TY - JOUR A1 - Alsaad, Hayder A1 - Völker, Conrad T1 - Der Kühlungseffekt der personalisierten Lüftung T1 - The cooling effect of personalized ventilation systems JF - Bauphysik N2 - Personalisierte Lüftung (PL) kann die thermische Behaglichkeit sowie die Qualität der eingeatmeten Atemluft verbessern, in dem jedem Arbeitsplatz Frischluft separat zugeführt wird. In diesem Beitrag wird die Wirkung der PL auf die thermische Behaglichkeit der Nutzer unter sommerlichen Randbedingungen untersucht. Hierfür wurden zwei Ansätze zur Bewertung des Kühlungseffekts der PL untersucht: basierend auf (1) der äquivalenten Temperatur und (2) dem thermischen Empfinden. Grundlage der Auswertung sind in einer Klimakammer gemessene sowie numerisch simulierte Daten. Vor der Durchführung der Simulationen wurde das numerische Modell zunächst anhand der gemessenen Daten validiert. Die Ergebnisse zeigen, dass der Ansatz basierend auf dem thermischen Empfinden zur Evaluierung des Kühlungseffekts der PL sinnvoller sein kann, da bei diesem die komplexen physiologischen Faktoren besser berücksichtigt werden. N2 - Personalized ventilation (PV) can improve thermal comfort and inhaled air quality by supplying air to each workstation separately. This study investigates the impact of PV on the thermal state of the users under summer boundary conditions. Two approaches to evaluating the cooling effect of PV were investigated, based on equivalent temperature and based on thermal sensation. Both approaches implemented measured and simulated values of the cooling effect of PV. Before conducting the simulations, the numerical model was first validated against measured data collected in a climate chamber equipped with a thermal manikin. Results indicated that the thermal sensation approach can be more suitable for evaluating the cooling effect of PV due to the complex physiological factors it considers. KW - Lüftung KW - Strömung KW - Raumklima KW - Temperatur KW - personalized ventilation KW - computational fluid dynamics KW - Simulation KW - personalisierte Lüftung KW - äquivalente Temperatur KW - thermisches Empfinden Y1 - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20201020-42723 UR - https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/bapi.202000018 N1 - © 2020 Ernst & Sohn Verlag für Architektur und technische Wissenschaften GmbH & Co. KG, Berlin. Dieser Artikel kann für den persönlichen Gebrauch heruntergeladen werden. Andere Verwendungen bedürfen der vorherigen Zustimmung der Autoren und des Verlags Ernst & Sohn. Der folgende Artikel erschien in der Bauphysik 42 (2020), Heft 5, 218-225, DOI: 10.1002/bapi.202000018 VL - 2020 IS - volume 42, issue 5 SP - 218 EP - 225 PB - Ernst & Sohn bei John Wiley & Sons CY - Hoboken ER - TY - JOUR A1 - Alsaad, Hayder A1 - Völker, Conrad T1 - Performance evaluation of ductless personalized ventilation in comparison with desk fans using numerical simulations JF - Indoor Air N2 - 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. KW - Behaglichkeit KW - Raumklima KW - Strömungsmechanik KW - Fluid KW - computational fluid dynamics KW - desk fan KW - ductless personalized ventilation KW - IAQ KW - thermal comfort Y1 - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20200422-41407 UR - https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/ina.12672 VL - 2020 PB - John Wiley & Sons Ltd 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 - JOUR A1 - Pollack, Moritz A1 - Lück, Andrea A1 - Wolf, Mario A1 - Kraft, Eckhard A1 - Völker, Conrad T1 - Energy and Business Synergy: Leveraging Biogenic Resources from Agriculture, Waste, and Wastewater in German Rural Areas JF - Sustainability N2 - 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. KW - Energiewende KW - Energieplanung KW - Abfallwirtschaft KW - organischer Abfall KW - Biomasse KW - Regionalentwicklung KW - biogene Abfallstoffe KW - Abwassermanagement KW - OA-Publikationsfonds2023 Y1 - 2023 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20231222-65172 UR - https://www.mdpi.com/2071-1050/15/24/16573 VL - 2023 IS - volume 15, issue 24, article 16573 SP - 1 EP - 25 PB - MDPI CY - Basel ER - TY - JOUR A1 - Gena, Amayu Wakoya A1 - Völker, Conrad A1 - Settles, Gary T1 - Qualitative and quantitative schlieren optical measurement of the human thermal plume JF - Indoor Air N2 - A new large‐field, high‐sensitivity, single‐mirror coincident schlieren optical instrument has been installed at the Bauhaus‐Universität 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. KW - Raumklima KW - Behaglichkeit KW - Digital image correlation KW - human