TY - JOUR A1 - Laumann, Jörg A1 - Mainz, Stefan A1 - Krahwinkel, Manuel T1 - Traglastuntersuchungen an Koppelpfetten bei Biegung um die schwache Achse und Torsion JF - Stahlbau Y1 - 2017 U6 - https://doi.org/10.1002/stab.201710544 SN - 0038-9145 VL - 86 IS - 11 SP - 1005 EP - 1016 PB - Wiley CY - Weinheim ER - TY - JOUR A1 - Valero, Daniel A1 - Bung, Daniel Bernhard T1 - Reformulating self-aeration in hydraulic structures: Turbulent growth of free surface perturbations leading to air entrainment JF - International Journal of Multiphase Flow N2 - A new formulation for the prediction of free surface dynamics related to the turbulence occurring nearby is proposed. This formulation, altogether with a breakup criterion, can be used to compute the inception of self-aeration in high velocity flows like those occurring in hydraulic structures. Assuming a simple perturbation geometry, a kinematic and a non-linear momentum-based dynamic equation are formulated and forces acting on a control volume are approximated. Limiting steepness is proposed as an adequate breakup criterion. Role of the velocity fluctuations normal to the free surface is shown to be the main turbulence quantity related to self-aeration and the role of the scales contained in the turbulence spectrum are depicted. Surface tension force is integrated accounting for large displacements by using differential geometry for the curvature estimation. Gravity and pressure effects are also contemplated in the proposed formulation. The obtained equations can be numerically integrated for each wavelength, hence resulting in different growth rates and allowing computation of the free surface roughness wavelength distribution. Application to a prototype scale spillway (at the Aviemore dam) revealed that most unstable wavelength was close to the Taylor lengthscale. Amplitude distributions have been also obtained observing different scaling for perturbations stabilized by gravity or surface tension. The proposed theoretical framework represents a new conceptualization of self-aeration which explains the characteristic rough surface at the non-aerated region as well as other previous experimental observations which remained unresolved for several decades. Y1 - 2018 U6 - https://doi.org/10.1016/j.ijmultiphaseflow.2017.12.011 SN - 0301-9322 VL - 100 SP - 127 EP - 142 PB - Elsevier CY - Amsterdam ER - TY - JOUR A1 - Valero, Daniel A1 - Bung, Daniel Bernhard T1 - Artificial Neural Networks and pattern recognition for air-water flow velocity estimation using a single-tip optical fibre probe JF - Journal of Hydro-environment Research Y1 - 2017 U6 - https://doi.org/10.1016/j.jher.2017.08.004 SN - 1570-6443 VL - 19 IS - 3 SP - 150 EP - 159 PB - Elsevier CY - Amsterdam ER - TY - JOUR A1 - Kerpen, Nils B. A1 - Bung, Daniel Bernhard A1 - Valero, Daniel A1 - Schlurmann, Torsten T1 - Energy dissipation within the wave run-up at stepped revetments JF - Journal of Ocean University of China Y1 - 2017 U6 - https://doi.org/10.1007/s11802-017-3355-z SN - 1993-5021 VL - 16 IS - 4 SP - 649 EP - 654 PB - Springer CY - Berlin ER - TY - JOUR A1 - Valero, Daniel A1 - Viti, Nicolo A1 - Gualtieri, Carlo T1 - Numerical Simulation of Hydraulic Jumps. Part 1: Experimental Data for Modelling Performance Assessment JF - Water Y1 - 2019 U6 - https://doi.org/10.3390/w11010036 SN - 2073-4441 VL - 11 IS - 1 SP - Art. Nr. 36 PB - MDPI CY - Basel ER - TY - JOUR A1 - Viti, Nicolo A1 - Valero, Daniel A1 - Gualtieri, Carlo T1 - Numerical Simulation of Hydraulic Jumps. Part 2: Recent Results and Future Outlook JF - Water Y1 - 2019 U6 - https://doi.org/10.3390/w11010028 SN - 2073-4441 VL - 11 IS - 1 SP - Art. Nr. 28 ER - TY - JOUR A1 - Wolisz, Henryk A1 - Schütz, Thomas A1 - Blanke, Tobias A1 - Hagenkamp, Markus A1 - Kohrn, Markus A1 - Wesseling, Mark A1 - Müller, Dirk T1 - Cost optimal sizing of smart buildings' energy system components considering changing end-consumer electricity markets JF - Energy Y1 - 2017 U6 - https://doi.org/10.1016/j.energy.2017.06.025 VL - 137 SP - 715 EP - 728 PB - Elsevier CY - Amsterdam ER - TY - JOUR A1 - Reger, Vitali A1 - Kuhnhenne, Markus A1 - Ebbert, Thiemo A1 - Hachul, Helmut A1 - Blanke, Tobias A1 - Döring, Bernd T1 - Nutzung erneuerbarer Energien durch thermische Aktivierung von Komponenten aus Stahl JF - Stahlbau N2 - Die Versorgung von Neubauten soll möglichst weitgehend unabhängig von fossilen Energieträgern erfolgen. Erneuerbare Energien spielen dafür eine gewichtige Rolle. Eine gute Möglichkeit, erneuerbare Energien ohne viel zusätzlichen Aufwand nutzbar zu machen, ist, bereits vorhandenen Komponenten im Gebäude zusätzliche Funktionen zu geben. Hier kann bspw. die Fassade oder das Dach solarthermisch aktiviert oder durch Fotovoltaikmodule ergänzt werden. Auch Tiefgründungen können neben der statischen Funktion noch eine geothermische Funktion zur Aufnahme oder Abgabe von Wärme erhalten. Neben der Erzeugung bietet sich auch für die Verteilung der Wärme oder Kälte im Gebäude die Integration in Bauteile an. Hier kann bspw. der Boden durch eine Fußbodenheizung oder die Decke durch Deckenstrahlplatten aktiviert werden. Im Rahmen der Veröffentlichung wird auf die thermische Aktivierung von Stahlkomponenten eingegangen. Es wird eine Lösung vorgestellt, die vorgehängte hinterlüftete Stahlfassade (VHF) solarthermisch zu aktivieren. Außerdem werden zwei Möglichkeiten zur geothermischen Aktivierung von Tiefgründungen mittels Stahlpfählen gezeigt. Zuletzt wird ein System zur thermischen Aktivierung von Stahltrapezprofilen an der Decke erläutert, welches Wärme zuführen oder bei Bedarf abführen kann. Y1 - 2020 U6 - https://doi.org/10.1002/stab.202000031 SN - 1437-1049 VL - 2020 IS - Volume 89, Issue 6512-519 SP - 512 EP - 519 PB - Ernst & Sohn CY - Berlin ER - TY - JOUR A1 - Richter, L. A1 - Wichern, M. A1 - Grömping, Markus A1 - Robecke, U. A1 - Haberkamp, J. T1 - Ammonium recovery from process water of digested sludge dewatering by membrane contactors JF - Water Practice and Technology N2 - Membrane contactors are a promising alternative for nitrogen removal and recovery from process water compared to other physicochemical and biological sidestream treatment processes. Münster wastewater treatment plant (WWTP) is the first municipal WWTP in Germany operating a full-scale membrane contactor system to improve the nitrogen elimination and recovery efficiency. Factors influencing the operation and membrane performance are investigated in an accompanying research project. Additional operational aspects of the applied membrane modules are investigated in detail using a bench-scale membrane contactor. First results of the full-scale application demonstrate a high nitrogen removal efficiency of >95%. Y1 - 2020 U6 - https://doi.org/10.2166/wpt.2020.002 SN - 1751-231X VL - 15 IS - 1 SP - 84 EP - 91 PB - IWA Publishing CY - London ER - TY - JOUR A1 - Valero, D. A1 - Bung, Daniel Bernhard A1 - Crookston, B. M. T1 - Closure to “Energy Dissipation of a Type III Basin under Design and Adverse Conditions for Stepped and Smooth Spillways” JF - Journal of Hydraulic Engineering Y1 - 2019 U6 - https://doi.org/10.1061/(ASCE)HY.1943-7900.0001669 VL - 146 IS - 2 PB - ASCE CY - Reston, Va. ER - TY - JOUR A1 - Kerres, Karsten A1 - Gredigk-Hoffmann, Sylvia A1 - Jathe, Rüdiger A1 - Orlik, Stefan A1 - Sariyildiz, Mustafa A1 - Schmidt, Torsten A1 - Sympher, Klaus-Jochen A1 - Uhlenbroch, Adrian T1 - Future approaches for sewer system condition assessment JF - Water Practice & Technology N2 - Different analytical approaches exist to describe the structural substance or wear reserve of sewer systems. The aim is to convert engineering assessments of often complex defect patterns into computational algorithms and determine a substance class for a sewer section or manhole. This analytically determined information is essential for strategic rehabilitation planning processes up to network level, as it corresponds to the most appropriate rehabilitation type and can thus provide decision-making support. Current calculation methods differ clearly from each other in parts, so that substance classes determined by the different approaches are only partially comparable with each other. The objective of the German R&D cooperation project ‘SubKanS’ is to develop a methodology for classifying the specific defect patterns resulting from the interaction of all the individual defects, and their severities and locations. The methodology takes into account the structural substance of sewer sections and manholes, based on real data and theoretical considerations analogous to the condition classification of individual defects. The result is a catalogue of defect patterns and characteristics, as well as associated structural substance classifications of sewer systems (substance classes). The methodology for sewer system substance classification is developed so that the classification of individual defects can be transferred into a substance class of the sewer section or manhole, eventually taking into account further information (e.g. pipe material, nominal diameter, etc.). The result is a validated methodology for automated sewer system substance classification. Y1 - 2020 U6 - https://doi.org/10.2166/wpt.2020.027 SN - 1751-231X IS - 15 (2) SP - 386 EP - 393 PB - IWA Publishing CY - London ER - TY - JOUR A1 - Cheenakula, Dheeraja A1 - Hoffstadt, Kevin A1 - Krafft, Simone A1 - Reinecke, Diana A1 - Klose, Holger A1 - Kuperjans, Isabel A1 - Grömping, Markus T1 - Anaerobic digestion of algal–bacterial biomass of an Algal Turf Scrubber system JF - Biomass Conversion and Biorefinery N2 - This study investigated the anaerobic digestion of an algal–bacterial biofilm grown in artificial wastewater in an Algal Turf Scrubber (ATS). The ATS system was located in a greenhouse (50°54′19ʺN, 6°24′55ʺE, Germany) and was exposed to seasonal conditions during the experiment period. The methane (CH4) potential of untreated algal–bacterial biofilm (UAB) and thermally pretreated biofilm (PAB) using different microbial inocula was determined by anaerobic batch fermentation. Methane productivity of UAB differed significantly between microbial inocula of digested wastepaper, a mixture of manure and maize silage, anaerobic sewage sludge, and percolated green waste. UAB using sewage sludge as inoculum showed the highest methane productivity. The share of methane in biogas was dependent on inoculum. Using PAB, a strong positive impact on methane productivity was identified for the digested wastepaper (116.4%) and a mixture of manure and maize silage (107.4%) inocula. By contrast, the methane yield was significantly reduced for the digested anaerobic sewage sludge (50.6%) and percolated green waste (43.5%) inocula. To further evaluate the potential of algal–bacterial biofilm for biogas production in wastewater treatment and biogas plants in a circular bioeconomy, scale-up calculations were conducted. It was found that a 0.116 km2 ATS would be required in an average municipal wastewater treatment plant which can be viewed as problematic in terms of space consumption. However, a