transceiver and Maximal Sound-Ray Coverage of the Room}, series = {Fortschritte der Akustik - DAGA 2019}, booktitle = {Fortschritte der Akustik - DAGA 2019}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.3877}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20190408-38778}, pages = {4}, abstract = {Acoustic travel-time tomography (ATOM) determines the distribution of the temperature in a propagation medium by measuring the travel-time of acoustic signals between transmitters and receivers. To employ ATOM for indoor climate measurements, the impulse responses have been measured in the climate chamber lab of the Bauhaus-University Weimar and compared with the theoretical results of its image source model (ISM). A challenging task is distinguishing the reflections of interest in the reflectogram when the sound rays have similar travel-times. This paper presents a numerical method to address this problem by finding optimal positions of transmitter and receiver, since they have a direct impact on the distribution of travel times. These optimal positions have the minimum number of simultaneous arrival time within a threshold level. Moreover, for the tomographic reconstruction, when some of the voxels remain empty of sound-rays, it leads to inaccurate determination of the air temperature within those voxels. Based on the presented numerical method, the number of empty tomographic voxels are minimized to ensure the best sound-ray coverage of the room. Subsequently, a spatial temperature distribution is estimated by simultaneous iterative reconstruction technique (SIRT). The experimental set-up in the climate chamber verifies the simulation results.}, subject = {Bauphysik}, language = {en} } @article{DokhanchiArnoldVogeletal.2020, author = {Dokhanchi, Najmeh Sadat and Arnold, J{\"o}rg and Vogel, Albert and V{\"o}lker, Conrad}, title = {Measurement of indoor air temperature distribution using acoustic travel-time tomography: Optimization of transducers location and sound-ray coverage of the room}, series = {Measurement}, volume = {2020}, journal = {Measurement}, number = {Volume 164, article 107934}, publisher = {Elsevier}, address = {Amsterdam}, doi = {10.1016/j.measurement.2020.107934}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20220524-46473}, year = {2020}, abstract = {Acoustic travel-time TOMography (ATOM) allows the measurement and reconstruction of air temperature distributions. Due to limiting factors, such as the challenge of travel-time estimation of the early reflections in the room impulse response, which heavily depends on the position of transducers inside the measurement area, ATOM is applied mainly outdoors. To apply ATOM in buildings, this paper presents a numerical solution to optimize the positions of transducers. This optimization avoids reflection overlaps, leading to distinguishable travel-times in the impulse response reflectogram. To increase the accuracy of the measured temperature within tomographic voxels, an additional function is employed to the proposed numerical method to minimize the number of sound-path-free voxels, ensuring the best sound-ray coverage of the room. Subsequently, an experimental set-up has been performed to verify the proposed numerical method. The results indicate the positive impact of the optimal positions of transducers on the distribution of ATOM-temperatures.}, subject = {Bauphysik}, language = {en} } @inproceedings{Dokhanchi, author = {Dokhanchi, Najmeh Sadat}, title = {Acoustic travel time tomography: Applicability of an array of directional sound sources}, editor = {Arnold, J{\"o}rg}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.4658}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20220622-46589}, abstract = {The technique of Acoustic travel-time TOMography (ATOM) allows for measuring the distribution of air temperatures throughout the entire room based on the determined sound-travel-times of early reflections, currently up to second order reflections. The number of detected early reflections in the room impulse response (RIR) which stands for the desired sound paths inside the room, has a significant impact on the resolution of reconstructed temperatures. This study investigates the possibility of utilizing an array of directional sound sources for ATOM measurements instead of a single omnidirectional loudspeaker used in the previous studies [1-3]. The developed measurement setup consists of two directional sound sources placed near the edge of the floor in the climate chamber of the Bauhaus-University Weimar and one omnidirectional receiver at center of the room near the ceiling. In order to compensate for the reduced number of sound paths when using directional sound sources, it is proposed to take high-energy early reflections up to third order into account. For this purpose, the simulated travel times up to third-order image sources were implemented in the image source model (ISM) algorithm, by which these early reflections can be detected effectively for air temperature reconstructions. To minimize the uncertainties of travel-times estimation due to the positioning of the sound transducers inside the room, measurements were conducted to determine the exact emitting point of the utilized sound source i.e. its acoustic center (AC). For these measurements, three types of excitation signals (MLS, linear and logarithmic chirp signals) with various frequency ranges were used considering that the acoustic center of a sound source is a frequency dependent parameter [4]. Furthermore, measurements were conducted to determine an optimum excitation signal based on the given condition of the ATOM measurement set-up which defines an optimum method for the RIR estimation correspondingly. Finally, the uncertainty of the measuring system utilizing an array of directional sound sources was analyzed.