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In dieser Arbeit wurden unterschiedliche Regler für Wohnraumlüftungsanlagen untersucht. Als Bewertungsgrößen wurden die Lüftungswärmeverluste und die kumulierte Grenzwertüberschreitung für CO2 und relative Luftfeuchte verwendet. Dafür wurde in Matlab/Simulink ein Multizonen-Simulationsmodell erstellt. Untersucht wurde ein zentrales, ein dezentrales alternierendes (Pendellüftung) sowie ein nichtalternierendes (Einzelraumlüftung) Lüftungssystem. Jedes der Lüftungssysteme wurde mit konstantem Volumenstrom, einem PI- und einem Fuzzy-Regler (Ausnahme: Pendellüftung) simuliert. Gegenüber einem Lüftungssystem mit konstantem Volumenstrom, kann durch Regelung bei mindestens gleicher Luftqualität der Lüftungswärmeverlust um mindestens ein Drittel reduziert werden.
Zur Prognose der von haustechnischen Anlagen ausgehenden Körperschallübertragung ist als Eingangsgröße die installierte Körperschallleistung erforderlich. Für den Massivbau wurde hierfür ein Ingenieurverfahren, die sogenannte Empfangsplattenmethode entwickelt. Dieses Verfahren ist allerdings nur dann direkt anwendbar, wenn die Empfangsstrukturen eine im Vergleich zur Körperschallquelle deutlich kleinere Anregbarkeit aufweisen.
Im Holzrahmenbau ist oft das Gegenteil der Fall. Zudem weisen Leichtbaustrukturen durch die versteifende Rahmenbauweise örtlich stark variierende Eigenschaften in Bezug auf die Anregbarkeit auf. Aus diesen Gründen müssen für die Berechnung der installierten Körperschallleistung im Holzrahmenbau die Eigenschaften der Quelle und der Struktur für alle Kontaktpunkte bekannt sein. Zudem sind sämtliche Interaktionen zwischen den Kontaktpunkten zu berücksichtigen.
Im Rahmen der vorgestellten Arbeit wurde hierfür eine Referenzquelle mit vier Kontaktpunkten entwickelt und messtechnisch vollständig erfasst. Ebenso wurden die Struktureigenschaften einer Holzrahmenbauwand an den jeweiligen Befestigungspunkten messtechnisch bestimmt. Aus diesen Größen konnte die installierte Körperschallleistung exakt berechnet werden. Mögliche Vereinfachungen dieser Berechnungen wurden systematisch untersucht und mit den exakten Werten verglichen. Hierfür wurde der resultierende Schalldruckpegel in einem Empfangsraum herangezogen. Dieser wurde mittels empirischer Übertragungsfunktionen zwischen installierter Körperschallleistung und Schalldruck bestimmt. Die Ergebnisse dieser Arbeit werden sowohl für eine Laborsituation als auch für eine Bausituation diskutiert.
In dieser Arbeit werden M/G/1-Warteschlangen mit unendlich großem Warteraum und einem Server, der Bedienpausen und Bereitstellungszeiten benötigt, für die absperrende, begrenzende, binomiale, entleerende, vermindernde und bernoullische Bediendisziplin untersucht. Dabei bestimmt die Bediendisziplin, wie viele Kunden der Server in einem Zyklus, das ist die Zeit zwischen zwei Pausenenden, bedient.
Wichtige Kenngrößen eines solchen Modells sind die Wartezeit eines Kunden, die Warteschlangenlänge zu einem beliebigen Zeitpunkt und die Zyklusdauer. Für jede der sechs Bediendisziplinen werden die Verteilung und die ersten beiden Momente dieser Kenngrößen berechnet.
Die Ergebnisse werden benutzt, um die Abhängigkeit der ersten Momente der Kenngrößen von der Ankunftsrate, der Kundenbediendauer, der Pausenlänge und der Dauer der Bereitstellungszeit zu untersuchen. Ferner werden die sechs Bediendisziplinen bezüglich der Erwartungswerte der Kenngrößen miteinander verglichen.
Analysis of M/G/1-queues with Setup Times and Vacations under Six Different Service Disciplines
(2001)
Single server M/G/1-queues with an infinite buffer are studied; these permit inclusion of server vacations and setup times. A service discipline determines the numbers of customers served in one cycle, that is, the time span between two vacation endings. Six service disciplines are investigated: the gated, limited, binomial, exhaustive, decrementing, and Bernoulli service disciplines. The performance of the system depends on three essential measures: the customer waiting time, the queue length, and the cycle duration. For each of the six service disciplines the distribution as well as the first and second moment of these three performance measures are computed. The results permit a detailed discussion of how the expected value of the performance measures depends on the arrival rate, the customer service time, the vacation time, and the setup time. Moreover, the six service disciplines are compared with respect to the first moments of the performance measures.
Im Gemeinde- und Landkreiswahlgesetz haben Listenverbindungen eine lange Tradition. Sie sollen bei der Verrechnung von Stimmen in Sitze Verzerrungen dämpfen, die mit dem D’Hondt-Verfahren auftreten können. Da aber die Sitzzuteilung seit 2010 mit dem unverzerrten Hare/Niemeyer-Verfahren vorgenommen wird, haben Listenverbindungen ihre Berechtigung verloren. Wir demonstrieren die Problematik anhand der Kommunalwahlen 2014. In mehreren Kommunen passierte es, dass von zwei Listen diejenige mit mehr Stimmen weniger Sitze erhielt, was mit der Erfolgswertgleichheit der Wählerstimmen unvereinbar ist. Auch kam es vor, dass eine Liste den Einzug in den Gemeinderat nur deshalb verfehlte, weil sie einer Listenverbindung angehörte.
In this contribution a method for the prediction of the radiated sound out of the velocity field of a vibrating ceiling is presented. The numerical method was validated via measurements on a real structure using a pp-probe. It is based on Integral Transform techniques and can be applied in the postprocessing of a FEM simulation
(harmonic analysis) [1]. The method was verified by measurements on the real structure and can be used for parametrical studies.
Rounding off the Parts 1 and 2 of this publication nomograms, based on dimensionless parameters, can be developed to predict the sound radiation of light weight slabs. Hereby different sets of geometry as well as different configurations of ceilings can be studied in order to describe the acoustical and dynamical behaviour of wooden ceilings.
This paper concerns the development and validation of Finite Element Methods (FEM) to simulate the dynamic response of a dowelled-joist timber floor. This is a solid floor comprised of timber joists connected using timber dowels with individual assemblies connected using inclined metal screws. The focus is on the structural dynamics in the low-frequency range up to 200 Hz which is the relevant range for impact sound insulation and vibration serviceability. Dowel connections between the joists that formed each assembly were modelled using either rigid or spring connectors in the FEM models. The validation against experimental modal analysis showed that both approaches were valid in terms of the eigenfrequencies, Modal Assurance Criterion (MAC) and the spatial-average velocity with point excitation. Whilst the FEM model with spring connectors had a higher number of correlated modes in the MAC analysis, this required removal of many spurious modes before predicting the response. The validated models were used to demonstrate the potential in predicting assessment parameters for vibration serviceability that are contained in EN 1995-1-1 (Eurocode 5). This predictive approach to the evaluation of vibration serviceability has the advantage in that it can be used for non-standard timber floors with non-standard boundary conditions or floor plans.
Correlations between standardised and real impact sound sources in lightweight wooden structures
(2021)
This study aimed to understand the correlation between standard impact sound sources and real impact sources in lightweight floor structures. Six real impact sources (adult walking, child running, child jumping on the floor, and three objects falling) were used to be compared with standard impact sources (i.e. tapping machine and impact ball). Measurements were conducted on a lightweight timber joist floor. Impact sound pressure levels (SPLs) produced by the standard impact sources were measured on the four floor structures with or without carpet tiles. For the real impact sources, two walkers wearing socks and slippers walked at different speeds (normal and fast) along three paths, while two children ran along the three paths and jumped at four positions. Also, the SPLs generated by dropped objects were measured at five positions. Seven standardised single-number quantities (SNQs) were calculated for the tapping machine and the impact ball, while three noise ratings (LAeq, LAFmax, and LN) were also computed from the sound recordings of the real impact sources. Both the tapping machine and the impact ball showed similar frequency characteristics with the real impact sources across all the floor structures. All the SNQs for the tapping machine and the impact ball were highly correlated with the energy-based noise ratings of the adult walking and little differences were found across walking speeds and footwear. Similar tendencies were observed from other real impact sources, indicating the high correlations between the standardised SNQs of the tapping machine and the impact ball and the noise ratings.