thermal plume KW - schlieren imaging KW - schlieren velocimetry KW - thermal comfort KW - Schlierenspiegel Y1 - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20200709-41936 UR - https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/ina.12674 VL - 2020 IS - volume 30, issue 4 SP - 757 EP - 766 PB - John Wiley & Sons ER - TY - INPR A1 - Vogel, Albert A1 - Völker, Conrad A1 - Bode, Matthias A1 - Marx, Steffen T1 - Messung und Simulation der Erwärmung von ermüdungsbeanspruchten Betonprobekörpern T2 - Bauphysik N2 - 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 durchgeführt. Mit Hilfe der Temperaturmessungen konnten die Simulationen für die Temperaturentwicklung der Betonzylinder mit der verwendeten Betonrezeptur validiert werden. Die Untersuchungen lassen den Schluss zu, dass bei zyklischer Probekörperbelastung und der einhergehenden Probekörperdehnung Energie dissipiert wird und diese maßgeblich für die Erwärmung der Probe verantwortlich ist. N2 - This paper presents measurements and simulations that describe the temperature development in concrete cylinders due to cyclic loading. The measurements were carried out in a test stand, the simulations in the FEM program ANSYS. The simulations of the temperature development in the concrete cylinders with the used concrete recipe were validated using the temperature measurements. The investigations lead to the conclusion that energy is dissipated during cyclic test specimen loading and the accompanying test specimen elongation and that this is mainly responsible for the heating of the specimen. KW - zyklische Beanspruchung KW - Ermüdung KW - Dissipation KW - zyklische Beanspruchung KW - Ermüdung KW - Dissipation KW - cyclic load KW - fatigue Y1 - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20200425-41471 UR - https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/bapi.201900031 N1 - This is the pre-peer reviewed version of the following article: hhttps://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/bapi.201900031, which has been published in final form at https://doi.org/10.1002/bapi.201900031. VL - 2020 IS - Volume 42, Issue 2 SP - 86 EP - 93 PB - John Wiley and Sons ER - TY - INPR A1 - Vogel, Albert A1 - Benz, Alexander A1 - Völker, Conrad T1 - Untersuchung des Wärmeübergangs von zyklisch beanspruchten Betonzylindern N2 - Wiederkehrende Belastungen, wie sie beispielsweise an Brücken oder Windenergieanlagen auftreten, können innerhalb der Nutzungsdauer solcher Bauwerke bis zu 1.000.000.000 Lastwechsel erreichen. Um das dadurch eintretende Ermüdungsverhalten von Beton zu untersuchen, werden diese zyklischen Beanspruchungen in mechanischen Versuchen mit Prüfzylindern nachgestellt. Damit Versuche mit solch hohen Lastwechselzahlen in akzeptablen Zeitdauern durchgeführt werden können, wird die Belastungsfrequenz erhöht. Als Folge dieser erhöhten Belas-tungsfrequenz erwärmen sich allerdings die Betonprobekörper, was zu einem früheren, unrealistischen Versagenszeitpunkt führen kann, weshalb die Erwärmung begrenzt werden muss. Um die Wärmefreisetzung in der Probe zu untersuchen, wurden Versuche und Simulationen durchgeführt. Im Beitrag wird die analytische und messtechnische Analyse des Wärmeübergangs an erwärmten Betonzylindern vorgestellt. Resultierend daraus wird eine Möglichkeit zur Reduktion der Erwärmung an zyklisch beanspruchten Betonzylindern vorgestellt. N2 - Periodic load cycles, such as those that occur on bridges or wind turbines, are of great importance for dynamic long-term considerations of concrete. Within the life span of such structures, up to 1,000,000,000 load changes can be expected. To determine the fatigue strength, the resistance to periodic loads can be determined in a short time in laboratory tests by increasing the load frequency. As a result of this increased load frequency, however, the concrete test specimens heat up, which can lead to an earlier, unrealistic time of failure, which is why the heating must be limited. Therefore, tests and simulations were carried out to investigate the heat release in the sample. In this article, the analytical analysis and measurements of the heat release of heated concrete cylinders are presented. As a conclusion, a possibility of reducing the temperature of dynamically stressed concrete cylinders is introduced. KW - Zyklische Beanspruchung KW - Wärmeübergang KW - Wärmeübergangskoeffizient KW - Dissipation KW - Wärmeübergangskoeffizient an Zylinder KW - heat transfer coefficient for cylinders KW - cyclic load Y1 - 2020 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20200619-41813 