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Opportunities and Challenges in Mixed-Reality for an Inclusive Human-Robot Collaboration Environment
(2018)
This paper presents an approach to enhance robot control using Mixed-Reality. It highlights the opportunities and challenges in the interaction design to achieve a Human-Robot Collaborative environment. In fact, Human-Robot Collaboration is the perfect space for social inclusion. It enables people, who suffer severe physical impairments, to interact with the environment by providing them movement control of an external robotic arm. Now, when discussing about robot control it is important to reduce the visual-split that different input and output modalities carry. Therefore, Mixed-Reality is of particular interest when trying to ease communication between humans and robotic systems.
This Article introduces two research projects towards assistive robotic arms for people with severe body impairments. Both projects aim to develop new control and interaction designs to promote accessibility and a better performance for people with functional losses in all four extremities, e.g. due to quadriplegic or multiple sclerosis. The project MobILe concentrates on using a robotic arm as drinking aid and controlling it with smart glasses, eye-tracking and augmented reality. A user oriented development process with participatory methods were pursued which brought new knowledge about the life and care situation of the future target group and the requirements a robotic drinking aid needs to meet. As a consequence the new project DoF-Adaptiv follows an even more participatory approach, including the future target group, their family and professional caregivers from the beginning into decision making and development processes within the project. DoF-Adaptiv aims to simplify the control modalities of assistive robotic arms to enhance the usability of the robotic arm for activities of daily living. lo decide on exemplary activities, like eating or open a door, the future target group, their family and professional caregivers are included in the decision making process. Furthermore all relevant stakeholders will be included in the investigation of ethical, legal and social implications as well as the identification of potential risks. This article will show the importance of the participatory design for the development and research process in MobILe and DoF-Adaptiv.
Selbstständig und selbstbestimmt essen und trinken zu können gehört zu den Grundbedürfnissen des Menschen und wird den Aktivitäten des täglichen Lebens (ATLs) zugeordnet. Körperliche Beeinträchtigungen, die mit Funktionsverlusten in Armen, Händen und ggf. der Beweglichkeit des Oberkörpers einhergehen, schränken die selbstständige Nahrungszufuhr erheblich ein. Die Betroffenen sind darauf angewiesen, dass ihnen Getränke und Mahlzeiten zubereitet, bereitgestellt und angereicht werden. Zu dieser Personengruppe gehören Menschen mit querschnittbedingter Tetraplegie, Multiple Sklerose, Muskeldystrophie und Erkrankungen mit ähnlichen Auswirkungen. Derzeit gibt es verschiedene assistive Technologien, die das selbstständige Essen und Trinken wieder ermöglichen sollen.Wie aber muss ein Interaktionsdesign für einen Roboterarm gestaltet sein, damit er von den Betroffenen zur Nahrungsaufnahme genutzt werden kann? Welche Anforderungen gibt es und welche Aspekte sind in Bezug auf die Akzeptanz eines Roboterarms zu berücksichtigen?
The concept of “Internationalisation at Home“ has gained momentum with the increasing digitalization of education and limitations on mobility. Collaborative Online International Learning (COIL) is an innovative, cost-effective instructional method that promotes intercul-tural learning through online collaboration between faculty and students from different countries or locations. The benefits of using COIL courses have been widely recognized, with learners developing intercultural competencies, digital skills, international education experi-ence, and global awareness.
However, multicultural communication in project environments can be complex and demand awareness of cultural variations . The creation and development of effective cross-cultural collectivism, trust, communication, and empathy in leadership is an important ingredient for remote project collaborations success. This is an area that has been least explored in re-search on communication in virtual teams.
The GIPE projects are mainly carried out as so-called Collaborative Online International Learning (COIL) events. However, to gain a “real world“ experience abroad in an intercultural team, students from all partner universities can participate in the Spring School being held for two weeks in Germany and the Germany students present and hand-over the results in the country of the partner university. The main objective of this research was to examine the experiences of students participating in the GIPE project and to evaluate the effectiveness of the project in enhancing intercultural competencies and fostering collaboration among stu-dents from different continents. This paper will also explore the implications of the GIPE project for Education 2.0 considering the COVID-19 pandemic and the future of education delivery and administration transformation.
