TY - THES A1 - Völker, Conrad T1 - Untersuchungen hinsichtlich des Einflusses von PCM auf die Raumlufttemperatur T1 - Impact of PCM on indoor temperatures N2 - Das Ziel der vorliegenden Diplomarbeit war es, „Untersuchungen hinsichtlich des Einflusses von Phase Change Materials auf die Raumlufttemperatur“ durchzuführen und anschließend die Ergebnisse auszuwerten. Dabei galt es, thermodynamische Grundlagen zu erläutern 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 Vollständigkeit erhoben werden. Ein Hauptteil dieser Arbeit bestand darin, den Versuchsaufbau der Referenzräume im Eiermann-Bau in Apolda als Grundlage für spätere Messungen detailliert zu beschreiben. Dabei wurde auf die gesamte Messanlage, die eingebrachten PCM sowie auf daraus resultierende physikalische Kenngrößen ausführlich eingegangen. Es galt, geometrische, chemische und physikalische Einflüsse einzuschätzen, aber auch Schwachstellen aufzudecken, um die später folgenden Messreihen exakt auswerten zu können. Als kritisch einzuschätzende Größe 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 geklärt werden. Basierend auf diesen Erkenntnissen wurden vergleichende Messreihen durchgeführt, 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 berücksichtigt werden, dass diese Differenz größtenteils auf die thermische Masse des Salzgemischs zurückgeführt werden kann. Eine abschließende Messung ohne Salzgemisch zeigte, dass aufgrund des latenten Wärmespeichervermögens des PCM-Putzes lediglich eine thermische Differenz von 2 K erreicht werden kann. Hinsichtlich der Luftwechselrate ist anzumerken, dass die erwartete, vergleichsweise zügige Auskühlung trotz Lüftung 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 Atmosphärentemperatur sowie der Globalstrahlung mussten Funktionen approximiert werden, da diese äußeren Zwänge einen entscheidenden Einfluss auf den Verlauf der Innenraumtemperatur ausüben. Die Ergebnisse der Berechungen des Temperaturverlaufs können als zufrieden stellend betrachtet werden, jedoch wurde deutlich, dass ein genaues Nachstellen nicht möglich ist. Dies ist vor allem auf die Tatsache zurückzuführen, dass das Minimalmodell lediglich eine Beschreibung der wesentlichen Prozesse mathematisch abbildet. Eine kritische Auseinandersetzung hinsichtlich allgemeiner Standpunkte als auch der Anwendbarkeit auf die Referenzräume wurde abschließend diskutiert. KW - Latentwärmespeicher KW - Raumlufttemperatur KW - PCM KW - Phase Change Materials Y1 - 2005 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20111215-6639 N1 - Der Volltext-Zugang wurde im Zusammenhang mit der Klärung urheberrechtlicher Fragen mit sofortiger Wirkung gesperrt. ER - TY - THES A1 - Laar, Michael T1 - Untersuchung zur Tageslichtnutzung in den feucht-heißen Tropen am Beispiel Rio de Janeiros T1 - Analysis of Daylighting in the hot & humid Tropics – case study Rio de Janeiro N2 - Bei der Untersuchung der Tageslichtnutzung in den Tropen werden zunächst die geschichtliche Entwicklung der Architektur in Rio de Janeiro und ihre klimatische Anpassung, die Tageslichtsituation vor Ort und die Bedingungen für den visuellen Komfort an Bildschirmarbeitsplätzen in Bürogebäuden analysiert. In einem zweiten Schritt werden Auslegungskriterien für Tageslichtkontrollsysteme festgelegt und ein Auslegungskonzept erarbeitet. Auf dieser Grundlage wird über Simulationen mit Siview/Radiance das Potential 12 verschiedener Tageslichtkontrollsysteme für verschiedene Himmelszustände ermittelt. Über eine neu entwickelte Methodik wird die Tageslichtautonomie für verschiedene Fassadenorientierungen unter Einsatz der entwickelten Tageslichtkontrollsysteme für den Standort Rio de Janeiro ermittelt. Der Einfluss der Möblierung wird beispielhaft untersucht. Abschließend wird eine energetische Bilanz, die sowohl die Kunstlichteinsparung als auch die Kühllast durch Kunst- und Tageslicht berücksichtigt, an zwei Systemen beispielhaft erstellt. N2 - In this study of day lighting in the tropics the development of the architecture in Rio de Janeiro and its response to the climate are described in the first stage. In addition to this the daylight situation in Rio de