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Forschungsbericht 2016
(2016)
Im Projekt MAGGIE wurden für das genossenschaftliche historische Stadtquartier „Margaretenau“ in Regensburg Musterlösungen für energieoptimiertes Wohnen mit innovativen Wandaufbauten aus solaraktiven Baukonstruktionen und einer vorhersagebasierten Versorgungstechnologie erforscht.
Dazu wurde ein bestehendes Wohngebäude als Demonstrations- und Versuchsobjekt mit einem neuartigen, besonders effizienten Hybridsystem aus Wärmepumpentechnologie und Kraft- Wärme-Kopplung ausgestattet und untersucht, ergänzt durch eine dynamische Wärmelogistik zur Verringerung von Verteilungsverlusten.
Das System wurde durch ein neu entwickeltes, allgemein einsetzbares Planungs-, Optimierungs- und Steuerungstool ausgelegt und im Betrieb geregelt. Die in Echtzeit laufende Nachoptimierung des Systems während des Betriebs greift dabei auf reale Monitoringdaten zu. Die Einbindung von Nutzerbedarfsprofilen, Strombörse und Wetterdaten in die Steuerung gestattet einen dynamischen und perspektivischen Anlagenbetrieb zur Maximierung der Solar- und Umweltwärme-Anteile der Energieversorgung und leistet damit einen wirksamen Beitrag zu einem emissionsarmen, klimafreundlichen Gebäudebetrieb.
Für die denkmalgerechte Modernisierung der historischen Fassaden wurde ein solaraktives und solaradaptives Außenputzsystem entwickelt und in der Realität getestet. Am Bestandsgebäude kam anstelle eines Wärmedämmverbundsystems ein innovativer Dämmputz mit Mikrohohlglaskugeln zum Einsatz.
Die Skalierbarkeit erlaubt eine abschnittsweise Modernisierung des gesamten Ensembles über mehrere Jahre. Durch die hohe Energieeffizienz wird die Warmmiete für die Bewohner der genossenschaftlichen Siedlung durch die Modernisierungsmaßnahmen nicht erhöht, so dass auch nach der Modernisierung ein bezahlbares Wohnen sichergestellt wird.
Im Projekt MAGGIE wurden für das genossenschaftliche historische Stadtquartier „Margaretenau“ in Regensburg Musterlösungen für energieoptimiertes Wohnen mit innovativen Wandaufbauten aus solaraktiven Baukonstruktionen und einer vorhersagebasierten Versorgungstechnologie erforscht.
Dazu wurde ein bestehendes Wohngebäude als Demonstrations- und Versuchsobjekt mit einem neuartigen, besonders effizienten Hybridsystem aus Wärmepumpentechnologie und Kraft- Wärme-Kopplung ausgestattet und untersucht, ergänzt durch eine dynamische Wärmelogistik zur Verringerung von Verteilungsverlusten.
Das System wurde durch ein neu entwickeltes, allgemein einsetzbares Planungs-, Optimierungs- und Steuerungstool ausgelegt und im Betrieb geregelt. Die in Echtzeit laufende Nachoptimierung des Systems während des Betriebs greift dabei auf reale Monitoringdaten zu. Die Einbindung von Nutzerbedarfsprofilen, Strombörse und Wetterdaten in die Steuerung gestattet einen dynamischen und perspektivischen Anlagenbetrieb zur Maximierung der Solar- und Umweltwärme-Anteile der Energieversorgung und leistet damit einen wirksamen Beitrag zu einem emissionsarmen, klimafreundlichen Gebäudebetrieb.
Für die denkmalgerechte Modernisierung der historischen Fassaden wurde ein solaraktives und solaradaptives Außenputzsystem entwickelt und in der Realität getestet. Am Bestandsgebäude kam anstelle eines Wärmedämmverbundsystems ein innovativer Dämmputz mit Mikrohohlglaskugeln zum Einsatz.
Die Skalierbarkeit erlaubt eine abschnittsweise Modernisierung des gesamten Ensembles über mehrere Jahre. Durch die hohe Energieeffizienz wird die Warmmiete für die Bewohner der genossenschaftlichen Siedlung durch die Modernisierungsmaßnahmen nicht erhöht, so dass auch nach der Modernisierung ein bezahlbares Wohnen sichergestellt wird.