We investigate the possibility to use update propagation methods for optimizing the evaluation of continuous queries. Update propagation allows for the efficient determination of induced changes to derived relations resulting from an explicitly performed base table update. In order to simplify the computation process, we propose the propagation of updates with different degrees of granularity which corresponds to an incremental query evaluation with different levels of accuracy. We show how propagation rules for diferent update granularities can be systematically derived, combined and further optimized by using Magic Sets. This way, the costly evaluation of certain subqueries within a continuous query can be systematically circumvented allowing for cutting down on the number of pipelined tuples considerably.
Adhesive organs like arolia of insects allow these animals to climb on different substrates by creating high adhesion forces. According to the Dahlquist criterion, arolia must be very soft exhibiting an effective Young's modulus of below 100 kPa to adhere well to different substrates. In previous studies the effective Young´s moduli of adhesive organs were determined using indentation tests yielding their structure to be very soft indeed. However, arolia show a layered structure, thus the values measured by indentation tests comprise the effective Young´s moduli of the whole organs. In this study, a new approach is illustrated to measure the Young´s modulus of the outermost layer of the arolium, i.e. of the epicuticle, of the stick insect Carausius morosus by tensile testing. Due to the inner fibrous structure of the arolium tensile tests allow the characterisation of the overlying epicuticle.
Mikrostrukturen auf Oberflächen bestimmen häufig deren physikalische Eigenschaften. Die üblichen Methoden zur Herstellung von mikrostrukturierten Oberflächen wie Fotolithografie sind aber teuer und aufwändig. Daher wird schon lange die schnelle und günstige Methode der Abformung genutzt, um Gegenstände mit Mikrostrukturen herzustellen
[1,2]. Zur Nutzung als Positiv für die Abformung können Oberflächen zum Beispiel mit Fotolithografie hergestellt werden, oder es können mikrostrukturierte Objekte aus der Natur verwenden werden. Mittels Fotolithografie können aber keine gewölbten Oberflächen mit Mikrostrukturen versehen werden und mikrostrukturierte Oberflächen aus der Natur sind meist eher klein. In dieser Arbeit wurde daher nach sehr kleinen mikrostrukturierten Objekten gesucht, die nebeneinander auf eine (auch gewölbte) Oberfläche aufgebracht werden können, um diese anschließend abzuformen. Die besten Resultate ergaben mit Bärlappsporen beschichtete Oberflächen als Positive. Replikate dieser Oberflächen zeigen einen um 30° höheren Kontaktwinkel als das unstrukturierte Material.
Adhesive organs enable insects to reversibly adhere to substrates even during rapid locomotion. In this process a very fast but reliable change of adhesion and detachment is realised. The stick insect Carausius morosus detaches its adhesive organs by peeling them off the substrate, meaning little areas of the adhesive organs are detached one after another. For such a detachment mechanism low pulling forces are needed. A detachment mechanism as peeling seems also for artificial adhesion devices to be the easiest and the most effortless mechanism for detachment. However, artificial adhesion devices mostly exhibit a solid backing layer preventing effortless peeling. To lift up and detach a small area at the corner of an adhesion device the backing layer has to be tilted, resulting in a deformation of the whole adhesion device, which requires high forces. Subdividing the backing layer into small subunits allows a detachment of a small area at the corner of the adhesion device without deforming the rest of the adhesion device. Thereby, less force is needed to initiate and to complete detachment. To realise an easy detachment of artificial adhesion devices we constructed a holder, which gradually detaches an adhesion device from two sides off the substrate. During normal loading the subunits of the holder interlock with each other so that the pulling force is equally distributed over the whole contact area of the adhesion device ensuring maximal adhesion force. In addition, the holder can be used to increase adhesion during application of the adhesion device. When brought into contact with the substrate with lifted sides, which are lowered subsequently, air trapping is prevented and hence the area of contact can be maximised.
