TY - CHAP A1 - Dokhanchi, Najmeh Sadat ED - Arnold, Jörg T1 - Acoustic travel time tomography: Applicability of an array of directional sound sources N2 - 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. KW - Bauphysik KW - Akustische Laufzeit-Tomographie KW - Acoustic Travel-Time Tomography KW - Bauklimatik Y1 - 2022 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20220622-46589 UR - https://www.dega-akustik.de/publikationen/online-proceedings N1 - This conference paper has been submitted to the DAGA 2022. Thus, the original paper first is published in the "Fortschritte der Akustik - DAGA 2022" ER - TY - CHAP A1 - Dokhanchi, Najmeh Sadat A1 - Arnold, Jörg A1 - Vogel, Albert A1 - Völker, Conrad T1 - Acoustic Travel-Time Tomography: Optimal Positioning of Transceiver and Maximal Sound-Ray Coverage of the Room T2 - Fortschritte der Akustik - DAGA 2019 N2 - 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. KW - Bauphysik KW - Acoustic Travel-Time Tomography KW - Bauklimatik KW - Akustische Tomographie Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20190408-38778 UR - https://www.dega-akustik.de/publikationen/online-proceedings/ N1 - This conference paper has been submitted to the DAGA 2019. Thus, the original paper first is published in the "Fortschritte der Akustik - DAGA 2019" ER - TY - JOUR A1 - Teitelbaum, Eric A1 - Alsaad, Hayder A1 - Aviv, Dorit A1 - Kim, Alexander A1 - Völker, Conrad A1 - Meggers, Forrest A1 - Pantelic, Jovan T1 - Addressing a systematic error correcting for free and mixed convection when measuring mean radiant temperature with globe thermometers JF - Scientific reports N2 - 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. KW - Strahlungstemperatur KW - Mean radiant temperature KW - Globe thermometers KW - Indoor environment KW - Thermal comfort KW - Measurements KW - OA-Publikationsfonds2022 Y1 - 2022 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20220509-46363 UR - https://www.nature.com/articles/s41598-022-10172-5#citeas VL - 2022 IS - Volume 12, article 6473 PB - Springer Nature CY - London ER - TY - CHAP A1 - Geske, Mara A1 - Benz, Alexander A1 - Völker, Conrad ED - Kornadt, Oliver ED - Carrigan, Svenja ED - Hofmann, Markus ED - Völker, Conrad T1 - Anwendung georeferenzierter Bilddaten bei energetischen Quartiersanalysen T2 - Tagungsband Bauphysiktage Kaiserslautern 2022 N2 - Bei Analysen des Gebäudebestands im Quartierskontext werden zu Dokumentationszwecken viele Bilddaten erzeugt. Diese Daten sind im Nachhinein häufig keinen eindeutig genauen Standorten und Blickwinkeln auf das Bauwerk zuzuordnen. Insbesondere gilt dies für Ortsunkundige oder für Detailaufnahmen. Eine zusätzliche Herausforderung stellt die Aufnahme von Wärmebrücken- oder andersartigen Gebäudedetails durch Thermogramme dar. In der Praxis kommen hier oftmals analoge, fehleranfällige Lösungen zum Einsatz. Durch die Nutzung von Georeferenzierung kann diese Lücke geschlossen und eine eindeutige Kommunikation und Auswertung gewährleistet werden. Im Gegensatz zu den üblichen Kameras sind Smartphones nach Stand der Technik ausreichend ausgestattet, um neben Daten zu Standort auch die Orientierungswinkel einer Bildaufnahme zu dokumentieren. Die georefenzierten Bilder können auf Grundlage der in den sogenannten Exif-Daten mitgeschriebenen Informationen händisch in ein bestehendes Quartiersmodell integriert werden. Anhand eines universitären Musterquartiers wird die nutzerfreundliche Realisierung beispielhaft erprobt und auf ihre Potentiale zur Automatisierung in Python untersucht. Hierfür 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 möglichen 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, ermöglicht. KW - Quartiersanalyse KW - Bilddaten KW - Bauphysik und Sanierung Y1 - 2022 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20220617-46544 SN - 987-3-95974-176-7 SN - 2363-8206 PB - Eigenverlag der Technischen Universität Kaiserslautern CY - Kaiserslautern ER - TY - THES A1 - Schürenberg, Philipp T1 - Automatisierte fachliche Qualitätssicherung in einem Crowdsourcing-basierten bauphysikalischen Lernspiel N2 - In crowdsourcingbasierten Systemen kommt der Qualitätssicherung des durch Benutzer generierten Inhaltes große Bedeutung für die Erhaltung der Benutzbarkeit zu. Das bauphysikalische Lehrspiel "BuildVille" benutzt für die Quiz-Anwendung einen Crowdsourcing-Ansatz: Die Quiz-Fragen werden von den Benutzern selbst generiert. Mit Hilfe dieser Arbeit soll sichergestellt werden, dass fehlerhafte, irrtümlicherweise oder zum Spaß eingegebene Fragen möglichst früh erkannt, korrigiert oder von der weiteren Verbreitung ausgeschlossen werden. Dazu soll mit Hilfe einer Analyse