The surface dilational modulus is a crucial parameter for describing the rheological properties of aqueous surfactant solutions. These properties are important for many technological processes. The present paper describes a fully automated instrument based on the oscillating bubble technique. It works in the frequency range from 1 Hz to 500 Hz, where surfactant exchange dynamics governs the relaxation process. The originality of instrument design is the consistent combination of modern measurement technologies with advanced imaging and signal processing algorithms. Key steps on the way to reliable and precise measurements are the excitation of harmonic oscillation of the bubble, phase sensitive evaluation of the pressure response, adjustment and maintenance of the bubble shape to half sphere geometry for compensation of thermal drifts, contour tracing of the bubbles video images, removal of noise and artefacts within the image for improving the reliability of the measurement, and, in particular, a complex trigger scheme for the measurement of the oscillation amplitude, which may vary with frequency as a result of resonances. The corresponding automation and programming tasks are described in detail. Various programming strategies, such as the use of MATLAB (R) software and native C++ code are discussed. An advance in the measurement technique is demonstrated by a fully automated measurement. The instrument has the potential to mature into a standard technique in the fields of colloid and interface chemistry and provides a significant extension of the frequency range to established competing techniques and state-of-the-art devices based on the same measurement principle.
Transient magnetorheological response of magnetoactive elastomers to step and pyramid excitations
(2016)
Transient rheological response of magnetoactive elastomers is experimentally studied using dynamic torsion at a fixed oscillation frequency in temporally stepwise changing magnetic fields and oscillation amplitudes. For step magnetic-field excitations, at least three exponential functions are required to reasonably describe the time behavior of the storage shear modulus over long time scales (>10(3) s). The deduced characteristic time constants of the corresponding rearrangement processes of the filler network differ approximately by one order of magnitude: tau(1) less than or similar to 10(1) s, tau(2) similar to 10(2) s, and tau(3) similar to 10(3) s. The sudden imposition of the external magnetic field activates a very fast rearrangement process with the characteristic time under 10 s, which cannot be determined more precisely due to the measurement conditions. Even more peculiar transient behavior has been observed during pyramid excitations, when either the external magnetic field was first stepwise increased and then decreased in a staircase manner at a fixed strain amplitude gamma or the strain amplitude gamma was first stepwise increased and then decreased in a staircase manner at a fixed magnetic field. In particular, the so-called "cross-over effect'' has been identified in both dynamical loading programs. This cross-over effect seems to be promoted by the application of the external magnetic field. The experimental results are discussed in the context of the specific rearrangement of the magnetic filler network under the simultaneous action of the external magnetic field and shear deformation. Striking similarities of the observed phenomena to the structural relaxation processes in glassy materials and to the jamming transition of granular materials are pointed out. The obtained results are important for fundamental understanding of material behavior in magnetic fields as well as for the development of devices on the basis of magnetoactive elastomeric materials.
The surface dilational modulus is a crucial parameter for describing the rheological properties of aqueous surfactant solutions. These properties are important for many technological processes. The present paper describes a fully automated instrument based on the oscillating bubble technique. It works in the frequency range from 1 Hz to 500 Hz, where surfactant exchange dynamics governs the relaxation process. The originality of instrument design is the consistent combination of modern measurement technologies with advanced imaging and signal processing algorithms. Key steps on the way to reliable and precise measurements are the excitation of harmonic oscillation of the bubble, phase sensitive evaluation of the pressure response, adjustment and maintenance of the bubble shape to half sphere geometry for compensation of thermal drifts, contour tracing of the bubbles video images, removal of noise and artefacts within the image for improving the reliability of the measurement, and, in particular, a complex trigger scheme for the measurement of the oscillation amplitude, which may vary with frequency as a result of resonances. The corresponding automation and programming tasks are described in detail. Various programming strategies, such as the use of MATLAB® software and native C++ code are discussed. An advance in the measurement technique is demonstrated by a fully automated measurement. The instrument has the potential to mature into a standard technique in the fields of colloid and interface chemistry and provides a significant extension of the frequency range to established competing techniques and state-of-the-art devices based on the same measurement principle.