substantial amount of energy surplus (4.7–12.5 MWh a−1) can be gained through the addition of algal–bacterial biomass to the anaerobic digester of a municipal wastewater treatment plant. Wastewater treatment and subsequent energy production through algae show dominancy over conventional technologies. KW - Biogas KW - Methane KW - Algal Turf Scrubber KW - Algal–bacterial bioflm KW - Circular bioeconomy Y1 - 2022 U6 - https://doi.org/10.1007/s13399-022-03236-z SN - 2190-6823 N1 - Corresponding author: Dheeraja Cheenakula VL - 13 SP - 15 Seiten PB - Springer CY - Berlin ER - TY - JOUR A1 - Hagenkamp, Markus A1 - Blanke, Tobias A1 - Döring, Bernd T1 - Thermoelectric building temperature control: a potential assessment JF - International Journal of Energy and Environmental Engineering N2 - This study focuses on thermoelectric elements (TEE) as an alternative for room temperature control. TEE are semi-conductor devices that can provide heating and cooling via a heat pump effect without direct noise emissions and no refrigerant use. An efficiency evaluation of the optimal operating mode is carried out for different numbers of TEE, ambient temperatures, and heating loads. The influence of an additional heat recovery unit on system efficiency and an unevenly distributed heating demand are examined. The results show that TEE can provide heat at a coefficient of performance (COP) greater than one especially for small heating demands and high ambient temperatures. The efficiency increases with the number of elements in the system and is subject to economies of scale. The best COP exceeds six at optimal operating conditions. An additional heat recovery unit proves beneficial for low ambient temperatures and systems with few TEE. It makes COPs above one possible at ambient temperatures below 0 ∘C. The effect increases efficiency by maximal 0.81 (from 1.90 to 2.71) at ambient temperature 5 K below room temperature and heating demand Q˙h=100W but is subject to diseconomies of scale. Thermoelectric technology is a valuable option for electricity-based heat supply and can provide cooling and ventilation functions. A careful system design as well as an additional heat recovery unit significantly benefits the performance. This makes TEE superior to direct current heating systems and competitive to heat pumps for small scale applications with focus on avoiding noise and harmful refrigerants. Y1 - 2021 U6 - https://doi.org/10.1007/s40095-021-00424-x N1 - Corresponding author: Markus Hagenkamp VL - 13 SP - 241 EP - 254 PB - Springer CY - Berlin ER - TY - JOUR A1 - Blanke, Tobias A1 - Reger, Vitali A1 - Döring, Bernd A1 - Göttsche, Joachim A1 - Kuhnhenne, Markus T1 - Koaxiale Stahlenergiepfähle JF - Stahlbau N2 - Ein entscheidender Teil der Energiewende ist die Wärmewende im Gebäudesektor. Ein Schlüsselelement sind hier Wärmepumpen. Diese benötigen eine Wärmequelle, der sie Energie entziehen können, um sie auf ein höheres Temperaturniveau zu transformieren. Diese Wärmequelle kann bspw. das Erdreich sein, dessen Wärme durch Erdsonden erschlossen werden kann. In diesem Beitrag werden in Stahlpfähle integrierte Koaxialsonden mit dem Stand der Technik von Erdsonden gleichen Durchmessers bezüglich ihrer thermischen Leistungsmerkmale verglichen. Die Stahlenergiepfähle bieten neben der Wärmegewinnung weitere Vorteile, da sie auch eine statische Funktion übernehmen und rückstandsfrei zurückgebaut werden können. Es werden analytische und numerische Berechnungen vorgestellt, um die thermischen Potenziale beider Systeme zu vergleichen. Außerdem wird ein Testaufbau gezeigt, bei dem Stahlenergiepfähle in zwei verschiedenen Längen mit vorhandenen gängigen Erdsonden verglichen werden können. Die Berechnungen zeigen einen deutlichen thermischen Mehrertrag zwischen 26 % und 148 % der Stahlenergiepfähle gegenüber dem Stand der Technik abhängig vom Erdreich. Die Messergebnisse zeigen einen thermischen Mehrertrag von über 100 %. Es lässt sich also signifikante Erdsondenlänge einsparen. Dabei ist zu beachten, dass sich damit der thermisch genutzte Bereich des Erdreichs reduziert, wodurch die thermische Regeneration und/oder das Langzeitverhalten des Erdreichs an Bedeutung gewinnt. Y1 - 2021 VL - 90. 