}, subject = {Bauphysik}, language = {en} } @inproceedings{Dokhanchi, author = {Dokhanchi, Najmeh Sadat}, title = {Reconstruction of the indoor air temperature distribution using acoustic travel-time tomography}, editor = {Arnold, J{\"o}rg}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.4659}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20220622-46593}, abstract = {Acoustic travel-time tomography (ATOM) is being increasingly considered recently as a remote sensing methodology to determine the indoor air temperatures distribution. It employs the relationship between the sound velocities along sound-paths and their related travel-times through measured room-impulse-response (RIR). Thus, the precise travel-time estimation is of critical importance which can be performed by applying an analysis time-window method. In this study, multiple analysis time-windows with different lengths are proposed to overcome the challenge of accurate detection of the travel-times at RIR. Hence, the ATOM-temperatures distribution has been measured at the climate chamber lab of the Bauhaus-University Weimar. As a benchmark, the temperatures of NTC thermistors are compared to the reconstructed temperatures derived from the ATOM technique illustrating this technique can be a reliable substitute for traditional thermal sensors. The numerical results indicate that the selection of an appropriate analysis time-window significantly enhances the accuracy of the reconstructed temperatures distribution.}, subject = {Bauphysik}, language = {en} } @phdthesis{Dokhanchi, author = {Dokhanchi, Najmeh Sadat}, title = {Measurement of the Indoor Air Temperature Distribution using Acoustic Travel-Time Tomography}, isbn = {978-3-00-075344-2 (print)}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.4956}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20230414-49567}, school = {Bauhaus-Universit{\"a}t Weimar}, pages = {155}, abstract = {One of the main criteria determining the thermal comfort of occupants is the air temperature. To monitor this parameter, a thermostat is traditionally mounted in the indoor environment for instance in office rooms in the workplaces, or directly on the radiator or in another location in a room. One of the drawbacks of this conventional method is the measurement at a certain location instead of the temperature distribution in the entire room including the occupant zone. As a result, the climatic conditions measured at the thermostat point may differ from those at the user's location. This not only negatively impacts the thermal comfort assessment but also leads to a waste of energy due to unnecessary heating and cooling. Moreover, for measuring the distribution of the air temperature under laboratory conditions, multiple thermal sensors should be installed in the area under investigation. This requires high effort in both installation and expense. To overcome the shortcomings of traditional sensors, Acoustic travel-time TOMography (ATOM) offers an alternative based on measuring the transmission sound velocity signals. The basis of the ATOM technique is the first-order dependency of the sound velocity on the medium's temperature. The average sound velocity, along the propagation paths, can be determined by travel-times estimation of a defined acoustic signal between transducers. After the travel-times collection, the room is divided into several volumetric grid cells, i.e. voxels, whose sizes are defined depending on the dimension of the room and the number of sound paths. Accordingly, the spatial air temperature in each voxel can be determined using a suitable tomographic algorithm. Recent studies indicate that despite the great potential of this technique to detect room climate, few experiments have been conducted. This thesis aims to develop the ATOM technique for indoor climatic applications while coupling the analysis methods of tomography and room acoustics. The method developed in this thesis uses high-energy early reflections in addition to the direct paths between transducers for travel time estimation. In this way, reflections can provide multiple sound paths that allow the room coverage to be maintained even when a few or even only one transmitter and receiver are used. In the development of the ATOM measurement system, several approaches have been employed, including the development of numerical methods and simulations and conducting experimental measurements, each of which has contributed to the improvement of the system's accuracy. In order to effectively separate the early reflections and ensure adequate coverage of the room with sound paths, a numerical