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- Maschinenbau und Facilities Management (11)
- Institute (3)
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MFsim - An open Java all-in-one rich-client simulation environment for mesoscopic simulation
MFsim is an open Java all-in-one rich-client computing environment for mesoscopic simulation with Jdpd as its default simulation kernel for Molecular Fragment Dissipative Particle Dynamics (DPD). The environment integrates and supports the complete preparation-simulation-evaluation triad of a mesoscopic simulation task. Productive highlights are a SPICES molecular structure editor, a PDB-to-SPICES parser for particle-based peptide/protein representations, a support of polymer definitions, a compartment editor for complex simulation box start configurations, interactive and flexible simulation box views including analytics, simulation movie generation or animated diagrams. As an open project, MFsim enables customized extensions for different fields of research.
MFsim uses several open libraries (see MFSimVersionHistory.txt for details and references below) and is published as open source under the GNU General Public License version 3 (see LICENSE).
MFsim has been described in the scientific literature and used for DPD studies.
Jdpd - An open Java Simulation Kernel for Molecular Fragment Dissipative Particle Dynamics (DPD)
Jdpd is an open Java simulation kernel for Molecular Fragment Dissipative Particle Dynamics (DPD) with parallelizable force calculation, efficient caching options and fast property calculations. It is characterized by an interface and factory-pattern driven design for simple code changes and may help to avoid problems of polyglot programming. Detailed input/output communication, parallelization and process control as well as internal logging capabilities for debugging purposes are supported. The kernel may be utilized in different simulation environments ranging from flexible scripting solutions up to fully integrated “all-in-one” simulation systems like MFsim.
Since Jdpd version 1.6.1.0 Jdpd is available in a (basic) double-precision version and a (derived) single-precision version (= JdpdSP) for all numerical calculations, where the single precision version needs about half the memory of the double precision version.
Jdpd uses the Apache Commons Math and Apache Commons RNG libraries and is published as open source under the GNU General Public License version 3. This repository comprises the Java bytecode libraries (including the Apache Commons Math and RNG libraries), the Javadoc HTML documentation and the Netbeans source code packages including Unit tests.
Jdpd has been described in the scientific literature (the final manuscript 2018 - van den Broek - Jdpd - Final Manucsript.pdf is added to the repository) and used for DPD studies (see references below).
See text file JdpdVersionHistory.txt for a version history with more detailed information.
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.
An automated pipeline for comprehensive calculation of intermolecular interaction energies based on molecular force-fields using the Tinker molecular modelling package is presented. Starting with non-optimized chemically intuitive monomer structures, the pipeline allows the approximation of global minimum energy monomers and dimers, configuration sampling for various monomer-monomer distances, estimation of coordination numbers by molecular dynamics simulations, and the evaluation of differential pair interaction energies. The latter are used to derive Flory-Huggins parameters and isotropic particle-particle repulsions for Dissipative Particle Dynamics (DPD). The computational results for force fields MM3, MMFF94, OPLSAA and AMOEBA09 are analyzed with Density Functional Theory (DFT) calculations and DPD simulations for a mixture of the non-ionic polyoxyethylene alkyl ether surfactant C10E4 with water to demonstrate the usefulness of the approach.
Einleitung und Fragestellung:
Abusive Supervision wird mit willentlicher Leistungszurückhaltung, verringerter Motivation, erhöhtem Stresserleben, psychosomatischen Beschwerden und Burnout bei Mitarbeitenden assoziiert. Angesichts der hohen Prävalenz destruktiver Führung bleibt bislang die Frage offen, welche
protektiven Ressourcen die genannten Zusammenhänge abpuffern.
Theoretischer Hintergrund:
Abusive Supervision bezieht sich auf das Ausmaß der feindseligen verbalen und nonverbalen Verhaltensweisen einer Führungskraft. Basierend auf dem Anforderungs- Ressourcen- Modell gehen wir davon aus, dass sich personale Ressourcen, die Mitarbeitende in der arbeitsfreien Zeit aufbauen, positiv auf den negativen Effekt zwischen destruktiver Führung und Mitarbeitergesundheit auswirken. Wir fokussieren hier die generalisierte Selbstwirksamkeitserwartung, die sich im Sinne der sozialkognitiven Theorie und zahlreichen empirischen Befunden als gesundheitsrelevante Ressource im
Umgang mit domänenübergreifenden Belastungen herausgestellt hat. Diese sollte durch Bewältigungserfahrung in der arbeitsfreien Zeit gefördert werden. Bewältigungserfahrung in der Freizeit bedeutet die Gelegenheit des Erlebens von Kompetenz und Fachwissen.
Methode:
Die Moderatoranalyse wurde im Rahmen einer Querschnittsbefragung einer anfallenden Stichprobe mit N = 305 Personen getestet. Die Variablen wurden mit der Abusive Supervision Scale (Tepper, 2000), dem REQ (Sonnentag & Fritz, 2007), und der Subskala emotionale Erschöpfung des MBI (Büssing & Perrar, 1992) gemessen.