Membrane electrode assemblies (MEA) developed at the Westphalian Energy Institute for polymer electrolyte membrane fuel cells (PEMFC) are high tech systems containing various materials structured in nanoscale, at which electrochemical reactions occur on catalyst nano particle surfaces. For low reactance homogeneous compression of the MEA’s layers is necessary. A novel stack architecture for electrochemical cells, especially PEMFC as well as PEM electrolysers, has been developed according to achieve ideal cell operation conditions. Single cells of such a stack are inserted into flexible slots that are surrounded by hydraulic media. While operation the hydraulic media is pressurised which leads to an even compression and cooling of the stack’s cells. With this stack design it has been possible to construct a test facility for simultaneous characterisation of several MEA samples. As compression and temperature conditions of every single sample are equal, with the novel test system the effect of e.g. different electrode configurations can be investigated. Furthermore, the modular stack design leads to the development of hybrid energy applications combining fuel cells, electrolysers, batteries as well as metal hydride tanks in one system.
Ethische Führung, Arbeitsplatzunsicherheit und soziale Dominanzorientierung: Eine Vignettenstudie
(2019)
Theoretischer Hintergrund: Mut ist ein bislang wenig erforschtes Konstrukt. In der Forschung existieren unterschiedliche Betrachtungsweisen und Annahmen, u.a. hinsichtlich der Art des Konstruktes oder der Einflussfaktoren. Es existieren zudem, insbesondere im deutschsprachigen Raum, nur wenige Instrumente zur Messung von Mut. Diese zeigen zudem oftmals verbesserungsfähige oder unzureichende psychometrische Gütekriterien.
Fragestellung: Auf Basis einer umfangreichen Literaturrecherche ist unser Ziel, neben einem wissenschaftlichen Beitrag zur Klärung des Konstruktes, einen Selbstbeschreibungsfragebogen zur Messung von Mut im Arbeitskontext zu konstruieren, welcher den gängigen psychometrischen Gütekriterien entspricht und perspektivisch im Rahmen der Personalauswahl und Personalentwicklung eingesetzt werden könnte.
Methodik: Der Erstentwurf des Selbstbeschreibungsfragebogens zu Mut im Arbeitskontext besteht aus den Dimensionen sozialer Mut und persönlicher Mut. Zur psychometrischen Überprüfung des Fragebogenentwurfs haben wir eine Querschnittstudie in Form einer Online-Befragung durchgeführt (N = 253). Der Fokus lag auf der Itemanalyse, sowie auf der Überprüfung der Reliabilität und der Validität.
Ergebnisse: Die Reliabilität beträgt α = .92 und α = .91. Die exploratorische Faktorenanalyse stützt das 2-Faktoren-Modell. Es existieren erwartungsgemäß signifikante positive Korrelationen mit inhaltsähnlichen Konstrukten, u.a. arbeitsplatzbezogene Selbstwirksamkeit oder Extraversion und negative signifikante Korrelationen zu Neurotizismus und Psychopathie. Zusätzlich zeigen Mittelwertsvergleiche für
Geschlecht und Führungsverantwortung Ergebnisse gemäß dem aktuellen Stand der Forschung.
Diskussion Der Selbstbeschreibungsfragebogen zeigt klares Potenzial für die Nutzung im Rahmen der Personalauswahl und Personalentwicklung. Im Rahmen der Fragebogenkonstruktion ist es entscheidend das Konstrukt so eng wie möglich einzugrenzen. Die Fokussierung auf eine spezifische Form von
Mut scheint der Schlüssel zu sein, um ein den gängigen Anforderungen an psychometrische Gütekriterien entsprechendes Instrument zu entwickeln.
Measurement studies are essential for research and industry alike to understand the Web’s inner workings better and help quantify specific phenomena. Performing such studies is demanding due to the dynamic nature and size of the Web. An experiment’s careful design and setup are complex, and many factors might affect the results. However, while several works have independently observed differences in
the outcome of an experiment (e.g., the number of observed trackers) based on the measurement setup, it is unclear what causes such deviations. This work investigates the reasons for these differences by visiting 1.7M webpages with five different measurement setups. Based on this, we build ‘dependency trees’ for each page and cross-compare the nodes in the trees. The results show that the measured trees differ considerably, that the cause of differences can be attributed to specific nodes, and that even identical measurement setups can produce different results.
Cookie notices (or cookie banners) are a popular mechanism for websites to provide (European) Internet users a tool to choose which cookies the site may set. Banner implementations range from merely providing information that a site uses cookies over offering the choice to accepting or denying all cookies to allowing fine-grained control of cookie usage. Users frequently get annoyed by the banner’s pervasiveness as they interrupt “natural” browsing on the Web. As a remedy, different browser extensions have been developed to automate the interaction with cookie banners.