method was developed based on the optimization of the coordinates of the sound transducers in the test room. The validation of the optimal positioning method shows that the reconstructed temperatures were significantly improved by placing the transducers at the optimal coordinates derived from the developed numerical method. The other numerical method developed is related to the selection of the travel times of the early reflections. Accordingly, the detection of the travel times has been improved by adjusting the lengths of the multiple analysis time-windows according to the individual travel times in the reflectogram of the room impulse response. This can reduce the probability of trapping faulty travel times in the analysis time-windows. The simulation model used in this thesis is based on the image source model (ISM) method for simulating the theoretical travel times of early reflection sound paths. The simulation model was developed to simulate the theoretical travel times up to third-order reflections. The empirical measurements were carried out in the climate lab of the Chair of Building Physics under different boundary conditions, i.e., combinations of different room air temperatures under both steady-state and transient conditions, and different measurement setups. With the measurements under controllable conditions in the climate lab, the validity of the developed numerical methods was confirmed. In this thesis, the performance of the ATOM measurement system was evaluated using two measurement setups. The setup for the initial investigations consists of an omnidirectional receiver and a near omnidirectional sound source, keeping the number of transducers as few as possible. This has led to accurately identify the sources of error that could occur in each part of the measuring system. The second measurement setup consists of two directional sound sources and one omnidirectional receiver. This arrangement of transducers allowed a higher number of well-detected travel times for tomography reconstruction, a better travel time estimation due to the directivity of the sound source, and better space utilization. Furthermore, this new measurement setup was tested to determine an optimal selection of the excitation signal. The results showed that for the utilized setup, a linear chirp signal with a frequency range of 200 - 4000 Hz and a signal duration of t = 1 s represents an optimal selection with respect to the reliability of the measured travel times and higher signal-to-noise ratio (SNR). To evaluate the performance of the measuring setups, the ATOM temperatures were always compared with the temperatures of high-resolution NTC thermistors with an accuracy of ±0.2 K. The entire measurement program, including acoustic measurements, simulation, signal processing, and visualization of measurement results are performed in MATLAB software. In addition, to reduce the uncertainty of the positioning of the transducers, the acoustic centre of the loudspeaker was determined experimentally for three types of excitation signals, namely MLS (maximum length sequence) signals with different lengths and duration, linear and logarithmic chirp signals with different defined frequency ranges. For this purpose, the climate lab was converted into a fully anechoic chamber by attaching absorption panels to the entire surfaces of the room. The measurement results indicated that the measurement of the acoustic centre of the sound source significantly reduces the displacement error of the transducer position. Moreover, to measure the air temperature in an occupied room, an algorithm was developed that can convert distorted signals into pure reference signals using an adaptive filter. The measurement results confirm the validity of the approach for a temperature interval of 4 K inside the climate lab. Accordingly, the accuracy of the reconstructed temperatures indicated that ATOM is very suitable for measuring the air temperature distribution in rooms.}, subject = {Bauphysik}, language = {en} } @unpublished{BodeMarxVogeletal., author = {Bode, Matthias and Marx, Steffen and Vogel, Albert and V{\"o}lker, Conrad}, title = {Dissipationsenergie bei Erm{\"u}dungsversuchen an Betonprobek{\"o}rpern}, volume = {2019}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.4493}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20211012-44938}, pages = {9}, abstract = {Aufgrund des visko-elastoplastischen Materialverhaltens von Beton wird Probek{\"o}rpern und Bauteilen infolge zyklischer Beanspruchungen Energie zugef{\"u}hrt. Die entsprechenden Energiegr{\"o}ßen werden durch Hysteresefl{\"a}chen der Spannungs-Dehnungslinien beschrieben. In der Literatur finden sich dabei unterschiedliche Ans{\"a}tze, wof{\"u}r diese Energie verwendet wird. Erste Untersuchungen zeigen, dass zumindest ein Teil dieser dissipierten Energie in thermische Energie umgewandelt wird. Mithilfe der in diesem Beitrag beschriebenen Methodik lassen sich diese Energiegr{\"o}ßen f{\"u}r jeden Lastwechsel eines Erm{\"u}dungsversuches schnell und zuverl{\"a}ssig bestimmen. Anschließend wurden mit dem implementierten Algorithmus die dissipierten Energien von insgesamt 27 zyklischen Versuchen ausgewertet. Analog zu der Dehnungsentwicklung und der Steifigkeitsdegradation weisen auch die Verl{\"a}ufe der dissipierten Energie {\"u}ber die Lastwechselzahl einen dreiphasigen Verlauf auf. Die Auswertung zeigt außerdem eine Korrelation zwischen der Bruchlastwechselzahl und der dissipierten Energie. Auch der Zusammenhang zwischen Probek{\"o}rpererw{\"a}rmung und dissipierter Energie konnte best{\"a}tigt werden.