@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} } @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{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} } @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{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} } @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} } @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{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} } @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} } @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} }