In this work, we perform a large-scale measurement study comparing the effectiveness of extensions for “cookie banner interaction.” We configured the extensions to express different privacy choices (e.g., accepting all cookies, accepting functional cookies, or rejecting all cookies) to understand their capabilities to execute a user’s preferences. The results show statistically significant differences in which cookies are set, how many of them are set, and which types are set—even for extensions that aim to implement the same cookie choice. Extensions for “cookie banner interaction” can effectively reduce the number of set cookies compared to no interaction with the banners. However, all extensions increase the
tracking requests significantly except when rejecting all cookies.
Steganography, the art of concealing information in different types of medias, is a very old practice. Yet, it only recently started being used by malware operators on a large scale. Malware programmers and operators are increasing their efforts in developing covert communication channels between infected computers and their command and control servers. In addition to steganography, recent examples include hiding communication in inconspicuous network traffic such as DNS queries or HTTP 404 error messages.
When used properly, these covert communication channels can bypass many automated detection mechanisms and render malware communication difficult to detect and block. From an attacker's perspective, covert communication channels are a valuable addition because they allow messages to blend in with legitimate traffic and thus significantly lower the chance of being detected even when inspected by a human analyst.
This presentation studies recent advances in covert communication channels used by real-world malware. First, we will show how steganography has recently been used in three different malware families (Stegoloader, Vawtrak, and Lurk). We will dive into the implementation details on how steganography is implemented and discuss the strengths and weaknesses of each approach. Furthermore, we will detail and compare the usage of inconspicuous carrier protocols for covert communication channels in malware. Examples will span commodity cybercrime as well as targeted attack malware.
The cases that are discussed in this presentation are based on real life incidents. While it is easy to speculate how covert communication channels might be used by malicious actors, documentation of real-world cases is sparse. Yet covert communication channels have arrived in both, the commodity cybercrime and targeted attack world. It is thus vital to understand the status-quo and identify current trends in cybercriminal and targeted attack malware. As such, we believe that it is mandatory to highlight what is currently being used in the wild.
CoCoSpot: Clustering and recognizing botnet command and control channels using traffic analysis
(2017)
Purpose
So far, there are several approaches of measuring the Dark Triad traits, but still all of them are
personality questionnaires with at least questionable usability for applied contexts such as Human
Resource Management.
The purpose of the study is the development of a structured interview with the aim of measuring the Dark Triad in a rather qualitative way that increases social validity for the respondents.
Design/Methodology/Approach/Intervention
In the present study, 15 executives from the telecommunications industry were interviewed on their personal evaluation of management success and derailment. Afterwards, their personality traits of the Dark Triad were measured with the help of the Short Dark Triad Scale. Subsequently, the data from qualitative and quantitative research were examined for correlations using the mixed-method approach.
Results
The results of the mixed-method approach showed a statistically significant correlation between the Short Dark Triad Scale and the ratings for narcissism, Machiavellianism and subclinical psychopathy in the Dark Triad interview.
Limitations
Replicating the results in a bigger sample and a deeper investigation of the criterion-related validity as well as an integration of multiple raters can provide more confidence in our results.
Research/Practical Implications
Structured interviews allow the measurement of personality traits in a more convenient way especially in personnel selection and development processes. Identifying subclinical traits in leadership candidates can, e.g. prevent management derailment.
Originality/Value
The present study advances the measurement methods of the Dark Triad.
Biofunktionalisierung von Titanimplantaten mit einem Multilayersystem aus BMP-2 und Fibronektin
(2016)
There is a strongly held belief that if companies can direct their marketing activities to improve customer attitudes and intentions, it will impact on purchase behaviors. Departing from complementary yet sometimes conflicting findings of the current literature, we intend to contribute to the literature by answering two related questions. First, we investigate drivers of loyalty intention over time, and by so doing try to better understand loyalty formation. Second, once we understand loyalty formation, we assess the impact of loyalty on different aspects of purchase behavior, considering temporal effects. Therefore, we develop a consumption-system model which assumes that perceptions, intention, and the impact of perceptions and intention on behavior in one period serve as anchors for the same constructs in a subsequent period, implying a pattern of repeated consumption over time.