Als fairer Beitrag Deutschlands zur Einhaltung der globalen 1,5-Grad-Grenze werden 16 Orientierungspunkte für eine klimaverträgliche Energieversorgung vorgestellt. Es wird davon ausgegangen, dass hierfür die deutschen energiebedingten CO2-Emissionen in etwa 15 Jahren weitgehend auf Null sinken müssen. Energieeinsparung hilft, den notwendigen Ausbau von regenerativen Erzeugungskapazitäten zu verringern. Der Verkehrssektor kann ebenso wie die Bereiche Prozess- und Gebäudewärme hierzu wesentlich beitragen. Die Kernenergie ist mit großen Risiken belastet und kann nicht hinreichend schnell aufgebaut werden. Biomasse in Form von Energiepflanzen zu nutzen, ist ineffizient und steht im Konflikt mit anderen Arten der Landnutzung. Importe klimaneutral erzeugter Energieträger in sehr großem Umfang erfordern extrem große Investitionen im Ausland. Sie sind eine ungesicherte Option auf die Zukunft.
Entscheidend ist daher der ausreichend schnelle Ausbau von Photovoltaik (PV) und Windkraft in Deutschland. Schätzungsweise kann der Elektrizitätsbedarf im Jahr 2030 z. B. durch den Ausbau auf ca. 350 GW PV und ca. 150 GW Windkraft nahezu vollständig regenerativ gedeckt werden. Damit ließe sich eine zum großen Teil elektrifizierte Mobilität und Wärmeversorgung betreiben und ein Teil des benötigten „grünen“ Wasserstoffs in Deutschland bereitstellen. Hierfür ist ein jährlicher Zubau von durchschnittlich ca. 30 GW PV und ca. 9 GW Windkraft nötig. Dies ist ca. sechs- (PV) bzw. dreimal (Wind) so hoch wie bisher vorgesehen und verlangt eine gesellschaftliche Kraftanstrengung. Ein weiter verzögerter Ausbau müsste mit noch deutlich größeren gesellschaftlichen Anstrengungen für drastische Energieeinsparungen oder Importe erneuerbarer Energie ausgeglichen werden. Insgesamt könnte dies noch deutlich schwieriger zu realisieren sein, als ein ambitionierter Ausbau. Da der Aufbau der Kapazitäten mehrere Jahre erfordert, ist es möglich nachzusteuern, z. B. wenn erkennbar wird, dass sich ein ausreichend großer globaler Markt für Importe entwickelt. Bis dahin ist es aus Verantwortung gegenüber der Zukunft und im Sinne des Pariser Vertrages empfehlenswert, die hier genannten Ausbauziele zu verfolgen.
Grüner, also aus erneuerbaren Energien hergestellter Wasserstoff und daraus abgeleitete Syntheseprodukte sind für die Dekarbonisierung von Industrieprozessen, den Flug- und Schiffsverkehr sowie für die Absicherung der Energieversorgung bei Dunkelflauten nötig. Ohne die genannten Ausbauziele für Wind und Solar noch drastisch weiter zu erhöhen, stehen diese Produkte für Straßenverkehr und Wärmeversorgung jedoch nicht in ausreichenden Mengen zur Verfügung. Techniken zum Ausgleich zwischen Elektrizitätsangebot und -nachfrage sind verfügbar und sollten rechtzeitig auf- bzw. ausgebaut werden. Hierzu gehören: Stromaustausch mit den Nachbarländern, Flexibilisierung des Verbrauchs und Energiespeicherung. Für deren Integration sowie den Ausbau der Netze sollten zügig verbesserte rechtliche Rahmenbedingungen geschaffen werden.
Die Kosten eines klimaverträglichen Energiesystems sind mittel- bis langfristig nicht höher als im derzeitigen System. Gleichzeitig entstehen Arbeitsplätze und Exportchancen durch Aufbau, Betrieb und Wartung einer regenerativen Energieversorgung in Deutschland und die energetische Gebäudesanierung. Die politischen Rahmenbedingungen entscheiden, ob eine klimaverträgliche Energieversorgung Deutschlands gelingt.
The total structure-borne sound power of an installed machine is a function of the source activity and mobility, and the receiver mobility, at each contact and for each component of excitation. The data and computational requirements for prediction therefore are large. Manufacturers view their products as single entities and desire corresponding single values of source strength. A laboratory reception plate measurement procedure has been proposed which yields single equivalent values of source strength and source mobility. The source data, in combination with an estimate of the single equivalent value of receiver mobility, yields the approximate total installed power. The accuracy of the estimate is dependent on the spatial variation in contact conditions over the connections. In addition, phase information has been lost in the simplification. Case studies are described for multiple contact sources on a non-homogeneous plate (a timber-joist floor) where the approximate estimates of structure-borne power are compared with exact values obtained from full mobility formulations.
A practical method is proposed for predicting the total structure-borne sound transmission from machines installed in lightweight buildings. The total structure-borne sound power is a function of the source activity and mobility, and the receiver mobility, at each contact and for each component of excitation. The data and computational requirements for prediction normally are large and are required to be in complex form for the cases where source mobility and receiver mobility are of the same magnitude. This can occur in lightweight framed buildings. However, manufacturers view their products as single entities and desire corresponding single values of source strength. They also desire simple measurement methods
and the data obtained to be in octave or one-third octaves. A laboratory reception plate measurement procedure has been proposed which yields single equivalent values of source strength and source mobility. The source data, in combination with an estimate of the single equivalent value of receiver mobility, yields a simple prediction of the total installed power. The accuracy of the simple prediction depends on the spatial variation in contact conditions. For example, the receiver mobility over a joist is likely to be significantly lower than for positions between joists. Case studies are described for multiple contact sources on a timber-joist floor where the simple predictions are compared with exact values obtained from a full mobility formulation.
This paper aims to provide a practical approach to the prediction of structure-borne sound power of mechanical installations in buildings. For structure-borne power, two source quantities, activity and mobility, are required, in combination with one receiver quantity, the receiver mobility. The source activity, in the form of free velocity or blocked force, is usually measured. For source mobility and receiver mobility, estimates, based on simple expressions, can provide a useful starting point. Also, machine bases may be categorised as: compact, plate-like, flanged or framed. Receiver structures, floors and walls, may be categorised as: plate-like, ribbed plate or framed plate. The estimates of source mobility are based on the rigid body value, the characteristic plate mobility and the fundamental plate frequency. For ribbed and framed plate structures, the mobility will vary with location, but again simple estimates of mobility, based on characteristic values and distance from the ribs, are possible.
In March 2019, German-speaking scientists and scholars calling themselves Scientists for Future, published a statement in support of the youth protesters in Germany, Austria, and Switzerland (Fridays for Future, Klimastreik/Climate Strike), verifying the scientific evidence that the youth protestors refer to. In this article, they provide the full text of the statement, including the list of supporting facts (in both English and German) as well as an analysis of the results and impacts of the statement. Furthermore, they reflect on the challenges for scientists and scholars who feel a dual responsibility: on the one hand, to remain independent and politically neutral, and, on the other hand, to inform and warn societies of the dangers that lie ahead.
Knowing about the presence and number of people in a room can be of interest for precise control of heating, ventilation and air conditioning. To determine the number and presence of occupants cost-effectively, it is of interest to use already existing air condition sensors (temperature, humidity, CO2) of the building automation system. Different approaches and methods for determining presence have attracted attention in recent years. We propose an occupancy detection method based on a method of supervised machine learning. In an experiment, measurement data were recorded in a research apartment with controllable boundary conditions. The presence of people was simulated by artificial injection of water vapour, CO2 and heat dissipation. The variation of the number of artificial users, the duration of presence and the supply air volume flow of the ventilation resulted in a total of 720 combinations. By using artificial users, the boundary conditions were accurately defined, and different presence situations could be measured time-effectively. The data is evaluated with a method of supervised machine learning called random forest. The statistical model can determine precisely the number of people in over 93% of the cases in a disjoint test sample. The experiments took part in the Rosenheim Technical University of Applied Sciences laboratory.
Experimentelle Bestimmung des Abstrahlgrades und des inneren Verlustfaktors orthotroper Platten
(2017)
Im Folgenden wird eine Übersicht der
wichtigsten Inhaltspunkte dieses Hefts
gegeben. Sie soll dem eiligen Leser in
Kürze die wichtigsten Schritte beschrei
ben, die er bei der Planung einer Holz-
decke zu berücksichtigen hat.
Die Anforderungen für den Schall-
schutz nach DIN 4109 (Mindestwerte,
Empfehlungen und Vorschläge für den
erhöhten Schallschutz) finden Sie in der
Tabelle 2 (Kapitel 3.1).