}, subject = {Erm{\"u}dung}, language = {de} } @article{BenzTarabenLichtenheldetal., author = {Benz, Alexander and Taraben, Jakob and Lichtenheld, Thomas and Morgenthal, Guido and V{\"o}lker, Conrad}, title = {Thermisch-energetische Geb{\"a}udesimulation auf Basis eines Bauwerksinformationsmodells}, series = {Bauphysik}, journal = {Bauphysik}, number = {40, Heft 2}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.3835}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20181221-38354}, pages = {61 -- 67}, abstract = {F{\"u}r eine Absch{\"a}tzung des Heizw{\"a}rmebedarfs von Geb{\"a}uden und Quartieren k{\"o}nnen thermisch-energetische Simulationen eingesetzt werden. Grundlage dieser Simulationen sind geometrische und physikalische Geb{\"a}udemodelle. Die Erstellung des geometrischen Modells erfolgt in der Regel auf Basis von Baupl{\"a}nen oder Vor-Ort-Begehungen, was mit einem großen Recherche- und Modellierungsaufwand verbunden ist. Sp{\"a}tere bauliche Ver{\"a}nderungen des Geb{\"a}udes m{\"u}ssen h{\"a}ufig manuell in das Modell eingearbeitet werden, was den Arbeitsaufwand zus{\"a}tzlich erh{\"o}ht. Das physikalische Modell stellt die Menge an Parametern und Randbedingungen dar, welche durch Materialeigenschaften, Lage und Umgebungs-einfl{\"u}sse gegeben sind. Die Verkn{\"u}pfung beider Modelle wird innerhalb der entsprechenden Simulations-software realisiert und ist meist nicht in andere Softwareprodukte {\"u}berf{\"u}hrbar. Mithilfe des Building Information Modeling (BIM) k{\"o}nnen Simulationsdaten sowohl konsistent gespeichert als auch {\"u}ber Schnittstellen mit entsprechenden Anwendungen ausgetauscht werden. Hierf{\"u}r wird eine Methode vorgestellt, die thermisch-energetische Simulationen auf Basis des standardisierten {\"U}bergabe-formats Industry Foundation Classes (IFC) inklusive anschließender Auswertungen erm{\"o}glicht. Dabei werden geometrische und physikalische Parameter direkt aus einem {\"u}ber den gesamten Lebenszyklus aktuellen Geb{\"a}udemodell extrahiert und an die Simulation {\"u}bergeben. Dies beschleunigt den Simulations-prozess hinsichtlich der Geb{\"a}udemodellierung und nach sp{\"a}teren baulichen Ver{\"a}nderungen. Die erarbeite-te Methode beruht hierbei auf einfachen Modellierungskonventionen bei der Erstellung des Bauwerksinformationsmodells und stellt eine vollst{\"a}ndige {\"U}bertragbarkeit der Eingangs- und Ausgangswerte sicher. Thermal building simulation based on BIM-models. Thermal energetic simulations are used for the estimation of the heating demand of buildings and districts. These simulations are based on building models containing geometrical and physical information. The creation of geometrical models is usually based on existing construction plans or in situ assessments which demand a comparatively big effort of investigation and modeling. Alterations, which are later applied to the structure, request manual changes of the related model, which increases the effort additionally. The physical model represents the total amount of parameters and boundary conditions that are influenced by material properties, location and environmental influences on the building. The link between both models is realized within the correspondent simulation soft-ware and is usually not transferable to other software products. By Applying Building Information Modeling (BIM) simulation data is stored consistently and an exchange to other software is enabled. Therefore, a method which allows a thermal energetic simulation based on the exchange format Industry Foundation Classes (IFC) including an evaluation is presented. All geometrical and physical information are extracted directly from the building model that is kept up-to-date during its life cycle and transferred to the simulation. This accelerates the simulation process regarding the geometrical modeling and adjustments after later changes of the building. The developed method is based on simple conventions for the creation of the building model and ensures a complete transfer of all simulation data.}, subject = {Building Information Modeling}, language = {de} } @article{BenzTarabenLichtenheldetal., author = {Benz, Alexander and Taraben, Jakob and Lichtenheld, Thomas and Morgenthal, Guido and V{\"o}lker, Conrad}, title = {Thermisch-energetische Geb{\"a}udesimulation auf Basis eines Bauwerksinformationsmodells}, series = {Bauphysik}, journal = {Bauphysik}, number = {40, Heft 2}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.3819}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20181102-38190}, pages = {61 -- 67}, abstract = {F{\"u}r eine Absch{\"a}tzung des Heizw{\"a}rmebedarfs von Geb{\"a}uden und Quartieren k{\"o}nnen thermisch-energetische Simulationen eingesetzt werden. Grundlage dieser Simulationen sind geometrische und physikalische Geb{\"a}udemodelle. Die Erstellung des geometrischen Modells erfolgt in