Using 3SLS regression analysis, results of a large-scale study using survey data from a sample of 2,478 customers from two points in time and purchase data gathered over a 30-month period suggest interesting findings on the two aforementioned questions:
Considering the first question, we find strong support for customer equity drivers directly influencing loyalty. Moreover, we see evidence for loyalty formation as a consumption-system as equity drivers and loyalty intention of one period are significant predictors of the same constructs in the next period.
Addressing the second research question is less straightforward. We find a significant impact of loyalty intention only for purchase frequency, but not for future sales and average receipt. This suggests that in a retailing context, the amount spent depends to a larger extent on actual needs and not on loyalty intention. Loyalty intention seems to be a more appropriate lead indicator for the frequency of store visits. For most categories, repurchase intention will not necessarily be related to higher sales. On the contrary, higher future sales are more likely to depend on the retailer’s ability to cross- and up-sell to its customers. In all, we need to acknowledge that the strongest predictor of future behavior is, in fact, past behavior.
These results question some of the strongly held beliefs of relationship marketing and its impact on actual behavior. Effects might not be as simple as they appear at first, i.e., temporal interplay between constructs. Moreover, it seems that inertia is more important than some marketing research tends to acknowledge. We would therefore suggest a more detailed investigation of customers’ initial choice behavior. If, in fact, inertia is the driving force behind purchase behavior, companies need to augment their emphasis on increasing initial customer contact and, accordingly, on initial product trial. This is somewhat counter-intuitive from a relationship marketing perspective, because that stream of research largely suggests the advantage of retaining customers rather than acquiring new ones. While we are not denying the importance of customer retention, it seems that companies are already fairly successful in doing so – the strong inertia effect confirms that. Hence, customer retention might not be the best strategy to differentiate in the market. Perhaps companies can better differentiate by excelling in customer acquisition. This, however, would have a significant impact on how marketing budgets should be spent by companies trying to reach sustained success. It might be time for re-balancing customer acquisition and customer retention.
Moderating Role of Self-control Strength with Transformational Leadership and Adaptive Performance
(2013)
Based on a longitudinal sample of employees from the U.S. financial services industry (N=121), the present research examined the impact of transformational leadership on followers’ adaptive performance in change processes. Follower personality was taken into account as boundary condition by testing, if follower self-control strength as an individual trait moderated the relationship between transformational leadership and adaptive performance. In line with the developed hypothesis, results from a latent moderated structural equation model showed that followers’ self-control strength attenuated the relationship between transformational leadership and adaptive performance. Implications for research and practice are discussed.
Psychological Capital as Mediator between Transformational Leadership and Adaptive Performance
(2013)
Theoretischer Hintergrund: In der psychologischen Führungsforschung zeigt sich ein Shift von traditionellem Management hin zu progressiveren Führungsmodellen, in denen das Gemeinwohl und die nachhaltige Führung von Mitarbeitenden anstelle des Selbstinteresses von Führungskräften treten.
Diese Modelle bewegen sich allerdings weiter im traditionellen Paradigma, dass effektive Führung komplexe Systeme gezielt beeinflussen und auf erwünschte Zielzustände hin ausrichten kann.
Fragestellung: Folgt man dem systemischen Ansatz, so können Führungskräfte das organisationale System nicht beeinflussen, sondern lediglich die Relationen seiner Bestandteile und Rahmenbedingungen für Emergenz schaffen. So lässt es sich beispielsweise aus der Theorie komplexer adaptiver Systeme und dem darauf basierenden Complexity Leadership Ansatz ableiten. Wenngleich viele Wissenschaftler*innen hierin Potential effektiver Führung sehen, mangelt es doch an konzeptionellen und psychometrischen Grundlagen sowie empirischer Evidenz für die Effektivität systemischer Führung.
Methodik: Wir stellen einen Fremdbeschreibungsfragebogen zur Messung systemischer Führung vor (N ges = 8770) sowie die mit diesem Instrument gewonnenen Ergebnisse verschiedener Feldstudien (k = 28) zu Antezedenzien, Auswirkungen und Randbedingungen systemischer Führung. Wir berücksichtigen auch die inkrementelle Varianzaufklärung über transformationale Führung.