Die schalltechnische Planungsarbeit ist
getan, wenn Sie in der großen Sammlung von Musterbeispielen (Tabelle 8,
Kapitel 9) eine Decke finden, die Ihre
Anforderungen erfüllt. In dieser Tabelle
ist ein „Vorhaltemaß" von 2 dB bzw. von
4 dB bereits eingearbeitet. - Aber Vorsicht ist geboten, wenn Sie "kleine" Änderun-
gen im Aufbau vornehmen, denn der "gesunde Menschenverstand" ist nicht immer ein guter Lehrmeister. Bevor Sie
bewährte Konstruktionen ändern, sollten Sie die wichtigsten schalltech-
nischen Gesetze beachten (Kapitel 4).
Schadensfälle (siehe Kap. 11) zeigen, daß die Funktion der Trittschalldämmung,
Rohdeckenbeschwerung oder Unterdecke oft falsch eingeschätzt wird. Nur bei
Kenntnis der wichtigsten theoretischen Grundlagen können Sie Planungsfehler
vermeiden. Erprobte Methoden, um die Schalldämmung zu verbessern, finden
Sie im Kapitel 6.
Falls die angestrebte Konstruktion nicht
in der Beispielsammlung enthalten ist,kann die Trittschalldämmung einer Holz-
decke mit einfachen Mitteln berechnet
werden. Das Rechenmodell wird in Kapitel 7 beschrieben. Es wurde aus dem
von K. Gösele [11, [12], beschriebenen
Verfahren zur Vorherbestimmung der Trittschalldämmung weiterentwickelt,
indem die Variationsmöglichkeiten im
Bereich von Estrich, Rohdecke, Rohdecken-
beschwerung und Unterdecke stark
erhöht wurden und nunmehr beliebige
Kombinationen der Einzelkomponenten
ausgerechnet werden können. Die neu
hinzugekommene Einrechnung der
Flankenübertragung führt zu einer größeren
Planungssicherheit bei der Übertragung
auf die konkrete Bausituation.
Was kostet die Verbesserung der
Trittschalldämmung von
56 dB => 53 d13 => 46 d13?
I
m Kap. 8 wird gezeigt, daß mit Decken-
Mehrkosten von nur ca. 25 % bereits
Verbesserungen von ca. 10 dB möglich sind.
Hinweise auf neue Entwicklungen und
Alternativen werden in den nachfolgend
genannten Kapiteln gegeben
zu den Unterdecken - siehe Kap. 6.3 zur
Rohdeckenbeschwerung - siehe Kap. 6.4
zur Flankenübertragung - siehe Kap. 6.7.
Die besonderen schalltechnischen Probleme
und Lösungsansätze die bei der Sanierung
von alten Holzbalkendecken auftreten
werden in Kap. 10 behandelt
Die schalltechnische Planung eines Mehrfamilienhauses in Holzbauweise stellt in der Regel
eine größere Herausforderung dar, als die Planung eines vergleichbaren Bauvorhabens in
Beton- und Mauerwerksbauweise.
Die Ursache dieses Ungleichgewichts ist nicht nur in den vielfältigen Gestaltungs- und Ausfüh-
rungsvarianten des Holzbaus zu suchen, sondern vielmehr in den fehlenden Planungsunterla-
gen zum Schallschutz und der ungenügenden Berücksichtigung des Holzbaus in den ein-
schlägigen Normen.
Zur Beseitigung dieser Schieflage wurden in der Vergangenheit unter Koordination der Deut-
schen Gesellschaft für Holzforschung auf Grundlage umfangreicher Forschungsvorhaben ver-
schiedene Schriften in der Reihe Informationsdienst Holz veröffentlicht, die Planungsgrundla-
gen für Decken, Wände und Dächer bilden
[2]
,
[3]
.
Diese Ergebnisse fließen nun auch in die derzeit in Bearbeitung befindliche Neufassung der
DIN 4109 ein. Neben dem Bauteilkatalog wird auch das Nachweisverfahren aktualisiert und
an die europäische Normung (EN 12354) angepasst. Für den Holzbau wurde das Berech-
nungsverfahren inzwischen in verschiedenen Vorhaben verifiziert
[4]
,
[5]
und an die speziellen
Schallübertragungsmechanismen im Holzbau angepasst
[6]
,
[7]
.
Um dem subjektiven Empfinden des Bewohners
gerecht zu werden, ist gerade bei leichten
Holzbauteilen die Berücksichtigung der tieffrequenten Schallübertragung empfehlenswert.
Dies kann in den meisten europäischen Ländern derzeit nur zusätzlich zum schalltechnischen
Nachweis erfolgen, da die normativen Anforderungen die tieffrequente Schallübertragung nur
ungenügend oder gar nicht berücksichtigen.
Nachfolgend wird daher auch auf aktuelle Forschungsergebnisse zur tieffrequenten Übertra-
gung näher eingegangen und die neuen Berechnungsmöglichkeiten für den schalltechnischen
Nachweis im Holzbau vorgestellt. Die Berechnungsergebnisse werden mit Messergebnissen
am Bau verglichen und es werden ergänzende Hinweise zur Vermeidung von Baufehlern ge-
geben.
Wooden building systems, including cross-laminated timber elements, are becoming more common. The last few years have seen new developments and documentation of innovative types of cross-laminated timber floor assemblies. Regarding impact sound associated to walking persons, running or jumping children, such floor assemblies can be regarded as a weak part. So far, there are no reliable standardized calculation models available, for prediction of impact sound in the entire frequency range. Therefore the design is always based upon previous experiences and available measurements. This article presents the results of a number of well controlled sound insulation measurements of cross-laminated timber/massive wood floor constructions conducted in laboratories. The collection of data and results analysis highlight some basic phenomena. For instance, how structural differences related to the grouping of the constructions change the frequency distribution of the impact sound level and the single number quantities. Another significant result is the influence of the dynamic stiffness of the resilient interlayer of floating floor systems and the mass per unit area of the floors. Based on this analysis, the aim is to identify similarities and carry out simplifications. The data will be further processed and used in the development of prediction models and optimization process of cross-laminated timber floor assemblies.
This paper investigates the prediction of low-frequency impact sound insulation for a solid timber floor formed from dowel-connected joists with Swiss hardwood.
A finite element model was developed for the dynamic response of the floor as it is neither homogeneous nor isotropic and has complex connections.
With point force excitation, a FEM model for the dynamic response of the floor was validated using experimental modal analysis in the laboratory.
Two different FEM models were developed, one using spring connectors and the other using join connectors. Good agreement between FEM and measurements in terms of the Modal Assurance Criterion (MAC) and eigenfrequencies was achieved for the first 14 modes with the spring connector model and for the first 7 modes with the join connector model.
However, for the vibroacoustic analysis it was necessary to use the join connector model due to the computational instabilities of the spring model above 100 Hz when it was coupled to the acoustic medium.
With mechanical excitation the radiated sound power from the underside of the timber floor was measured with sound intensity in order to calculate the radiation efficiency. Comparison of measurements and FEM showed reasonable agreement between 20Hz and 200Hz
Ideenwerkstatt: KI in der Hochschullehre - Persona-Konzept mit bildgebender KI in der Vorlesung
(2024)
Beitrag zur Ideenwerkstatt Hochschullehre der Virtuellen Hochschule Bayern (VHB) zum Themenkomplex "KI in der Hochschullehre". Gegenstan des Beitrages ist die Verwendung bildgebender KI im unmittelbaren Unterrichtsgeschehen in dem ein Persona-Konzept (Design-Thinking) durch ein KI-generiertes Porträt persönlicher und wirksamer wird. Die Veranstaltung fand am 29.02.2024 online im Rahmen des bundesweiten Projekts "Konzertierte Weiterbildungen zu künstlicher Intelligenz in der Hochschullehre" des Netzwerks Landeseinrichtungen für digitale Hochschullehre (NeL) statt und wurde von der Stiftung Innovation in der Hochschullehre gefördert. Das Video kann auch auf Youtube abgerufen werden: https://youtu.be/JCaUWryiEjs
Outdoor or just on site analyzes of photovoltaic modules can offer some advantages in comparison to indoor Lab stud-ies. In this way the electrical performance is monitored and logged under natural operating conditions in full range of irradiation and temperature. The entirety of monitored IV data allows deriving low-light characteristics of electric parameters, temperature coefficients and root cause analysis for possible degradation. We apply so-called self-reference algorithm in order to increase the accuracy of analysis. The improved precision is due to application of effective acting irradiation and effective temperature instead of externally measured data. Effective irradiation is determined in self-referencing scheme: the short circuit current of the module is assigned to the irradiation.