der Regel auf Basis von Baupl{\"a}nen oder Vor-Ort-Begehungen, was mit einem großen Recherche- und Modellierungsaufwand verbunden ist. Sp{\"a}tere bauliche Ver{\"a}nderungen des Geb{\"a}udes m{\"u}ssen h{\"a}ufig manuell in das Modell eingearbeitet werden, was den Arbeitsaufwand zus{\"a}tzlich erh{\"o}ht. Das physikalische Modell stellt die Menge an Parametern und Randbedingungen dar, welche durch Materialeigenschaften, Lage und Umgebungs-einfl{\"u}sse gegeben sind. Die Verkn{\"u}pfung beider Modelle wird innerhalb der entsprechenden Simulations-software realisiert und ist meist nicht in andere Softwareprodukte {\"u}berf{\"u}hrbar. Mithilfe des Building Information Modeling (BIM) k{\"o}nnen Simulationsdaten sowohl konsistent gespeichert als auch {\"u}ber Schnittstellen mit entsprechenden Anwendungen ausgetauscht werden. Hierf{\"u}r wird eine Methode vorgestellt, die thermisch-energetische Simulationen auf Basis des standardisierten {\"U}bergabe-formats Industry Foundation Classes (IFC) inklusive anschließender Auswertungen erm{\"o}glicht. Dabei werden geometrische und physikalische Parameter direkt aus einem {\"u}ber den gesamten Lebenszyklus aktuellen Geb{\"a}udemodell extrahiert und an die Simulation {\"u}bergeben. Dies beschleunigt den Simulations-prozess hinsichtlich der Geb{\"a}udemodellierung und nach sp{\"a}teren baulichen Ver{\"a}nderungen. Die erarbeite-te Methode beruht hierbei auf einfachen Modellierungskonventionen bei der Erstellung des Bauwerksinformationsmodells und stellt eine vollst{\"a}ndige {\"U}bertragbarkeit der Eingangs- und Ausgangswerte sicher. Thermal building simulation based on BIM-models. Thermal energetic simulations are used for the estimation of the heating demand of buildings and districts. These simulations are based on building models containing geometrical and physical information. The creation of geometrical models is usually based on existing construction plans or in situ assessments which demand a comparatively big effort of investigation and modeling. Alterations, which are later applied to the structure, request manual changes of the related model, which increases the effort additionally. The physical model represents the total amount of parameters and boundary conditions that are influenced by material properties, location and environmental influences on the building. The link between both models is realized within the correspondent simulation soft-ware and is usually not transferable to other software products. By Applying Building Information Modeling (BIM) simulation data is stored consistently and an exchange to other software is enabled. Therefore, a method which allows a thermal energetic simulation based on the exchange format Industry Foundation Classes (IFC) including an evaluation is presented. All geometrical and physical information are extracted directly from the building model that is kept up-to-date during its life cycle and transferred to the simulation. This accelerates the simulation process regarding the geometrical modeling and adjustments after later changes of the building. The developed method is based on simple conventions for the creation of the building model and ensures a complete transfer of all simulation data.}, subject = {Geb{\"a}udeh{\"u}lle}, language = {de} } @article{BecherVoelkerRodehorstetal., author = {Becher, Lia and V{\"o}lker, Conrad and Rodehorst, Volker and Kuhne, Michael}, title = {Background-oriented schlieren technique for two-dimensional visualization of convective indoor air flows}, series = {Optics and Lasers in Engineering}, volume = {2020}, journal = {Optics and Lasers in Engineering}, number = {Volume 134, article 106282}, doi = {https://doi.org/10.1016/j.optlaseng.2020.106282}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20220810-46972}, pages = {9}, abstract = {This article focuses on further developments of the background-oriented schlieren (BOS) technique to visualize convective indoor air flow, which is usually defined by very small density gradients. Since the light rays deflect when passing through fluids with different densities, BOS can detect the resulting refractive index gradients as integration along a line of sight. In this paper, the BOS technique is used to yield a two-dimensional visualization of small density gradients. The novelty of the described method is the implementation of a highly sensitive BOS setup to visualize the ascending thermal plume from a heated thermal manikin with temperature differences of minimum 1 K. To guarantee steady boundary conditions, the thermal manikin was seated in a climate laboratory. For the experimental investigations, a high-resolution DLSR camera was used capturing a large field of view with sufficient detail accuracy. Several parameters such as various backgrounds, focal lengths, room air temperatures, and distances between the object of investigation, camera, and structured background were tested to find the most suitable parameters to visualize convective indoor air flow. Besides these measurements, this paper presents the analyzing method using cross-correlation algorithms and finally the results of visualizing the convective indoor air flow with BOS. The highly sensitive BOS setup presented in this article complements the commonly used invasive methods that highly influence weak air flows.