Ergebnisse: Das Systemic Leadership Inventory ermöglicht die Einschätzung systemischer Kompetenzen
von Führungskräften.
Diskussion: Zukünftige Forschung sollte sich mit der Entwickelbarkeit systemischer Führung beschäftigen. Limitationen unseres Forschungsprojekts werden diskutiert.
Der sozioanalytischen Theorie folgend argumentieren wir, dass Machiavellismus nur im Falle einer hohen emotionalen Einflusskompetenz zuträglich für den objektiven Karriereerfolg ist.
In den Daten unserer fragebogenbasierten Querschnittsstudie zum jährlichen Bruttoeinkommen mit N = 149 Mitarbeitenden aus der Privatwirtschaft zeigen sich unter Kontrolle von Alter, Geschlecht und Führungsspanne weder signifikante Haupteffekte für Machiavellismus, noch für emotionale Intelligenz, dafür aber ein hypothesenkonformer Interaktionseffekt.
Unter Berücksichtigung methodischer Limitationen, die vorrangig an die Messung der beiden die Studie konstituierenden Konstrukte geknüpft sind, werden wissenschaftliche und praktische Implikationen dieses Befunds diskutiert.
Impact of Team Members’ Competence on the Development of Team Mental Models and Team Performance
(2011)
Security Analysis of OpenID, followed by a Reference implementation of an nPA-based OpenID Provider
(2017)
Die Klimatisierung von Gebäuden gewinnt zunehmend an Bedeutung. Dies liegt zum einen an der Bauweise und Nutzung, die höhere Kühllasten mit sich bringt. Zum anderen fordern die Nutzer eine angemessene Behaglichkeit bei hoher Luftqualität.
Diese Forderungen gehen einher mit hoher Energieeffizienz und einwandfreier Hygiene der Raum-lufttechnischen Anlagen. Dieser Beitrag untersucht diese Forderungen für Nichtwohngebäude und prüft, ob Hygiene und Energieeffizienz zu Zielkonflikten führen können.
Der Mensch verbringt einen Großteil seiner Zeit in geschlossenen Räumen und erwartet, dass die Luftqualität mindestens der Außenluft entspricht. Mit Blick auf die aktuelle Feinstaubdebatte, muss die Raumluftqualität noch deutlich darüber hinaus gehen. Weiterhin soll der Aufenthalt am Arbeitsplatz nicht zu gesundheitlichen Beeinträchtigungen führen (Reizung der Schleimhäute, trockene Augen oder virale Infektionen).
Die Klimatisierung von Gebäuden benötigt einen nicht unerheblichen Teil der Primärenergie, so dass ein effizienter Anlagenbetrieb ein wichtiger Baustein der Energiewende ist. Dabei spielt die Nutzung von regenerativen Energien (Solarstrom zur Gebäudekühlung) genauso eine wichtige Rolle wie die Optimierung von Komponenten und deren Abstimmung zum „System Gebäudeklimatisierung“.
Zur Einordnung der Themengebiete werden die relevanten Normen und Regelwerke auf europäischer und deutscher Ebene kurz vorgestellt und erläutert.
Am Beispiel eines typischen RLT-Gerätes werden die Komponenten und Funktionen im Betrieb veranschaulicht. Die wichtigsten Komponenten (z. B. Filter, Wärmeübertrager, Befeuchter und Ventilatoren) werden mit Blick auf Hygiene und Energieeffizienz anschließend analysiert und verglichen. Die Vergleiche finden anhand von Fallbeispielen statt, wie sie für Nichtwohngebäude typisch sind. Zusammenfassend wird die Ausgangsfrage aus Sicht des Autors beantwortet.
Building Information Modeling, kurz BIM, wird als revolutionäre Methode gepriesen, die der Baubranche helfen soll, effizienter und kostengünstiger zu bauen. Gerne wird hierbei der Vergleich mit der Einführung von CAD-Systemen in den 1990er Jahren herangezogen, der jedoch zu kurz greift. BIM ist vielmehr als der Wechsel vom Tuschestift hin zur Computermaus. Dieser Beitrag gibt einen kurzen Einblick in das Thema BIM und den heutigen Stand in Deutschland. Hierbei soll insbesondere die Sicht der Bauherren und Betreiber berücksichtigt werden, da diese in den meisten Betrachtungen nur oberflächlich gesteift werden.