Outdoor performance analyses of photovoltaic modules can be advantageous compared to indoor investigations, as they take into account the influences of natural test conditions on the modules. However, such outdoor performance assessments usually suffer from poor accuracies due to undefined test conditions for the modules. This paper reports on a comprehensive concept for improved outdoor analysis which results in performance data with indoor laboratory precision. The approach delivers current-voltage characteristics for even more test conditions than required by the standard IEC 61853-1. Hence, curves of modules’ electrical parameters above irradiance can be deduced for any temperatures. The concept allows precise determination of temperature coefficients for user-defined irradiances taking into account outdoor effects like light-soaking or light-induced degradation. The calibration and measurement uncertainty of the presented outdoor analysis method is evaluated quantitatively. For the measurements an advanced outdoor set-up was used.
Neue Erkenntnisse aus der Lehr- und Lernforschung und die Möglichkeiten der Digitalisierung bringen neue und spannende Anregungen für die Lehre. In den vergangenen Semestern mussten pandemiebedingt plötzlich ganze Lehrveranstaltungen in ein digitales Format überführt werden. Hinzu kamen sowohl technische als auch didaktische Herausforderungen.
Solche Veränderungen auf einmal umzusetzen, kostet viel Zeit und Energie und ist häufig nicht möglich. Einfacher ist es, in kleinen Schritten eine Lehrveranstaltung zu verändern und so den Lernerfolg der Studierenden zu steigern. Dies kann mithilfe von wenigen Elementen mit teilweise nur geringem Aufwand erreicht werden.
In diesem Beitrag beschreibt der Autor mehrere dieser Elemente, die zum Gelingen einer Lehrveranstaltung beitragen können und die er in den vergangenen Semestern in seinen Lehrveranstaltungen zur Physik für Ingenieure erfolgreich umgesetzt hat.
Varying thermal stresses influence significantly the time to failure of electric components as used, for instance, in automotive devices. For applications as autonomous driving a high reliability has to be guaranteed.
In this article we discuss how to combine probability distributions for failure. Discrete and continuous changes of the probability distribution in time are both considered. It turns out that the temporal order of the distributions, corresponding to the succession of stresses in applications, is essential.
The latter observation restricts the general applicability of the widely used temperature collectives where only the total time of a temperature stress is considered neglecting the order of the stresses.
An application of our results are thermal overstress tests on electric components. We may explain yet not well understood measurements for automotive electric cables.
Background
Joint contractures in frail older people are associated with serious restrictions in participation. We developed the Participation Enabling CAre in Nursing (PECAN) intervention, a complex intervention to enable nurses to promote participation in nursing home residents with joint contractures. The aim of this study was to examine the feasibility of the implementation strategy and to identify enablers and barriers for a successful implementation.
Methods
The implementation of PECAN was investigated in a 6-month pilot cluster-randomised controlled trial (c-RCT). As a key component of the implementation strategy, nominated nurses were trained as facilitators in a one-day workshop and supported by peer-mentoring (visit, telephone counselling). A mixed-methods approach was conducted in conjunction with the pilot trial and guided by a framework for process evaluations of c-RCTs. Data were collected using standardised questionnaires (nursing staff), documentation forms, problem-centred qualitative interviews (facilitators, therapists, social workers, relatives, peer-mentors), and a group discussion (facilitators). A set of predefined criteria on the nursing home level was examined. Quantitative data were analysed using descriptive statistics. Qualitative data were analysed using directed content analysis.
Results
Seven nursing homes (n = 4 intervention groups, n = 3 control groups) in two regions of Germany took part in the study. Facilitators responded well to the qualification measures (workshop participation: 14/14; workshop rating: “good”; peer-mentor visit participation: 10/14). The usage of peer-mentoring via telephone varied (one to seven contacts per nursing home). Our implementation strategy was not successful in connection with supplying the intervention to all the nurses. The clear commitment of the entire nursing home and the respect for the expertise of different healthcare professionals were emphasised as enablers, whereas a lack of impact on organisational conditions and routines and a lack of time and staff competence were mentioned as barriers.
Conclusion
The PECAN intervention was delivered as planned to the facilitators but was unable to produce comprehensive changes in the nursing homes and subsequently for the residents. Strategies to systematically include the management and the nursing team from the beginning are needed to support the facilitators during implementation in the main trial.
Trial registration
German clinical trials register, DRKS00010037. Registered 12 February 2016.
In order to set up guidelines for the design of light-weighted ceilings for timber constructions to be used by engineers in practice, investigations based on both measurements and numerical models have been carried out [1, 2, 3].
The setup and the calibration of the numerical model of the structure are outlined briefly.
A semi-analytical approach for the prediction of radiated sound is presented, which is based on Integral Transform Methods. The method can be applied in the post processing of a Finite Element computation.
Thus as a first step the structure, consisting of a timber slab, a floating floor and a suspended ceiling, is built up in a Finite Element model, where the material properties of wood and the characteristics of the system are considered.
The model is parameterized in order to enable computations with varying geometry and material parameters and calibrated with the help of measurements using model updating techniques.
The velocity pattern resulting out of the FEM computation is transformed from the spatial into the wavenumber domain and from the time into the frequency domain using Fourier Transform Methods. Applying this velocity pattern as a boundary condition to the Helmholtz Equation, which results out of the Fourier Transform of the wave equation, the wavenumbers, which fulfil the radiation condition, can be selected and the pressure field in the adjacent acoustic fluid can be computed.
Due to the properties of the Fourier-Transform the radiated sound power can be calculated efficiently in the transformed domain out of pressure and velocity.
In a second part of the contribution the model for the air cushion in the suspended ceiling is discussed, where a FSI-model for the acoustic fluid and the structure is compared against engineering approaches using simplifications concerning mass distribution and transfer impedances between the individual nodes at the interface
Numerical models for the prediction of vibroacoustical characteristics of light-weighted ceilings
(2013)
In order to set up guidelines for the design of light-weighted ceilings for timber constructions to be used by engineers in practice, investigations based on both measurements and numerical models have been carried out within the cooperative research project “VibWood”.
In this contribution the setup and the calibration of the numerical model of the structure as well as the prediction of radiated sound are discussed, where a special focus is set on a dimensionless description in order to deduce information for a wide range of system’s specifications.
The structure, consisting of a timber slab, a floating floor and a suspended ceiling, is built up in a Finite Element model, where the material properties of wood and the characteristics of the system (e.g.support conditions, contact phenomena dynamic properties of individual parts) are considered.
The model is parameterized in order to enable computations with varying geometry and material parameters.
After calibrating the FE-model with the help of measurements using model updating techniques dimensionless parameters are defined based on the Buckingham-π- Theorem and computations are carried out in order to specify guidelines for various systems. The radiation of sound is computed in a post processing using Integral Transform Methods.
Within the scope of the recently finished cooperate research project "VibWood" at Technical University of Munich and Rosenheim University of Applied Sciences, fully parametrized numerical models for lightweight wooden floor constructions have been developed and calibrated by experimental modal analyses.
Based on a vast parametric study including floating floors and suspended ceilings a database of narrowband sound power levels in the frequency range up to 125 Hz for a wide range of floor dimensions has been set up.
A procedure will be presented on how to process the numerical data and derive single number values that allow a comparison to the standardized rating of impact sound insulation according to DIN EN ISO 717-2.
The derived data is implemented into a graphical user interface (GUI). This GUI is available for free. The database is open for additional geometries and will be enhanced by different constructions in the near future.
Vertraulichkeit und ungestörtes Arbeiten mit Raum-in-Raum-Systemen in offenen Bürolandschaften
(2016)
Die Arbeitswelt hat sich in den letzten Jahrzehnten stark gewandelt. Mittlerweile sind in Deutschland 50 % aller Beschäftigten, zumindest teilweise, an einem Büroarbeitsplatz tätig [1]. Das Thema des Bürolärms tritt dabei zunehmend in den Fokus; 43 % der Büroangestellten fühlen sich gelegentlich bis sehr häufig von Lärm gestört [1]. In offenen Bürolandschaften kann durch den Einsatz von Raum-in-Raum-Systemen dieser Problematik begegnet werden. Zum einen soll durch Besprechungsraum der Grundgeräuschpegel im gesenkt werden, zum anderen soll deren Nutzung als Büro ein ungestörter Arbeitsbereich geschaffen werden, an dem auch vertrauliche Gespräche geführt werden können. Unter welchen Voraussetzungen die Anforderungen an Vertraulichkeit bzw. Ungestörtheit erreicht werden können, wurde innerhalb einer Versuchsreihe an einem Raum-in-Raum-System messtechnisch ermittelt.