N1 - This is the pre-peer reviewed version of the following article: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/bapi.202000004, which has been published in final form at https://doi.org/10.1002/bapi.202000004 VL - 2020 IS - Volume 42, Issue 3 SP - 131 EP - 138 PB - John Wiley and Sons ER - TY - INPR A1 - Bode, Matthias A1 - Marx, Steffen A1 - Vogel, Albert A1 - Völker, Conrad T1 - Dissipationsenergie bei Ermüdungsversuchen an Betonprobekörpern N2 - Aufgrund des visko-elastoplastischen Materialverhaltens von Beton wird Probekörpern und Bauteilen infolge zyklischer Beanspruchungen Energie zugeführt. Die entsprechenden Energiegrößen werden durch Hystereseflächen der Spannungs-Dehnungslinien beschrieben. In der Literatur finden sich dabei unterschiedliche Ansätze, wofür 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 Energiegrößen für jeden Lastwechsel eines Ermüdungsversuches schnell und zuverlässig 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 Verläufe der dissipierten Energie über die Lastwechselzahl einen dreiphasigen Verlauf auf. Die Auswertung zeigt außerdem eine Korrelation zwischen der Bruchlastwechselzahl und der dissipierten Energie. Auch der Zusammenhang zwischen Probekörpererwärmung und dissipierter Energie konnte bestätigt werden. KW - Ermüdung KW - Beton KW - Dissipationsenergie KW - Probekörpererwärmung Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20211012-44938 UR - https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/best.201900004 N1 - This is the pre-peer reviewed version of the following article: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/best.201900004, which has been published in final form at https://doi.org/10.1002/best.201900004 VL - 2019 ER - TY - JOUR A1 - Benz, Alexander A1 - Taraben, Jakob A1 - Lichtenheld, Thomas A1 - Morgenthal, Guido A1 - Völker, Conrad T1 - Thermisch-energetische Gebäudesimulation auf Basis eines Bauwerksinformationsmodells JF - Bauphysik N2 - Für eine Abschätzung des Heizwärmebedarfs von Gebäuden und Quartieren können thermisch-energetische Simulationen eingesetzt werden. Grundlage dieser Simulationen sind geometrische und physikalische Gebäudemodelle. Die Erstellung des geometrischen Modells erfolgt in der Regel auf Basis von Bauplänen oder Vor-Ort-Begehungen, was mit einem großen Recherche- und Modellierungsaufwand verbunden ist. Spätere bauliche Veränderungen des Gebäudes müssen häufig manuell in das Modell eingearbeitet werden, was den Arbeitsaufwand zusätzlich erhöht. Das physikalische Modell stellt die Menge an Parametern und Randbedingungen dar, welche durch Materialeigenschaften, Lage und Umgebungs-einflüsse gegeben sind. Die Verknüpfung beider Modelle wird innerhalb der entsprechenden Simulations-software realisiert und ist meist nicht in andere Softwareprodukte überführbar. Mithilfe des Building Information Modeling (BIM) können Simulationsdaten sowohl konsistent gespeichert als auch über Schnittstellen mit entsprechenden Anwendungen ausgetauscht werden. Hierfür wird eine Methode vorgestellt, die thermisch-energetische Simulationen auf Basis des standardisierten Übergabe-formats Industry Foundation Classes (IFC) inklusive anschließender Auswertungen ermöglicht. Dabei werden geometrische und physikalische Parameter direkt aus einem über den gesamten Lebenszyklus aktuellen Gebäudemodell extrahiert und an die Simulation übergeben. Dies beschleunigt den Simulations-prozess hinsichtlich der Gebäudemodellierung und nach späteren baulichen Veränderungen. Die erarbeite-te Methode beruht hierbei auf einfachen Modellierungskonventionen bei der Erstellung des Bauwerksinformationsmodells und stellt eine vollständige Übertragbarkeit 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. KW - Gebäudehülle KW - Energiebedarf KW - Simulation KW - Schnittstelle KW - Building Information Modeling KW - Gebäudesimulation KW - BIM KW - IFC-basierte Gebäudesimulation KW - thermische Gebäudehülle KW - building simulation Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20181102-38190 UR - https://e-pub.uni-weimar.de/opus4/frontdoor/index/index/docId/3835 N1 - Copyright 2018 Ernst & Sohn. Dieser Artikel kann für den persönlichen Gebrauch heruntergeladen werden. Andere Verwendungen bedürfen der vorherigen Zustimmung der Autoren und des Verlags Ernst & Sohn. Der folgende Artikel erschien in der Bauphysik 40 (2), 2018 und kann unter folgendem Link abgerufen werden. https://www.ernst-und-sohn.de/app/artikelrecherche/artikel.php?lang=de&ID=38470&utm_source=eus&utm_medium=artikel-db&utm_campaign=Bp_2018_2. IS - 40, Heft 2 SP - 61 EP - 67 ER -