Menschen verbringen einen großen Teil ihrer Zeit in Innenräumen. Um dafür die notwendige thermische Behaglichkeit zu gewährleisten, müssen schon bei der Nutzungsplanung die Temperaturen und Luftbewegungen im Raum vorhergesagt werden können. Bei anderen Anwendungen wiederum sind diese Größen relevant für die Prozesssicherheit (z. B. Labore, Operationssaal). Die Vorhersagen erfolgen zum Beispiel durch Strömungssimulationen oder an sogenannten Mock Up Räumen, die eine 1:1 Nachbildung des relevanten Raums darstellen. Bei größeren Räumen wie z. B. Konzertsälen steigt der Aufwand erheblich an.
Eine auf den ersten Blick vergleichsweise einfache Lösung ergibt sich durch Untersuchungen an skalierten Modellräumen. Allerdings ist hier die Ähnlichkeit zwischen Modell und Realausführung bei nicht-isothermen Strömungen nicht gegeben. Die dimensionslosen Kenngrößen Reynolds Zahl Re und Archimedes Zahl Ar sind nicht identisch, da sie mit unterschiedlichen Exponenten bei der charakteristischen Länge skalieren, so dass sie durch die Wahl eines anderen Mediums oder Anpassung der Temperaturen nicht hinreichend kompensiert werden können.
Im Labor für Klimatechnik an der Westfälischen Hochschule sollen mit Hilfe von experimentellen Modelluntersuchungen und dem Vergleich mit der Realausführung Erkenntnisse gewonnen werden, in wie weit ein Kompromiss aus Ähnlichkeit und Genauigkeit gefunden werden kann, um technisch relevante Fragestellungen am Modell zu beantworten.
Die Leitfragen dabei sind:
- Wie lassen sich Modellergebnisse auf reale Raumluftströmungen übertragen?
- Unter welchen Bedingungen ist die Ähnlichkeit zwischen Modell und Realausführung noch gegeben?
- Wie sehen Leitlinien für die praktische Anwendung der Ähnlichkeitsgesetze aus?
Ein Büroraum mit unterschiedlichen Luftführungsvarianten und thermischen Lasten stellt dabei die Realausführung dar. Das Modell ist im Maßstab 1:5 herunterskaliert.
Alle Maßnahmen der Technischen Gebäudeausrüstung sollten daran gemessen werden, den Primär-energieverbrauch so gering wie möglich zu halten, dabei aber auch die geforderten Raumzustände während der Gebäude- und Anlagennutzung sicherzustellen.
Heute geplante Gebäude und deren RLT-Anlagen werden mit großer Wahrscheinlichkeit auch noch in 15 bis 20 Jahren in Betrieb sein, so dass lokale Klimaänderungen heute bereits mitgedacht und –geplant werden sollten. Die Testreferenzjahre des Deutschen Wetterdienstes bieten diese Möglichkeit mit lokalen Wetterdaten für die Bezugsjahre 2015 und 2045.
Am Beispiel eines Zentralluftgerätes einer Krankenhaus-Intensivstation wurde für die 15 Wetter¬stationen der VDI 4710, Blatt 3 in Deutschland untersucht, wie sich die Leistungsanforderungen von heute zum Jahr 2045 hin ändern werden und welche Konsequenzen sich daraus für die Planung ableiten lassen. Hierbei werden die Leistungen, Energieverbräuche und Betriebszeiten der einzelnen RLT-Komponenten analysiert und verglichen.
Darüber hinaus wurde erstmalig ein „Deutschlandwetter“ auf Basis der Regionen berechnet. Dieser Ansatz liefert die stündlichen Witterungsverhältnisse für das Bundesgebiet. Wenn diese Methode auf die tatsächlichen Wetterdaten der zurückliegenden Jahre angewandt wird, kann damit analog zum Wind- und Solarindex ein Heiz- bzw. Kühlindex beschrieben werden. Damit lassen sich Modellierungsansätze zur Beschreibung der Energiewende im Gebäudesektor deutlich verbessern.