Der Lüftung von Wohnräumen und damit der Versorgung von Menschen mit guter Luftqualität wird immer noch eine relative geringe Bedeutung beigemessen. Das ist umso bemerkenswerter als wir einen Großteil unserer Lebenszeit in geschlossenen Räumen verbringen. Die gültige DIN 1946 Teil 6 regelt zum einen den nutzerun¬abhängigen Luftwechsel zum Feuchteschutz und legt zum andere Planungsvorgaben für einen hygienischen Luftwechsel fest. Die wesentliche Neuerung in dieser Norm aus dem Jahre 2009 war die verpflichtende Sicherstellung des Luftwechsels zum Feuchteschutz ohne Nutzereingriff für jeden Neubau und bei lüftungs¬technisch relevanten Sanierungen. Das Gebäude oder die Wohnung muss diesen Mindestluftwechsel von selbst sicherstellen. Reicht dazu der Infiltrationsluftwechsel durch Leckagen nicht aus, sind geeignete lüftungstech¬nische Maßnahmen zu planen und umzusetzen. Somit wurde für Wohnungen die Erstellung eines Lüftungskonzeptes nötig.
In der überarbeiteten Norm wurde dieses Grund¬prinzip beibehalten. Einige der wesentlichen Änderungen sind:
• Neue Berechnung der Infiltration und der Luft¬volumenströme zur Ermittlung der Notwen¬digkeit einer lüftungstechnischen Maßnahme.
• Bei der Berechnung der Volumenströme werden typische Belegungsdichten der Nut-zungseinheiten berücksichtigt.
• Neuaufnahme und definierte Beschreibung von kombinierten Lüftungssystemen, z.B. Kombinationen aus freier und ventilatorge-stützter Systeme.
Über die Auswirkungen der neuen Berechnungs¬ansätze insbesondere auf die Fensterlüftung berichtet der Vortrag.
Passivhaus und regenerative Energiequellen als Lösungsansatz für den klimaneutralen Gebäudebestand
(2022)
Deutschland soll bis 2045 klimaneutrak werden. Dazu ist auch ein klimaneutraler Gebäudebestand nötig. Der Artikel zeigt die Anforderungen an Gebäude im Kontext des zukünftigen Energiesystems und beleuchtet die Notwendigkeit einer Reduktion der Heizlasten, um die Kosten für Energiespeicher gering zu halten.
Die DIN 1946 Teil 6: Lüftung von Wohnungen wurde 2019 novelliert. Konnte nach der bisherigen Norm für eine Nutzungseinheit nur eine Art von Lüftungssystem verwendet werden, ist in der Neuauflage nun auch die Kombination unterschiedlicher Lüftungssysteme in einer Nutzungseinheit zulässig. Bisher stehen hierfür allerding keine Auslegungsgrundlagen zur Verfügung. Die einzelnen Lüftungssysteme können nach Norm ausgelegt werden, jedoch werden hierbei nicht die Wechselwirkungen zwischen den Systemen berücksichtigt.
Solche Auslegungsgrundlagen wurden im vorliegenden Forschungsprojekt erarbeitet. Da die Effektivität und die Akzeptanz von Wohnungslüftungssystemen von vielen Faktoren abhängig sind, wurden neben den lüftungstechnischen Leistungskriterien, wie Luftqualität und Lüftungswärmeverluste, auch noch weitere Aspekte betrachtet. Für die Bewertung der Lüftungskonzepte wurde sowohl eine Analyse der Gesamtkosten für einen Zeitraum von 30 Jahren als auch eine Bewertung der thermischen Behaglichkeit durchgeführt. In einer Nutzerakzeptanzstudie wurden die Akzeptanz der Nutzer von unterschiedlichen Lüftungssystem, als auch das allgemein verfügbare Wissen über Wohnungslüftung ermittelt.
Für die Untersuchung der Lüftungseigenschaften und der Wechselwirkungen der unterschiedlichen Lüftungssysteme untereinander wurden sowohl ein Multizonen-, als auch ein zonales Simulationsmodell mithilfe von Messergebnissen validiert. Diese Messungen wurden in der Forschungswohnung an der Technischen Hochschule Rosenheim durchgeführt. Mit den Simulationsmodellen wurde mit einer Jahressimulation das Verhalten der Lüftungssysteme für drei verschiedene Grundrisse ermittelt und mit zuvor festgelegten Kriterien das Lüftungsverhalten bzgl. Luftqualität und Energieeffizient bewertet. Es konnten so Dimensionierungsempfehlungen für überlagerte Lüftungskonzepte erarbeitet werden. Zusätzlich wurden die in Deutschland üblicherweise verwendeten Lüftungskonzepte anhand von weiteren Kriterien bewertet.
Effiziente Lüftungssysteme zur Sicherstellung guter Luftqualität sind für energieeffiziente Gebäude essentiell. Ein Hemmnis für den Einsatz stellen insbesondere in der Sanierung die nach wie vor hohen Kosten dar. In mehreren Projekten [Schiantarelli 2015] [Sibille et al. 2013] wurde bisher versucht, vereinfachte Systeme zu entwickeln [Sibille, Pfluger 2016] [Huber 2013]. In diesem Forschungsprojekt wurde die Idee einer technisch einfachen und möglichst kanalfreien Belüftungsmöglichkeit mithilfe von aktiven Überströmern untersucht. Dabei wird die Zuluft nur zentral in der Mischzone der Wohnung (Flur, offenes Wohnzimmer) eingebracht. Die Abluft wird konventionell erfasst. Dadurch kann auf ein Zuluftkanalnetz verzichtet werden. Der aktive Überströmer ist dabei in die Zwischenwand bzw. im Türsturz des Anforderungsraumes (z.B. Schlafzimmer) eingebaut. Er besteht aus einem Axiallüfter mit einem Durchmesser von 120 mm, der (bei geschlossener Tür) die Luft aus der Mischzone in das angrenzende Schlafzimmer fördert.
In der Bauakustik werden bei der Berechnung der schalltechnischen Eigenschaften von Bauteilen ausreichend diffuse Körperschallfelder angenommen. In der Holzmassivbauweise mit modernen Holzwerkstoffen, wie Brettsperrholz, ist die innere Dämpfung der Bauteile im Vergleich zum Mauerwerks- und Betonbau höher, somit die Ausbildung eines Körperschall-Diffusfeldes nicht gesichert. Zum Verständnis der Ausbildung des Körperschallfeldes ist die Messung der Ausbreitungsdämpfung hilfreich. Diese erfolgt über eine Messung des Schnellepegels als Funktion des Abstandes zum Anregungspunkt. Für einen Vergleich mit theoretischen Modellen muss ebenso der Gesamtverlustfaktor bestimmt werden. In diesem Beitrag werden Messergebnisse der Körperschallfelder in unterschiedlichen plattenförmigen Bauteilen und der Vergleich zu theoretischen Ansätzen präsentiert. Zunächst werden homogene Strukturen am Beispiel von Metall- und Gipskartonplatten GKB betrachtet. Diese Messungen erfolgten an frei hängenden Elementen in unterschiedlichen Dimensionen bei punktförmiger Anregung. Im Anschluss wird ein Brettsperrholz-Bauteil BSH als orthotropes Material bei Punkt- sowie bei Linienanregung betrachtet.
In der Bauakustik werden bei der Berechnung der schalltechnischen Eigenschaften von Bauteilen ausreichend diffuse Körperschallfelder angenommen. In der Holzmassivbauweise mit modernen Holzwerkstoffen, wie Brettsperrholz, ist die innere Dämpfung der Bauteile im Vergleich zum Mauerwerks- und Betonbau höher, somit die Ausbildung eines Körperschall-Diffusfeldes nicht gesichert. Zum Verständnis der Ausbildung des Körperschallfeldes ist die Messung der Ausbreitungsdämpfung hilfreich. Diese erfolgt über eine Messung des Schnellepegels als Funktion des Abstandes zum Anregungspunkt. Für einen Vergleich mit theoretischen Modellen muss ebenso der Gesamtverlustfaktor bestimmt werden. In diesem Beitrag werden Messergebnisse der Körperschallfelder in unterschiedlichen plattenförmigen Bauteilen und der Vergleich zu theoretischen Ansätzen präsentiert. Zunächst werden homogene Strukturen am Beispiel von Metall- und Gipskartonplatten GKB betrachtet. Diese Messungen erfolgten an frei hängenden Elementen in unterschiedlichen Dimensionen bei punktförmiger Anregung. Im Anschluss wird ein Brettsperrholz-Bauteil BSH als orthotropes Material bei Punkt- sowie bei Linienanregung betrachtet.