}, subject = {Raumklima}, language = {en} } @article{BecherGenaAlsaadetal., author = {Becher, Lia and Gena, Amayu Wakoya and Alsaad, Hayder and Richter, Bernhard and Spahn, Claudia and V{\"o}lker, Conrad}, title = {The spread of breathing air from wind instruments and singers using schlieren techniques}, series = {Indoor Air}, volume = {2021}, journal = {Indoor Air}, number = {volume 31, issue 6}, publisher = {Wiley Blackwell}, address = {Oxford}, doi = {10.1111/ina.12869}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20220209-45817}, pages = {1798 -- 1814}, abstract = {The spread of breathing air when playing wind instruments and singing was investigated and visualized using two methods: (1) schlieren imaging with a schlieren mirror and (2) background-oriented schlieren (BOS). These methods visualize airflow by visualizing density gradients in transparent media. The playing of professional woodwind and brass instrument players, as well as professional classical trained singers were investigated to estimate the spread distances of the breathing air. For a better comparison and consistent measurement series, a single high note, a single low note, and an extract of a musical piece were investigated. Additionally, anemometry was used to determine the velocity of the spreading breathing air and the extent to which it was quantifiable. The results showed that the ejected airflow from the examined instruments and singers did not exceed a spreading range of 1.2 m into the room. However, differences in the various instruments have to be considered to assess properly the spread of the breathing air. The findings discussed below help to estimate the risk of cross-infection for wind instrument players and singers and to develop efficacious safety precautions, which is essential during critical health periods such as the current COVID-19 pandemic.}, subject = {Covid-19}, language = {en} } @article{AlsaadVoelker, author = {Alsaad, Hayder and V{\"o}lker, Conrad}, title = {Performance assessment of a ductless personalized ventilation system using a validated CFD model}, series = {Journal of Building Performance Simulation}, volume = {2018}, journal = {Journal of Building Performance Simulation}, number = {11, Heft 6}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.3850}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20190218-38500}, pages = {689 -- 704}, abstract = {The aim of this study is twofold: to validate a computational fluid dynamics (CFD) model, and then to use the validated model to evaluate the performance of a ductless personalized ventilation (DPV) system. To validate the numerical model, a series of measurements was conducted in a climate chamber equipped with a thermal manikin. Various turbulence models, settings, and options were tested; simulation results were compared to the measured data to determine the turbulence model and solver settings that achieve the best agreement between the measured and simulated values. Subsequently, the validated CFD model was then used to evaluate the thermal environment and indoor air quality in a room equipped with a DPV system combined with displacement ventilation. Results from the numerical model were then used to quantify thermal sensation and comfort using the UC Berkeley thermal comfort model.}, subject = {Ventilation}, language = {en} } @article{AlsaadVoelker, author = {Alsaad, Hayder and V{\"o}lker, Conrad}, title = {Qualitative evaluation of the flow supplied by personalized ventilation using schlieren imaging and thermography}, series = {Building and Environment}, volume = {2020}, journal = {Building and Environment}, number = {Volume 167, article 106450}, publisher = {Elsevier}, address = {New York}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.4511}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20211008-45117}, pages = {11}, abstract = {Personalized ventilation (PV) is a mean of delivering conditioned outdoor air into the breathing zone of the occupants. This study aims to qualitatively investigate the personalized flows using two methods of visualization: (1) schlieren imaging using a large schlieren mirror and (2) thermography using an infrared camera. While the schlieren imaging was used to render the velocity and mass transport of the supplied flow, thermography was implemented to visualize the air temperature distribution induced by the PV. Both studies were conducted using a thermal manikin to simulate an occupant facing a PV outlet. As a reference, the flow supplied by an axial fan and a cased axial fan was visualized with the schlieren system as well and compared to the flow supplied by PV. Schlieren visualization results indicate that the steady, low-turbulence flow supplied by PV was able to penetrate the thermal convective boundary layer encasing the manikin's body, providing clean air for inhalation. Contrarily, the axial fan diffused the supplied air over a large target area with high turbulence intensity; it only disturbed the convective boundary layer rather than destroying it. The cased fan supplied a flow with a reduced target area which allowed supplying more air into the breathing zone compared to the fan. The results of thermography visualization showed that the supplied cool air from PV penetrated the corona-shaped thermal boundary layer. Furthermore, the supplied air cooled the surface temperature of the face, which indicates the large impact of PV on local thermal sensation and comfort.