Air Handling units (AHU) are designed to guarantee a high indoor air quality for any time and outdoor condition all over the year. To do so, the AHU removes particle matter like dust or pollen and adapts the thermophysical properties of air to the desired, seasonal indoor comfort conditions. AHU have a robust design and thus operate for more than fifteen years, sometimes even for decades. An AHU designed today must consider and anticipate the change of user needs as well as outdoor air conditions for the next twenty years. To anticipate the outdoor air condition of coming decades, scientific models exist, which allow the design of peak performance and capacities of the air treatment components. It is most likely, that the ongoing climate change will lead to higher temperatures as well as higher humidity, while the comfort zone of human beings will remain at today’s values. Next to the impact of global warming with average rise of mean air temperature local effects will influence the operation of AHU. On effect investigated here is the steep temperature increase in city centres called urban heat islands. Heating and cooling capacities as well as water consumption for humidification are investigated for a reference AHU for fifteen regional locations in Germany. These regions represent all climate zones within the country. Additionally, the urban heat island effect was investigated for Berlin Alexanderplatz compared a rural area close by. The AHU was chosen to operate in an intensive care unit of a hospital. The set-up leads to 24/7 operation with 8760 hours per year. The article presents the modelling of current and future weather data as well as the unit set up. The calculated hourly performance and capacity parameters for current (reference year 2012) and future weather data (reference year 2045) yield energy consumption and peak loads of the unit for heating, cooling and humidification. The results are displayed by relative comparisons of each performance value.
Aufgrund der Energiewende und den steigenden Anforderungen an die technische Gebäudeausrüstung gewinnt der Betrieb von Wärmepumpen in Gebäuden immer mehr an Bedeutung. Inzwischen existiert eine Vielzahl an Wärmepumpen-Systemen, die unterschiedliche Vor- und Nachteile sowie Einsatzmöglichkeiten aufweisen. Sofern die Installation einer Wärmepumpe für den Wohngebäudesektor in Betracht gezogen wird, muss eruiert werden, welches System sowohl ökologisch als auch ökonomisch für das Bauvorhaben am sinnvollsten ist. Hierfür wurde eine Bewertungstool entwickelt, das den Einsatz der unterschiedlichen Wärmepumpensysteme bewertet und auch Nutzern mit wenig Expertise eine Entscheidungshilfe ermöglicht. Für eine möglichst ganzheitliche Betrachtung können verschiedene Szenarien mit Hilfe des Bewertungstools überprüft werden. Hierzu können Indikatoren wie Standortdaten, Gebäudedaten, Parameter für die Trinkwassererwärmung, die Systemtemperaturen der Heizung und die Betriebsweise der Wärmepumpe im Tool variiert werden. Die Ergebnisse des Bewertungstools zeigen, wie die unterschiedlichen Nutzungsanforderungen sich auf die Jahresarbeitszahl und den Energiebedarf auswirken. Zusätzlich werden Investitions- und Verbrauchskosten für die unterschiedlichen Szenarien abgeschätzt und berechnet. Bei der ökologischen Bewertung wird der Fokus der Betrachtung auf den TEWI-Wert gelegt, um den Einfluss von verschiedener Kältemittel im Lebenszyklus der Wärmepumpe zu berücksichtigen.
Die verholzten Früchte der Art Hakea salicifolia öffnen sich bei Austrocknung, um Samen freizugeben. Der Öffnungsmechanismus könnte als Vorbild für selbstaktuierte Bewegungen von Bauteilen dienen. Um ihn zu verstehen, wird aus µCT-Scans einer getrockneten Frucht ein 3D-Modell generiert und additiv gefertigt, welches nur zwei Gewebetypen, nämlich Leitbündel und umgebendes Gewebe berücksichtigt. Druckprüfungen dieser Prüfkörper zeigen einen anisotropen E-Modul, der auf die Struktur der Leitbündel und den großen E-Modulunterschied der gewählten Materialien zurückzuführen ist. Die erhaltenen Daten sollen zur Verifikation eines FE-Modells herangezogen und dieses an das natürliche Vorbild angepasst werden, um die Öffnung der Früchte nachzuvollziehen.