We consider asymptotic theory for the maximum likelihood estimator in the generalized linear model with an unknown breakpoint. A proof for the asymptotic normality is given.
The methods are based on the work of Huber (1967). The main problem is the non--differentiability of the likelihood and the score function, which requires non--standard methods.
An example from epidemiology is presented, where confidence intervals for the parameters are calculated with the asymptotic results.
The objective of this research project is to develop a solar-powered refrigerator in the lower capacity range of up to 5 kW of cooling power. With the use of liquid pistons and one of the most efficient thermodynamic cycles known, the Stirling cycle, this product has the potential to outperform rival solar cooling technologies while providing inexpensive, reliable, quiet, environmentally-friendly, and efficient solar cooling for residential use, due to its straightforward manufacturing, simple design and inert working gas. Presented in this paper are the newest results of the theoretical and experimental investigation into deducing the key design parameters and system configuration of the so-called Liquid Piston Stirling Cooler (LPSC), which will help lead to optimal performance. Computer models of the complex unconstrained system have been constructed and validated using the modelling software Sage and shown to replicate system behavior with reasonable accuracy in experiments. The models have been used to predict system improvements and identify limitations imposed by the use of liquid pistons. The results to date provide a unique insight into a relatively little studied area in Stirling cycle research.
In this study, an experimental apparatus is used to excite four U-tube-shaped liquid pistons connected in series, and to study their behaviour. Some of the gas spaces are heated to induce piston oscillations; in others, gas expansion is utilised to produce a refrigeration effect. It was discovered that the liquid piston surface would become unstable and turbulent at relatively low gas charge pressures (2 bar–3 bar). Cylindrical polyethylene floats were employed at each piston surface in order to reduce the area of the free surface of each piston and allow experiments to be conducted over a wide range of operating conditions. Experiments were carried out using gas charge pressures in the range of 1 bar–6 bar. The resulting liquid piston oscillations were measured and analysed to assess the impact of any developing piston instability. Evidence of a liquid piston acceleration limit, likely resulting from the Rayleigh-Taylor instability phenomenon, is consistently observed during the experiments. The use of submerged polyethylene piston floats is found to increase the surface stability and enable maximum accelerations of 25 ms−2 to 30 ms−2.
Messung von Körperschall - Nachhallzeiten inhomogener Strukturen am Beispiel einer Holzbalkendecke
(2011)
Körperschall-Nachhallzeiten sind für die Beschreibung des Energieflusses bei der Schallausbreitung in Gebäudestrukturen mitunter von besonderer Bedeutung. In der DIN EN ISO 10848-1 ist die Messung von Körperschall-Nachhallzeiten (homogener Strukturen) beschrieben. Im Rahmen einer Diplomarbeit wurde am Beispiel einer Holzbalkendecke untersucht, ob dieses einfache und praktikable Verfahren auch bei inhomogenen Strukturen mit akzeptabler Genauigkeit Anwendung finden kann. Dazu wurden unterschiedliche messtechnische Verfahren zur Bestimmung der Körperschall-Nachhallzeiten T angewandt und untereinander verglichen
Building Energy Simulation (BES) tools play a key role in the optimization of the building system during the different phases, from pre-design through commissioning to operation. BES tools are increasingly used in research as well as in companies. New BES tools and updated versions are continuously being released. Each tool follows an independent validation process but rarely all the tools are compared against each other using a common case study. In this work, the modelling approaches of widespread dynamic simulation tools (i.e. EnergyPlus, TRNSYS, Simulink libraries CarnotUIBK and ALMABuild, IDA ICE, Modelica/Dymola and DALEC), as well as PHPP (a well-known quasi-steady-state tool), are described and the results of all the tools modelling the same characteristic office cell, defined within the IEA SHC Task 56, are compared on a monthly and hourly basis for the climates of Stockholm, Stuttgart and Rome. Unfortunately, different tools require different levels of input detail, which are often not matching with available data, hence the parametrization process highly influences the quality of the simulation results. In the current study to evaluate the deviation between the tools, frequently used statistical indices and normalization methods are analysed and the problems related to their application, in a cross-comparison of different tools, are investigated. In this regard, the deviation thresholds indicated by ASHRAE Guideline 14-2014 are used as a basis to identify results that suggest an acceptable level of disagreement between the predictions of a particular model and the outcomes of all models. The process of reaching a good agreement between all tools required several iterations and great effort on behalf of the modellers. To aid the definition of building component descriptions and future references for inter-model comparison a short history of the executed steps is presented in this work. Together with the comparison of the results of the tools, their computational cost is evaluated and an overview of the modelling approaches supported by the different tools for this case study is provided aiming to support the users in choosing a fit-for-purpose simulation tool.
Competitive wooden floor systems - multi-objective optimization based on acoustics improvement
(2013)
The objective of this research project is the design of lightweight timber floor systems which have similar thicknesses to those of concrete floors but which perform better than concrete in terms of their environmental life cycle impact and in terms of airborne and impact sound insulation.
The availability of superior lightweight acoustic designs will increase the share of timber based floors within the Swiss construction market and will contribute to higher wood utilization in general.
A program for systematically developing validated finite element models for the development of lightweight timber floor systems has been proposed.
The use of Swiss hardwoods in floor systems will be studied and implemented where possible. Keywords: lightweight timber, sound transmission, impact noise
Die DIN 4109 regelt die Anforderungen an den Schallschutz in Gebäuden sowie den Nachweis der Einhaltung dieser Anforderungen. Im Juli 2016 erschien die komplett überarbeitete und neu strukturierte „neue“ DIN 4109. Im Vortrag werden wesentliche Änderungen, die neuen Rechenverfahren und die relevanten Bauteilkataloge kurz erläutert. Änderungen, die sich speziell für die schalltechnische Planung und Ausführung des Trockenbaus ergeben, werden anhand von praktischen Beispielen aufgezeigt. Damit soll ein Gefühl für Möglichkeiten und Grenzen in der Anwendung der neuen Norm vermittelt werden.
To estimate the structure-borne sound power of vibrational active machines or components two source quantities, corresponding to the source activity and mobility, and one receiver quantity, the mobility, are usually required. A practical, laboratory-based measurement procedure for the characterisation of mechanical installations has recently been proposed, which yields single equivalent values of source strength and source mobility. In order to predict the power in the installed condition, an estimate of the receiver mobility also is required, again, for practical reasons, in the form of a single equivalent value. This paper considers the single equivalent receiver mobilities for lightweight building structures - timber joist floors. The value obtained is in the form of the average magnitude of the effective mobilities over the contact points. A simple prediction method is proposed for point- and transfer mobilities (both are required to yield the effective mobility at each contact) based on infinite beam and infinite plate behaviour. Estimates for point-, transfer- and single equivalent receiver mobilities are discussed and compared with measured data.
The work reported in this thesis addresses the problem of structure-borne sound transmission in buildings. Vibrating sources, such as services plant and domestic appliances, transmit vibro-acoustic power, causing noise complaints by occupants in rooms removed from the source room. There is not yet an accepted practical method of predicting the installed power into floors or supporting walls, and thence the resultant sound pressure in rooms.
This study concentrates on the prediction of the installed power from mechanical installations in lightweight buildings composed of framed and ribbed plates. To identify the characteristics of such receiver elements, a field survey has been undertaken, which involved measurement of the point and transfer mobilities of common wall and floor structures. It is shown that the range of measured values of receiver point mobility is surprisingly small and that the constructions investigated often displayed thin plate-like characteristics, with relatively small spatial variations in point mobility. These field measurements give support to the notion of averaging over contacts.
This single equivalent receiver mobility has been assembled both from measured data and from the approximate method and then used in combination with single equivalent source data, to yield an approximate prediction of the installed power. The agreement obtained between the exact and approximate values allowed consideration of a practical implementation of the approximate prediction method, based on a reception plate method which yields the activity and mobility of the tested machine as single equivalent values.