}, subject = {Bildverarbeitung}, language = {en} } @inproceedings{AlsaadVoelker, author = {Alsaad, Hayder and V{\"o}lker, Conrad}, title = {Measuring and visualizing the flow supplied by personalized ventilation}, series = {Proceedings Book Roomvent 2020}, booktitle = {Proceedings Book Roomvent 2020}, address = {Turin, Italy}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.4657}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20220622-46573}, abstract = {This study investigates the flow supplied by personalized ventilation (PV) by means of anemometer measurements and schlieren visualization. The study was conducted using a thermal manikin to simulate a seated occupant facing a PV outlet. Air velocity was measured at multiple points in the flow field; the collected velocity values were used to calculate the turbulence intensity. Results indicated that PV was supplying air with low turbulence intensity that was able to penetrate the convective boundary layer of the manikin to supply clean air for inhalation. The convective boundary layer, however, obstructed the supplied flow and reduced its velocity by a total of 0.26 m/s. The PV flow preserved its value until about 10 cm from the face where velocity started to drop. Further investigations were conducted to test a PV diffuser with a relatively large outlet diameter (18 cm). This diffuser was developed using 3d-modelling and 3d-printing. The diffuser successfully distributed the flow over the larger outlet area. However, the supplied velocity and turbulence fields were not uniform across the section.}, subject = {Bel{\"u}ftung}, language = {en} } @article{AlsaadVoelker, author = {Alsaad, Hayder and V{\"o}lker, Conrad}, title = {Der K{\"u}hlungseffekt der personalisierten L{\"u}ftung}, series = {Bauphysik}, volume = {2020}, journal = {Bauphysik}, number = {volume 42, issue 5}, publisher = {Ernst \& Sohn bei John Wiley \& Sons}, address = {Hoboken}, doi = {10.25643/bauhaus-universitaet.4272}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20201020-42723}, pages = {218 -- 225}, abstract = {Personalisierte L{\"u}ftung (PL) kann die thermische Behaglichkeit sowie die Qualit{\"a}t der eingeatmeten Atemluft verbessern, in dem jedem Arbeitsplatz Frischluft separat zugef{\"u}hrt wird. In diesem Beitrag wird die Wirkung der PL auf die thermische Behaglichkeit der Nutzer unter sommerlichen Randbedingungen untersucht. Hierf{\"u}r wurden zwei Ans{\"a}tze zur Bewertung des K{\"u}hlungseffekts der PL untersucht: basierend auf (1) der {\"a}quivalenten Temperatur und (2) dem thermischen Empfinden. Grundlage der Auswertung sind in einer Klimakammer gemessene sowie numerisch simulierte Daten. Vor der Durchf{\"u}hrung der Simulationen wurde das numerische Modell zun{\"a}chst anhand der gemessenen Daten validiert. Die Ergebnisse zeigen, dass der Ansatz basierend auf dem thermischen Empfinden zur Evaluierung des K{\"u}hlungseffekts der PL sinnvoller sein kann, da bei diesem die komplexen physiologischen Faktoren besser ber{\"u}cksichtigt werden.}, subject = {L{\"u}ftung}, language = {de} } @article{AlsaadVoelker, author = {Alsaad, Hayder and V{\"o}lker, Conrad}, title = {Performance evaluation of ductless personalized ventilation in comparison with desk fans using numerical simulations}, series = {Indoor Air}, volume = {2020}, journal = {Indoor Air}, publisher = {John Wiley \& Sons Ltd}, doi = {10.1111/ina.12672}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20200422-41407}, pages = {14}, abstract = {The performance of ductless personalized ventilation (DPV) was compared to the performance of a typical desk fan since they are both stand-alone systems that allow the users to personalize their indoor environment. The two systems were evaluated using a validated computational fluid dynamics (CFD) model of an office room occupied by two users. To investigate the impact of DPV and the fan on the inhaled air quality, two types of contamination sources were modelled in the domain: an active source and a passive source. Additionally, the influence of the compared systems on thermal comfort was assessed using the coupling of CFD with the comfort model developed by the University of California, Berkeley (UCB model). Results indicated that DPV performed generally better than the desk fan. It provided better thermal comfort and showed a superior performance in removing the exhaled contaminants. However, the desk fan performed better in removing the contaminants emitted from a passive source near the floor level. This indicates that the performance of DPV and desk fans depends highly on the location of the contamination source. Moreover, the simulations showed that both systems increased the spread of exhaled contamination when used by the source occupant.}, subject = {Behaglichkeit}, language = {en} } @article{AlsaadVoelker, author = {Alsaad, Hayder and V{\"o}lker, Conrad}, title = {Could the ductless personalized ventilation be an alternative to the regular ducted personalized ventilation?