2021 IS - 6 SP - 417 EP - 424 PB - Wiley CY - Weinheim ER - TY - JOUR A1 - Hahn, Geogr W. A1 - Hebel, Christoph A1 - Manz, W. T1 - Die neuen Empfehlungen für Verkehrsnachfragemodellierung im Personenverkehr JF - Straßenverkehrstechnik N2 - Die neu erschienenen „Empfehlungen zum Einsatz von Verkehrsnachfragemodellen für den Personenverkehr“ liefern erstmals als Empfehlungspapier der Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen einen umfassenden Überblick zu den verschiedenen Aspekten der Modellierung und geben dem Fachplaner konkrete Hilfestellung für die Konzeption von Nachfragemodellen. Das Empfehlungspapier zielt unter anderem darauf ab, die Erwartungen und das Anspruchsniveau in Hinblick auf Sachgerechtigkeit der Modelle, die erzielbare Modellqualität und den Detaillierungsgrad der Modellaussagen zu harmonisieren. Y1 - 2022 U6 - https://doi.org/10.53184/SVT10-2022-1 SN - 0039-2219 VL - 66 IS - 10 SP - 721 EP - 726 PB - Kirschbaum Verlag GmbH CY - Bonn ER - TY - JOUR A1 - Emig, J. A1 - Hebel, Christoph A1 - Schwark, A. T1 - Einsatzbereiche für Verkehrsnachfragemodelle JF - Straßenverkehrstechnik N2 - In der Praxis bestehen vielfältige Einsatzbereiche für Verkehrsnachfragemodelle. Mit ihnen können Kenngrößen des Verkehrsangebots und der Verkehrsnachfrage für den heutigen Zustand wie auch für zukünftige Zustände bereitgestellt werden, um so die Grundlagen für verkehrsplanerische Entscheidungen zu liefern. Die neuen „Empfehlungen zum Einsatz von Verkehrsnachfragemodellen für den Personenverkehr“ (EVNM-PV) (FGSV 2022) veranschaulichen anhand von typischen Planungsaufgaben, welche differenzierten Anforderungen daraus für die Modellkonzeption und -erstellung resultieren. Vor dem Hintergrund der konkreten Aufgabenstellung sowie deren spezifischer planerischer Anforderungen bildet die abzuleitende Modellspezifikation die verabredete Grundlage zwischen Auftraggeber und Modellersteller für die konkrete inhaltliche, fachliche Ausgestaltung des Verkehrsmodells. Y1 - 2022 U6 - https://doi.org/10.53184/SVT10-2022-2 SN - 0039-2219 VL - 66 IS - 10 SP - 727 EP - 736 PB - Kirschbaum Verlag GmbH CY - Bonn ER - TY - JOUR A1 - Kindmann, Rolf A1 - Kraus, Matthias A1 - Laumann, Jörg A1 - Vette, Jan T1 - Verallgemeinerte Berechnungsmethode für in Beton eingespannte Stahlprofile – Einspanntiefen, Tragfähigkeitsnachweise und Bemessungshilfen JF - Stahlbau N2 - Stützen und Träger aus Stahlprofilen können in Fundamente oder Wände aus Stahlbeton einbetoniert werden. Diese Anschlüsse wirken in der Regel wie Einspannungen, die eine ausreichende Einspanntiefe erfordern. Im Folgenden wird eine verallgemeinerte Berechnungsmethode für in Stahlbetonkonstruktionen eingespannte Stahlprofile aus gewalzten I-Profilen, geschweißten I-Profilen, runden Hohlprofilen, eckigen Hohlprofilen und einzelligen Kastenquerschnitten vorgestellt. Für Beanspruchungen infolge einachsiger Biegung um die starke und schwache Profilachse werden der profilabhängige Ansatz der Betondruckspannungen im Einspannbereich und die Ermittlung der Einspanntiefe behandelt. Unter Berücksichtigung der Normalkraft werden an den maßgebenden Stellen Tragfähigkeitsnachweise für die Stahlprofile