Vor dem Hintergrund des Klimawandels ist die Nachhaltigkeit von Wohngebäuden von enormer Bedeutung für die Gesellschaft des 21sten Jahrhunderts. Niedrigenergie-und Passivhauskonzepte können entscheidend dazu beitragen, den Energieverbrauch in Deutschland maßgeblich zu reduzieren. Diese Konzepte erfordern neue Bauweisen und energieeffiziente gebäudetechnische Anlagen, insbesondere Heizungsanlagen, Wärmepumpen und Lüftungsanlagen. Zusätzlich zur Energieeffizienz wird aber bei modernen Gebäuden ein hoher Wohn- und Arbeitskomfort gefordert und geschuldet. Diesbezüglich ist der bauliche Schallschutz zu einem wesentlichen Qualitätskriterium von Wohngebäuden geworden. Der beim Betrieb von gebäudetechnischen Anlagen erzeugte Lärm wird zunehmend als Problem wahrgenommen, das die Wohnqualität, das Wohlbefinden und damit verbunden die Gesundheit negativ beeinträchtigen kann. Durch die permanente Lärmbelästigung am Arbeitsplatz, durch Verkehr etc. ist die Erholung von Lärmeinwirkungen im eigenen Wohnbereich unerlässlich und lässt der Nachhaltigkeit des
baulichen Schallschutzes eine große Bedeutung zukommen. Dieser kann momentan aufgrund fehlender Planungswerkzeuge für die von gebäudetechnischen Anlagen ausgehenden Schallimmissionen nicht gewährleistet werden. Im Rahmen eines aktuellen, kooperativen Forschungsvorhabens der Hochschule Rosenheim und der Hochschule
für Technik Stuttgart soll dieser Missstand beseitigt werden,indem aufeinander abgestimmte Mess-und Prognoseverfahren für die Körperschallerzeugung und Schallübertragung gebäudetechnischer Anlagen im Massivbau sowie im Holz- und Leichtbau erarbeitet, validiert und Anwendern bereitgestellt werden. Damit soll ein vollständiges Instrumentarium geschaffen werden, mit dem die Geräusche gebäudetechnischer Anlagen unter besonderer Berücksichtigung ihrer Körperschalleigenschaften von der Quelle über die Übertragung im Gebäude bis zum Einwirkungsort geschlossen beschrieben werden können. Die Methoden sollen den Anlagenhersteller für die Charakterisierung der Schallquellen und deren schalltechnische Optimierung zur Verfügung stehen und sollen von den Gebäudeplanern als Prognoseinstrument für die schalltechnische Planung und Auslegung genutzt werden können. Dies ist ausgesprochen anspruchsvoll, da gebäudetechnische Anlagen in vielen Fällen vor allem Körperschallquellen darstellen, deren physikalische Beschreibung aufgrund von Wechselwirkungen zwischen Quellen und Empfangsstrukturen ungleich komplizierter ist als die von Luftschallquellen. So ist die Körperschallerzeugung und -übertragung im Massivbau bekanntermaßen völlig unterschiedlich gegenüber den im Holzbau vorliegenden Bedingungen. Dies erfordert eine separate Betrachtung der Anrege- und Übertragungsmechanismen für beide Gebäudearten und bedingt die Kooperation der HFT-Stuttgart (spezialisiert auf Massivbau) und der HS Rosenheim (spezialisiert auf Holz und Leichtbau). Durch die Beteiligung von Unternehmen aus der gewerblichen Wirtschaft wird zudem sichergestellt, dass die aktuellen Bedingungen des Bauwesens Berücksichtigung finden und die praktische Umsetzbarkeit der Lösungen gewährleistet ist.
An approximate approach is described, for obtaining the source quantities required for the calculation of structure-borne sound power from machines into supporting lightweight building elements. The approach is in two stages, which are based on existing international Standards for measurement. The first stage involves direct measurement of the source free velocity at each contact, to give the sum of the square velocities. The second stage is based on the reception plate method and yields the single equivalent blocked force, which approximates the sum of the square blocked forces. The applicability of the source data obtained has been investigated in a case study of a fan unit on a timber joist floor. The approach contains several significant simplifying assumptions and the uncertainties associated with them are considered. For the case considered, the power transmitted into the floor is estimated by the approximate method to within 5 dB of the true value, on average.
Vibrational active sources introduce structure-borne sound power to the supporting structure through all contact points and by up to six components of excitation. The total structure-borne sound power is a function of source activity, source mobility and receiver mobility and receiver mobility is expected to vary significantly with source position on lightweight structures such as timber joist floors. A case study is presented, in which the spatial variation in structure-borne sound power is examined for a fan unit mounted on a timber joist floor. The exact structure-borne power is obtained from measured source free velocity, and measured source and receiver mobility, where forces are assumed the dominant excitation mechanism. The exact calculations are computationally intensive and require large data sets, and this is generally not a practical approach for prediction purposes. In addition, manufacturers view their products as single entities and desire corresponding single values of source strength. A laboratory reception plate measurement procedure has recently been proposed which yields single equivalent values of source strength and source mobility. This paper investigates if this collapsed data format appropriately describes the dynamic behaviour of the source and especially inhomogeneous receiver structures, to obtain estimates of total structure-borne sound power within acceptable accuracy. Since measured receiver data is usually not available, an approximate method is described, of estimating the point and transfer mobility, based on infinite beam and infinite plate behaviour. The single equivalent receiver mobility then is easily obtained and, when used in combination with single equivalent source data, yields an approximate prediction of the total installed power. Single equivalent estimates of structure-borne sound power are compared with exact values obtained from full mobility formulations. Results indicate that the accuracy of the approximate prediction may be sufficient for such installations.
Single equivalent excitation for the structure-borne power from machines on ribbed-plate structures
(2009)
Machines impart structure-borne power into connected and supporting structures through all contact points and by up to six components of excitation. It is recognised that considering all transmission paths for prediction purposes generally is not a practical approach, due to the large data and computational requirements. Reduced data sets and less computationally demanding procedures are sought which give the total power to the accuracy appropriate for the particular engineering design requirement. In this paper, single equivalent source and receiver values are considered for machines on ribbed-plate structures. In this case, large variations in the structural dynamics at the contact positions can be expected, and spatial averaging will lead to loss of accuracy. Single equivalent values have been assembled from measured source and receiver data. Case studies are described, for a fan unit and a whirlpool bath, on a timber-joist floor, which is a complicated periodic point-connected plate-rib structure. Approximate estimates of structure-borne power are compared with exact values obtained from full mobility matrix formulations. The case studies presented indicate the loss of accuracy of the prediction, which, in many situations, may be sufficiently small to allow such simplifications.
The work reported in this paper addresses the problem of structure-borne sound transmission between vibrating sources and ribbed-plate receiver structures. Vibrating sources, such as pumps, motors, fans, etc., transmit vibro-acoustic power, causing noise complaints by occupants in cars, trains, aircraft, buildings and/or material fatigue and damage. The transmission process is complicated in that sources transmit power through several contacts and by up to six components of excitation at each contact. The structure-borne sound power is a function of source activity, source mobility and receiver mobility, and all three quantities must be known to some degree. For non-homogeneous receiver structures, such as thin-plate cavity constructions or lightweight framed constructions, the sheathing plates are typically fastened to the framing members using bolts, screws or spot-welded joints. Hence the resulting system is a point-connected ribbed plate structure and the receiver mobility is expected to vary significantly with position. Since measured receiver data seldom is available for prediction purposes, a method of estimating the point and transfer mobility of point connected ribbed plates is required. In this paper, an approximate approach, based on substitution forces, is described. The model uses infinite beam and infinite plate behaviour as input quantities. Estimates of point and transfer mobility are compared with measured results using a timber joist floor construction as an example.
Single equivalent approximation for multiple contact structure-borne sound sources in buildings
(2012)
The work reported in the paper addresses structure-borne sound transmission between multiple contact sources and non homogeneous plate receiver structures. This study concentrates on a practical method of predicting the installed structure-borne sound power from mechanical installations in lightweight buildings. The structure-borne sound power is a function of source activity, source mobility and receiver mobility, and all three quantities must be known to some degree. It is rarely practical to consider all transmission paths individually and in detail, and therefore, reduced data sets and less computationally demanding procedures are proposed. The paper examines how source data can be used to assemble single equivalent values, using spatial averages and magnitudes. Single equivalent values of receiver mobility also are proposed for lightweight, point-connected ribbed plate constructions. In case studies, the single equivalent values are used for predicting the structure-borne power in the installed condition.
In wood framed buildings, floors are formed by fastening wood sheathing to joists spaced at a regular interval. The sheathing is typically fastened to the joist using screws so the resulting system is a complicated periodic point-connected plate-rib structure. It is shown that the point force mobility varies significantly with position. A machine installation generally is close to discontinuities, such as at: floor edges, joist-screw locations, joints between the sheathing plates, and due to workmanship. In such cases, moment excitation might become important at some frequencies and the neglect of moments a priori can ead to inaccurate prediction of the total emission. This paper presents measured point moment mobilities with respect to the distance to discontinuities for a timber joist floor where a single layer of chipboard forms the sheathing. It is shownthat the measured point moment mobility indicates an infinite plate behaviour. This includes for positions above a joist but between screw positions. To determine the relative contribution of moments and perpendicular forces to the total structure-borne sound power, case studies of two sources, a fan unit and a whirlpool bath, are described, for various locations on a timber joist floor.