}, series = {Indoor Air}, volume = {2020}, journal = {Indoor Air}, publisher = {John Wiley \& Sons Ltd}, doi = {10.1111/ina.12720}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20200805-42072}, pages = {13}, abstract = {This study investigates the performance of two systems: personalized ventilation (PV) and ductless personalized ventilation (DPV). Even though the literature indicates a compelling performance of PV, it is not often used in practice due to its impracticality. Therefore, the present study assesses the possibility of replacing the inflexible PV with DPV in office rooms equipped with displacement ventilation (DV) in the summer season. Numerical simulations were utilized to evaluate the inhaled concentration of pollutants when PV and DPV are used. The systems were compared in a simulated office with two occupants: a susceptible occupant and a source occupant. Three types of pollution were simulated: exhaled infectious air, dermally emitted contamination, and room contamination from a passive source. Results indicated that PV improved the inhaled air quality regardless of the location of the pollution source; a higher PV supply flow rate positively impacted the inhaled air quality. Contrarily, the performance of DPV was highly sensitive to the source location and the personalized flow rate. A higher DPV flow rate tends to decrease the inhaled air quality due to increased mixing of pollutants in the room. Moreover, both systems achieved better results when the personalized system of the source occupant was switched off.}, subject = {Str{\"o}mungsmechanik}, language = {en} } @article{AlsaadSchaelteSchneeweissetal., author = {Alsaad, Hayder and Sch{\"a}lte, Gereon and Schneeweiß, Mario and Becher, Lia and Pollack, Moritz and Gena, Amayu Wakoya and Schweiker, Marcel and Hartmann, Maria and Voelker, Conrad and Rossaint, Rolf and Irrgang, Matthias}, title = {The Spread of Exhaled Air and Aerosols during Physical Exercise}, series = {Journal of Clinical Medicine}, volume = {2023}, journal = {Journal of Clinical Medicine}, number = {Volume 12, issue 4, article 1300}, publisher = {Basel}, address = {MDPI}, doi = {10.3390/jcm12041300}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20230208-49262}, pages = {20}, abstract = {Physical exercise demonstrates a special case of aerosol emission due to its associated elevated breathing rate. This can lead to a faster spread of airborne viruses and respiratory diseases. Therefore, this study investigates cross-infection risk during training. Twelve human subjects exercised on a cycle ergometer under three mask scenarios: no mask, surgical mask, and FFP2 mask. The emitted aerosols were measured in a grey room with a measurement setup equipped with an optical particle sensor. The spread of expired air was qualitatively and quantitatively assessed using schlieren imaging. Moreover, user satisfaction surveys were conducted to evaluate the comfort of wearing face masks during training. The results indicated that both surgical and FFP2 masks significantly reduced particles emission with a reduction efficiency of 87.1\% and 91.3\% of all particle sizes, respectively. However, compared to surgical masks, FFP2 masks provided a nearly tenfold greater reduction of the particle size range with long residence time in the air (0.3-0.5 μm). Furthermore, the investigated masks reduced exhalation spreading distances to less than 0.15 m and 0.1 m in the case of the surgical mask and FFP2 mask, respectively. User satisfaction solely differed with respect to perceived dyspnea between no mask and FFP2 mask conditions.}, subject = {Sport}, language = {en} } @article{AlsaadHartmannVoelker, author = {Alsaad, Hayder and Hartmann, Maria and V{\"o}lker, Conrad}, title = {Hygrothermal simulation data of a living wall system for decentralized greywater treatment}, series = {Data in Brief}, volume = {2022}, journal = {Data in Brief}, number = {volume 40, article 107741}, publisher = {Elsevier}, address = {Amsterdam}, doi = {10.1016/j.dib.2021.107741}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:gbv:wim2-20220106-45483}, pages = {12}, abstract = {This dataset presents the numerical analysis of the heat and moisture transport through a facade equipped with a living wall system designated for greywater treatment. While such greening systems provide many environmental benefits, they involve pumping large quantities of water onto the wall assembly, which can increase the risk of moisture in the wall as well as impaired energetic performance due to increased thermal conductivity with increased moisture content in the building materials. This dataset was acquired through numerical simulation using the coupling of two simulation tools, namely Envi-Met and Delphin. This coupling was used to include the complex role the plants play in shaping the near-wall environmental parameters in the hygrothermal simulations. Four different wall assemblies were investigated, each assembly was assessed twice: with and without the living wall. The presented data include the input and output parameters of the simulations, which were presented in the co-submitted article [1].}, subject = {Kupplung}, language = {en} }