Janeiro and parameters for visual comfort for workstations in office buildings are analyzed. This is followed by the second stage where the design criteria for daylight control systems are drawn up and a layout manual is developed. On this basis the potential of 12 different daylight control systems is simulated and analyzed with Siview/Radiance for different sky conditions. Using a newly developed methodology, the daylight autonomy for different orientations of the façade integrated daylight control systems is calculated for Rio de Janeiro. The influence of furniture is also analyzed in the simulations. In the final step the effect of daylight control systems on the energy consumption is calculated, taking into consideration the reduction of artificial lighting as well as the cooling load due to artificial and natural lighting. KW - Rio de Janeiro KW - Architektur KW - Beleuchtung KW - Tageslicht KW - Leuchtdichtemessungen KW - Beleuchtungsstärkemessungen KW - visueller Komfort KW - Methodik zur Ermittlung der Tageslichtautonomie KW - Tageslichtkontrollsysteme KW - Luminance of tropical sky KW - Illuminance of tropical sky KW - Visual comfort KW - Methodology for calculation of daylight autonomy KW - Daylight control systems Y1 - 2002 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20040225-497 ER - TY - THES A1 - Rothe, Christian T1 - Untersuchung diffuser kohärenter Schallfelder in Atrien N2 - In dieser Diplomarbeit werden – anhand eines Simulationsprogrammes – die diffusen Schallfelder in Atrien untersucht. Diesbezüglich standen Referenzobjekte in Berlin zur Verfügung. Es wurde untersucht, inwieweit sich die Raumgeometrie, die Volumina und die Absorptionseigenschaften der Umhüllungsflächen auf die Energieverteilung im Atriumsraum auswirken. Ziel der Arbeit ist es, Optimierungspotenziale aufzuzeigen und Lösungsvorschläge zu entwickeln, die zeigen, mit welchen Mitteln und Methoden die Raumakustik nachträglich verbessert werden kann. KW - Absorption KW - Absorptionskoeffizient KW - Raumakustik KW - Absorber KW - Absorberelement KW - Nachhall KW - Nachhallzeit KW - Klarheitsmaß KW - Deutlichkeit KW - Raumeindruck KW - Lautstärke KW - Diffusität Y1 - 2005 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20111215-6786 N1 - Der Volltext-Zugang wurde im Zusammenhang mit der Klärung urheberrechtlicher Fragen mit sofortiger Wirkung gesperrt. 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 - JOUR A1 - Becher, Lia A1 - Gena, Amayu Wakoya A1 - Alsaad, Hayder A1 - Richter, Bernhard A1 - Spahn, Claudia A1 - Völker, Conrad T1 - The spread of breathing air from wind instruments and singers using schlieren techniques JF - Indoor Air N2 - 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. KW - Covid-19 KW - Pandemie KW - Blasinstrument KW - Gesang KW - Schlierenmethode KW - airborne infection KW - background-oriented schlieren KW - schlieren imaging Y1 - 2021 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20220209-45817 UR - https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/ina.12869 VL - 2021 IS - volume 31, issue 6 SP - 1798 EP - 1814 PB - Wiley Blackwell CY - Oxford ER - TY - JOUR A1 - Alsaad, Hayder A1 - Hartmann, Maria A1 - Voelker, Conrad T1 - The effect of a living wall system designated for greywater treatment on the hygrothermal performance of the facade JF - Energy and Buildings N2 - Besides their multiple known benefits regarding urban microclimate, living walls can be used as decentralized stand-alone systems to treat greywater locally at the buildings. While this offers numerous environmental advantages, it can have a considerable impact on the hygrothermal performance of the facade as such systems involve bringing large quantities of water onto the facade. As it is difficult to represent complex entities such as plants in the typical simulation tools used for heat and moisture transport, this study suggests a new approach to tackle this challenge by coupling two tools: ENVI-Met and Delphin. ENVI-Met was used to simulate the impact of the plants to determine the local environmental parameters at the living wall. Delphin, on the other hand, was used to