The assumptions relating to power flow as a function of position and number of fasteners between the gypsum board and RC's was examined. It was observed that studs had both a rotational and translation motion but the translation displacement coupled more strongly than rotation. It was also observed that if the rotation velocity was less than or equal to the translation velocity, then structure borne transmission due to the rotation component could be ignored for frequencies below 2500 Hz. The results show that there is little effect associated with either the location or the number of fasteners attaching the gypsum board to the RC's about 315 Hz.
Metall macht leise.
(2006)
Die Altbausanierung nimmt im gesamten Baubereich eine immer bedeutendere Stellung ein. Falls die geplanten Sanierungsmaßnahmen nicht unter den Bestandsschutz von Baudenkmälern fallen, sind die Anforderungen der zum Zeitpunkt der Sanierung baurechtlich eingeführten Normen zu berücksichtigen. Das Bauteil, das bei der Sanierung eine besonders sorgfältige Planung erfordert, ist die Wohnungstrenndecke, die in Altbauten häufig als Holzbalkendecke ausgeführt wurde. Die vorhandenen Planungsgrundlagen für den Schallschutznachweis von Holzbalkendecken sind sowohl in der Normung als auch in der Literatur sehr lückenhaft. Um bessere Planungsdaten zu erhalten, wurde deshalb am ift Rosenheim zunächst ein Forschungsvorhaben durchgeführt, in dem die Luft‐ und Trittschalldämmung typischer Altbaudecken und deren Verbesserungen durch unterschiedliche Sanierungsmaßnahmen unter Laborverhältnissen ohne Flankenübertragung untersucht wurden [1], [2]. In einem weiteren Forschungsvorhaben [3] wurde in Kooperation mit der Hochschule Rosenheim die Flankenübertragung bei unterschiedlichen Mauerwerkstypen und Deckeneinbindungen ermittelt. Der vorliegende Beitrag beschreibt den Einfluss der Deckenkonstruktion auf die Schalldämmung und die Ermittlung der Planungswerte für die direkte Übertragung über die Decke. In einem noch folgenden zweiten Beitrag werden Planungsdaten für die Flankenübertragung bei Altbaukonstruktionen behandelt.
Die Altbausanierung nimmt im gesamten Baubereich eine immer bedeutendere Stellung ein. Falls die geplanten Sanierungsmaßnahmen nicht unter den Bestandsschutz von Baudenkmälern fallen, sind die Anforderungen der zum Zeitpunkt der Sanierung baurechtlich eingeführten Normen zu berücksichtigen. Das Bauteil, das bei der Sanierung eine besonders sorgfältige Planung erfordert, ist die Wohnungstrenndecke, die in Altbauten häufig als Holzbalkendecke ausgeführt wurde. Die vorhandenen Planungsgrundlagen für den Schallschutznachweis von Holzbalkendecken sind sowohl in der Normung als auch in der Literatur sehr lückenhaft. Um bessere Planungsdaten zu erhalten, wurde deshalb am ift Rosenheim zunächst ein Forschungsvorhaben durchgeführt, in dem die Luft‐ und Trittschalldämmung typischer Altbaudecken und deren Verbesserungen durch unterschiedliche Sanierungsmaßnahmen unter Laborverhältnissen ohne Flankenübertragung untersucht wurden [1], [2]. In einem weiteren Forschungsvorhaben [3] wurde in Kooperation mit der Hochschule Rosenheim die Flankenübertragung bei unterschiedlichen Mauerwerkstypen und Deckeneinbindungen ermittelt. Der vorliegende Beitrag beschreibt den Einfluss der Deckenkonstruktion auf die Schalldämmung und die Ermittlung der Planungswerte für die direkte Übertragung über die Decke. In einem noch folgenden zweiten Beitrag werden Planungsdaten für die Flankenübertragung bei Altbaukonstruktionen behandelt.
In der vorgestellten Fallstudie der Brettsperrholz-Wand ist der modale ¨Uberlappungsfaktor M > 1 oberhalb von f = 315Hz gegeben und damit eine wesentliche SEA-Voraussetzung eines Subsystems erf¨ullt. In der DINENISO10848-1 ist die untere Frequenzgrenze des Messbereiches zur Bestimmung von Stoßstellend¨ammMaßen bereits bei f = 100Hz und die obere ist bei f = 5000Hz.
Zur Ermittlung des mittleren Schnellepegels im diffusen Schallfeld des Bauteils sind Randabst¨ande und Abst¨ande zur Punktanregung auf Grundlage der Bauteileigenschaften berechnet worden. Ein Vergleich der Ergebnisse dieser Fallstudie mit den Vorgaben der Norm [5] zeigt, dass die Messvorschrift der Norm den Hallradius ¨ubersch¨atzt und den Randabstand untersch¨atzt. Eine Unterscheidung der Randabst¨ande in den beiden Hauptrichtungen eines Bauteils aufgrund von Orthotropie ist derzeit in der DINENISO10848-1 nicht ber¨ucksichtigt. Die Messergebnisse zeigen, dass die Annahme eines diffusen Schallfeldes bei Ausschluss von Rand- und Nahfeldgebieten im mittleren Bereich des Messfrequenzbereiches von 100Hz bis 5000Hz zwar gegeben ist, jedoch nicht an den R¨andern. Tieffrequent sind die Pegelunterschiede aufgrund des modalen Verhaltens groß. Hochfrequent sind die Ausbreitungsd¨ampfung und der Pegelabfall an den Elementverbindungsstellen (Abb.1b) Gr¨unde f¨ur große Pegelunterschiede. Dabei zeigte sich erst oberhalb von 3kHz ein signifikanter Pegelabfall an den Elementverbindungen.
Der Beitrag ist Teil des gemeinsam von der TU M¨unchen, der HS Rosenheim und dem ift Rosenheim durchgef¨uhrten DFG-AiF Forschungsvorhabens Vibroakustik im Planungsprozess f¨ur Holzbauten. Das IGF-Vorhaben 18724N der Forschungsvereinigung Internationaler Verein f¨ur Technische Holzfragen e.V. - iVTH, Bienroder Weg 54 E, 38108 Braunschweig wurde ¨uber die AiF im Rahmen des Programms zur F¨orderung der industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium f¨ ur Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gef¨ordert.
Die mithilfe der Abklingmethode ermittelten Verlustfaktoren sind bei mehreren Eigenfrequenzen pro Frequenzband zuverlässig. Die Ergebnisse der Resonanzbreitenmethode beziehen sich dagegen auf die Eigenfrequenzen und sind nur bei einer geringen Modenüberlappung zuverlässig. Beide Methoden sind gleichwertig, wenn mehrere Eigenschwingungen im Frequenzband vorhanden sind und die Modenüberlappung gleichzeitig gering ist. Für einseitig überlagerte Resonanzkurven wurde eine einfache Alternative der Resonanzbreitenmethode vorgeschlagen.
Die Ergebnisse wurden im Rahmen des gemeinsam von der TU München, der HS Rosenheim und dem ift Rosenheim durchgef¨uhrten DFG-AiF Forschungsvorhabens ”Vibroakustik im Planungsprozess für Holzbauten” erarbeitet. Das IGF-Vorhaben 17328N/1 der Forschungsvereinigung HS Rosenheim wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.
Ein Ziel des DFG-AiF-Clusterforschungsvorhabens Vibroakustik im Planungsprozess für Holzbauten ist die Reduktion des schalltechnischen Planungsaufwandes bei der Holzmassivbauweise. Hierzu soll das Prognoseverfahren der DINEN12354 angepasst werden, welches auf einem vereinfachten Ansatz der Statistischen Energieanalyse (SEA) basiert. Der SEA-Ansatz setzt diffuse Körperschallfelder in den Bauteilen sowie deren schwache Kopplung voraus. Tatsächlich trifft diese Annahme nur bei Bauteilen mit geringer Ausbreitungsdämpfung zu. In der DINENISO 10848-1 werden Kriterien definiert, wann Körperschallfelder in Bauteilen als hinreichend diffus gelten. In diesem Beitrag werden Messergebnisse von Körperschallfeldern an Brettsperrholzelementen im Hinblick auf die genannten Annahmen der SEA diskutiert. Die Bereiche des Nahfeldes um den Anregungspunkt sowie der Bauteilränder werden den pauschalen, geometrischen Vorgaben der Messvorschrift aus der DINENISO 10848-1 gegenüber gestellt. Die Erkenntnisse werden zum Einen zur Definition der Subsystemeinteilung in der SEA-Modellierung und zum Anderen für eine Bewertung von Messergebnissen herangezogen.