geführt. Als Ergänzung zu den Berechnungsformeln werden Bemessungshilfen zur Verfügung gestellt, die die Wahl der mitwirkenden Breiten und der Einspanntiefen erleichtert. KW - Stahlprofile KW - Anschlüsse an Stahlbeton KW - Einspanntiefen KW - Eingespannte Stützen und Träger KW - steel profiles Y1 - 2022 U6 - https://doi.org/10.1002/stab.202200024 SN - 1437-1049 VL - 93 IS - Early View SP - 1 EP - 25 PB - Ernst & Sohn GmbH CY - Berlin ER - TY - JOUR A1 - Hörenbaum, Christoph A1 - Laumann, Jörg A1 - Prokop, Ines T1 - Zur Anwendung des Eurocode 3 Teil 1-2 für die Heißbemessung und Anregungen für dessen Novellierung JF - Stahlbau N2 - Die Eurocodes werden bis zum Jahr 2020 im Europäischen Komitee für Normung (CEN), Technisches Komitee TC 250, überarbeitet. In Vorbereitung auf die Eurocode-Novellierung haben engagierte Ingenieure im Rahmen der Initiative PraxisRegeln Bau (PRB) die für die praktische Anwendung häufig genutzten Teile des Eurocode 3 untersucht. Mit dem Ziel, die Praxistauglichkeit des Eurocode 3 für die Heißbemessung zu verbessern, wurden die bestehende Norm EN 1993 Teil 1-2 insbesondere in Bezug auf die Anwenderfreundlichkeit analysiert und Vorschläge für die europäische Novellierung erarbeitet. Die Analysen zeigen, dass durch Umstrukturierungen und durch die Einführung von Tabellen die Verständlichkeit und Anwenderfreundlichkeit der Regeln für die Heißbemessung bedeutend erhöht werden können. KW - EN 1993-1-2 KW - Tragwerksbemessung KW - Brandfall KW - Forschung, pränormativ KW - structural design Y1 - 2016 U6 - https://doi.org/10.1002/stab.201610382 SN - 1437-1049 VL - 85 IS - 6 SP - 429 EP - 434 PB - Ernst & Sohn GmbH CY - Berlin ER - TY - JOUR A1 - Höttges, Jörg T1 - QKan - Management of drainage system data with QGIS JF - Free and Open Source Software for Geospatial (FOSS4G) Conference Proceedings Y1 - 2017 VL - 17 IS - Article 13 SP - 95 EP - 100 ER - TY - JOUR A1 - Bung, Daniel Bernhard A1 - Valero, Daniel T1 - Re-aeration on stepped spillways with special consideration of entrained and entrapped air JF - Geosciences N2 - As with most high-velocity free-surface flows, stepped spillway flows become self-aerated when the drop height exceeds a critical value. Due to the step-induced macro-roughness, the flow field becomes more turbulent than on a similar smooth-invert chute. For this reason, cascades are oftentimes used as re-aeration structures in wastewater treatment. However, for stepped spillways as flood release structures downstream of deoxygenated reservoirs, gas transfer is also of crucial significance to meet ecological requirements. Prediction of mass transfer velocities becomes challenging, as the flow regime differs from typical previously studied flow conditions. In this paper, detailed air-water flow measurements are conducted on stepped spillway models with different geometry, with the aim to estimate the specific air-water interface. Re-aeration performances are determined by applying the absorption method. In contrast to earlier studies, the aerated water body is considered a continuous mixture up to a level where 75% air concentration is reached. Above this level, a homogenous surface wave field is considered, which is found to significantly affect the total air-water interface available for mass transfer. Geometrical characteristics of these surface waves are obtained from high-speed camera investigations. The results show that both the mean air concentration and the mean flow velocity have influence on the mass transfer. Finally, an empirical relationship for the mass transfer on stepped spillway models is proposed. Y1 - 2018 SN - 2076-3263 VL - 8 IS - 9 SP - Article number 333 PB - MDPI CY - Basel ER -