conduct the hygrothermal simulations using the local parameters calculated by ENVI-Met. Four wall constructions were investigated in this study: an uninsulated brick wall, a precast concrete plate, a sandy limestone wall, and a double-shell wall. The results showed that the living wall improved the U-value, the exterior surface temperature, and the heat flux through the wall. Moreover, the living wall did not increase the risk of moisture in the wall during winter and eliminated the risk of condensation. KW - Feuchteleitung KW - Diffusionswärme KW - Heat transport KW - Moisture transport KW - Living wall KW - Delphin KW - ENVI-Met Y1 - 2021 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20240116-65299 UR - https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378778821009956 VL - 2022 IS - volume 255, article 111711 ER - TY - JOUR A1 - Völker, Conrad A1 - Kornadt, Oliver A1 - Ostry, Milan T1 - Temperature reduction due to the application of phase change materials JF - Energy and Buildings N2 - 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. KW - Raumklima KW - Paraffin KW - Phasenumwandlung KW - Gebäude KW - Überhitzung KW - summer overheating in buildings KW - phase change materials KW - PCM KW - Paraffin KW - salt hydrate KW - numerical simulation KW - mathematical model KW - heat storage Y1 - 2007 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20181025-38166 UR - https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378778807002034 N1 - The following article appeared in the journal Energy and Buildings 40 (5) 2008, 937‐944 and may be found at https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2007.07.008. IS - 40, 5 SP - 937 EP - 944 ER - TY - JOUR A1 - Völker, Conrad A1 - Alsaad, Hayder T1 - Simulating the human body's microclimate using automatic coupling of CFD and an advanced thermoregulation model JF - Indoor Air N2 - 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. KW - Numerische Strömungssimulation KW - Mikroklima KW - Wärmeübergangszahl KW - Wärmeempfindung KW - computational fluid dynamics KW - microclimate KW - UCB model KW - heat transfer coefficient KW - thermal sensation Y1 - 2018 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20190218-38517 UR - https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/ina.12451 N1 - This is the peer reviewed version of the article published in Indoor Air 28 (3), 415-425 (2018) and may be found in final form at https://doi.org/10.1111/ina.12451. This article may be used for non-commercial purposes in accordance with Wiley Terms and Conditions for Self-Archiving. Copyright 2018 John Wiley & Sons. This article may be downloaded for personal use only. Any other use requires prior permission of the authors and John Wiley & Sons. VL - 2018 IS - 28, Heft 3 SP - 415 EP - 425 ER - TY - CHAP A1 - Dokhanchi, Najmeh Sadat ED - Arnold, Jörg T1 - Reconstruction of the indoor air temperature distribution using acoustic travel-time tomography N2 - 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. KW - Bauphysik KW - Akustische Laufzeit-Tomographie KW - Acoustic Travel-Time Tomography KW - Bauklimatik Y1 - 2021 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20220622-46593 ER - TY - JOUR A1 - Alsaad, Hayder A1 - Völker, Conrad T1 - Qualitative evaluation of the flow supplied by personalized ventilation using schlieren imaging and thermography JF - Building and Environment N2 - 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. KW - Bildverarbeitung KW - Photothermische Methode KW - Visualisierung KW - Belüftung KW - Lüftungsanlage KW - Schlieren imaging KW - Thermography KW - Visualization KW - Personalized ventilation KW - Axial fan Y1 - 2021 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:gbv:wim2-20211008-45117 UR - https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0360132319306602?via%3Dihub N1 - This is the accepted manuscript of the article published by Elsevier in Building and Environment 167 (2020) 106450, which can be found at https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2019.106450. VL - 2020 IS - Volume 167, article 106450 PB - Elsevier CY - New York ER -