bestehender crowdsourcingbasierter Systeme bezüglich umgesetzter Qualitätssicherungsmaßnahmen ein Konzept für die QS-Maßnahmen in BuildVille entwickelt werden. KW - Crowdsourcing KW - BuildVille Y1 - 2012 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20120704-16734 ER - TY - JOUR A1 - Becher, Lia A1 - Völker, Conrad A1 - Rodehorst, Volker A1 - Kuhne, Michael T1 - Background-oriented schlieren technique for two-dimensional visualization of convective indoor air flows JF - Optics and Lasers in Engineering N2 - 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. KW - Raumklima KW - Raumluftströmungen KW - Flow visualization KW - Convective indoor air flow KW - Background-oriented schlieren KW - Human thermal plume KW - Cross-correlation Y1 - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20220810-46972 N1 - This article is published by Elsevier in Optics and Lasers in Engineering 134 (2020) 106282 and may be found at https://doi.org/10.1016/j.optlaseng.2020.106282 Copyright © 2020 Elsevier Ltd. All rights reserved. This article may be downloaded for personal use only. Any other use requires prior permission of the authors and Elsevier Ltd. VL - 2020 IS - Volume 134, article 106282 ER - TY - THES A1 - Franke, Carolin T1 - Bauphysikalisches Quartett N2 - Quartett ist ein ebenso altes, wie auch beliebtes Kartenspiel. Vor allem bei Kindern erfreut es sich großer Beliebtheit, während in den älteren Generationen kaum jemand mit Quartettkarten spielt. Quartettspiele speziell für 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 übertragen werden? Ziel dieser Arbeit ist es, das Konzept des Quartettkartenspiels auf bauphysikalische Inhalte anzuwenden und gegebenenfalls die Spielprinzipien zu erweitern oder zu verändern. Dabei sind die Studenten der Fakultät 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 gewählt werden, dass sich Kategorien mit bauphysikalischem Inhalt finden lassen. Augenmerk sollte auch auf die Strukturierung der Lerninhalte gelegt werden, um eine leichte Übertragung des Spielkonzepts auf andere Fachdomänen zu ermöglichen. Das Ergebnis der Arbeit sind zwei fertige und spielbare Quartette. KW - Quartett KW - Lernspiel KW - Bauphysik KW - Baustoff Quartett Y1 - 2012 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20121130-17723 ER - TY - GEN A1 - Großmann, Felix T1 - Capturing Sheep With Minecraft N2 - Capturing Sheep With Minecraft befasst sich mit ausgewählten Problemen der Bauphysik und deren Umsetzung mithilfe des Computerspiels Minecraft. Es werden ausgewählte Probleme der Bauphysik in Minecraft abgebildet um diese Schülern und Studenten näher zu bringen. Es wurde ein Szenario in Minecraft entworfen welches durch entgegenwirken der abgebildeten Probleme, durch den Spieler gelöst werden soll. KW - Minecraft KW - Probleme KW - Bauphysik KW - Minecraft KW - Bauphysik KW - Probleme Y1 - 2012 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20121107-17530 ER - TY - JOUR A1 - Alsaad, Hayder A1 - Völker, Conrad T1 - Could the ductless personalized ventilation be an alternative to the regular ducted personalized ventilation? JF - Indoor Air N2 - 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. KW - Strömungsmechanik KW - Kontamination KW - Belüftung KW - Luftqualität KW - computational fluid dynamics KW - cross-contamination KW - ductless personalized ventilation KW - indoor air quality KW - tracer gas Y1 - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20200805-42072 UR - https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/ina.12720 VL - 2020 PB - John Wiley & Sons Ltd ER - TY - CHAP A1 - Hartmann, Maria A1 - Alsaad, Hayder A1 - Völker, Conrad T1 - Das Potential von Fassadenbegrünungen zur Verringerung des Wärmeinseleffekts: Simulation eines Beispielquartiers T2 - Bauphysiktage Kaiserslautern 2022 N2 - Die Auswirkungen einer Fassadenbegrünung auf den Wärmeinseleffekt in Stuttgart wurde für eine Hitzeperiode numerisch simuliert und bewertet. Die Ergebnisse zeigten positive Auswirkungen innerhalb des Simulationsgebiets sowie eine geringe Fernwirkung auf benachbarte Stadtquartiere. Diese Änderungen können zur Verbesserung des thermischen Komforts im Außenraum beitragen. Eine reduzierte Temperatur der Außenoberfläche führt darüber hinaus auch zu einer geringeren Oberflächentemperatur der Wandinnenseite, welche die Innenraumtemperatur beeinflusst. Folglich kann die thermische Behaglichkeit auch im Innenraum erhöht werden. KW - Mikroklima KW - Envi-Met KW - Städtische Wärmeinsel KW - Fassadenbegrünung KW - Living-wall Y1 - 2022 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20220713-46676 SN - 978-3-95974-176-7 SN - 2363-8206 CY - Kaiserslautern ER -