Ergebnisse:
In dieser Studie zeigen „Mastery Experiences“ einen hypothesenkonformen Puffereffekt, nicht jedoch die anderen Erholungsstrategien, die auch mit getestet wurden. Es zeigt sich also die Tendenz, dass sich Mitarbeitende durch das Erlernen neuer Kompetenzen und den Aufbau von Selbstwirksamkeit vor den gesundheitsschädlichen Auswirkungen destruktiver Führung schützen können. Das
Korrelationsmuster deutet aber vrmtl. auch problematische Aspekte dieser Erholungsstrategie an.
Diskussion:
Limitierend muss erwähnt werden, dass wir die vermutete vermittelnde Variable Selbstwirksamkeit nicht explizit gemessen haben, und dass zukünftige Untersuchungen den Effekt in Form einer mediierten Moderation replizieren müssen.
n-type silicon modules
(2023)
The photovoltaic industry is facing an exponential growth in the recent years fostered by a dramatic decrease in installation prices. This cost reduction is achieved by means of several mechanisms. First, because of the optimization of the design and installation process of current PV projects, and second, by the optimization, in terms of performance, in the manufacturing techniques and material combinations within the modules, which also has an impact on both, the installation process, and the levelized cost of electricity (LCOE).
One popular trend is to increase the power delivered by photovoltaic modules, either by using larger wafer sizes or by combining more cells within the module unit. This solution means a significant increase in the size of these devices, but it implies an optimization in the design of photovoltaic plants. This results in an installation cost reduction which turns into a decrease in the LCOE.
However, this solution does not represent a breakthrough in addressing the real challenge of the technology which affects the module requirements. The innovation efforts must be focused on improving the modules capability to produce energy without enlarging the harvesting area. This challenge can be faced by approaching some of the module characteristics which are summarized in this chapter.
Nachhaltigkeit von intelligenten Gebäuden - Ein Blick auf die Gesetzgebungen und Praxismöglichkeiten
(2023)
Gebäude sind durch ihre Herstellung und den Betrieb für einen erheblichen Teil der CO2-Emissionen in Europa verantwortlich. Die EU und Deutschland wollen durch milliardenschwere Maßnahmenpakete diese Emissionen bis zum Jahr 2045 (Deutschland) bzw. 2050 (EU) auf null reduzieren. Neben der Gebäudehülle als maßgeblicher Faktor für die Wärmebilanz zum Heizen und Kühlen spielt die Gebäudeautomation eine wichtige Rolle. Wie Gebäude intelligenter und smarter werden und wie sich das auf die Energieeffizienz auswirkt, soll im Folgenden betrachtet werden.
In this work a mathematical approach to calculate solar panel temperature based on measured irradiance, temperature and wind speed is applied. With the calculated module temperature, the electrical solar module characteristics is determined. A program developed in MatLab App Designer allows to import measurement data from a weather station and calculates the module temperature based on the mathematical NOCT and stationary approach with a time step between the measurements of 5 minutes. Three commercially available solar panels with different cell and interconnection technologies are used for the verification of the established models. The results show a strong correlation between the measured and by the stationary model predicted module temperature with a coefficient of determination R2 close to 1 and a root mean square deviation (RMSE) of ≤ 2.5 K for a time period of three months. Based on the predicted temperature, measured irradiance in module plane and specific module information the program models the electrical data as time series in 5-minute steps. Predicted to measured power for a time period of three months shows a linear correlation with an R2 of 0.99 and a mean absolute error (MAE) of 3.5, 2.7 and 4.8 for module ID 1, 2 and 3. The calculated energy (exemplarily for module ID 2) based on the measured, calculated by the NOCT and stationary model for this time period is 118.4 kWh, resp. 116.7 kWh and 117.8 kWh. This is equivalent to an uncertainty of 1.4% for the NOCT and 0.5% for the stationary model.
Advanced Determination of Temperature Coefficients of Photovoltaic Modules by Field Measurements
(2023)
In this work data from outdoor measurements, acquired over the course of up to three years on commercially available solar panels, is used to determine the temperature coefficients and compare these to the information as stated by the producer in the data sheets. A program developed in MatLab App Designer allows to import the electrical and ambient measurement data. Filter algorithms for solar irradiance narrow the irradiance level down to ~1000 W/m2 before linear regression methods are applied to obtain the temperature coefficients. A repeatability investigation proves the accuracy of the determined temperature coefficients which are in good agreement to the supplier specification if the specified values for power are not larger than -0.3%/K. Further optimization is achieved by applying wind filter techniques and days with clear sky condition. With the big (measurement) data on hand it was possible to determine the change of the temperature coefficients for varying irradiance. As stated in literature we see an increase of the temperature coefficient of voltage and a decline for the temperature coefficient of power with increasing irradiance.