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Thematisch widmet sich das Projekt Coolplan- AIR der Fortentwicklung und Feldvalidierung eines Berechnungs- und Auslegungstools zur energieeffizienten Kühlung von Gebäuden mit luftgestützten Systemen. Neben dem Aufbau und der Weiterentwicklung von Simulationsmodellen erfolgen Vermessungen der Gesamtsysteme anhand von Praxisanlagen im Feld. Der Schwerpunkt des Projekts liegt auf der Vermessung, Simulation und Integration rein luftgestützter Kühltechnologien. Im Bereich der Kälteerzeugung wurden Luft‐ Luft‐ Wärmepumpen, Anlagen zur adiabaten Kühlung bzw. offene Kühltürme und VRF‐ Multisplit‐ Systeme (Variable Refrigerant Flow) im Feld bzw. auf dem Teststand der HSD vermessen. Die Komponentenmodelle werden in die Matlab/Simulink‐ Toolbox CARNOT integriert und anschließend auf Basis der zuvor erhaltenen Messdaten validiert.
Einerseits erlauben die Messungen das Betriebsverhalten von Anlagenkomponenten zu analysieren. Andererseits soll mit der Vermessung im Feld geprüft werden, inwieweit die Simulationsmodelle, welche im Vorgängerprojekt aus Prüfstandmessungen entwickelt wurden, auch für größere Geräteleistungen Gültigkeit besitzen. Die entwickelten und implementierten Systeme, bestehend aus verschiedensten Anlagenmodellen und Regelungskomponenten, werden geprüft und dahingehend qualifiziert, dass sie in Standard- Auslegungstools zuverlässig verwendet werden können.
Zusätzlich wird ein energetisches Monitoring eines Hörsaalgebäudes am Campus Jülich durchgeführt, das u. a. zur Validierung der Kühllastberechnungen in gängigen Simulationsmodelle genutzt werden kann.
The Atmospheric Remote-Sensing Infrared Exoplanet Large-survey, ARIEL, has been selected to be the next (M4) medium class space mission in the ESA Cosmic Vision programme. From launch in 2028, and during the following 4 years of operation, ARIEL will perform precise spectroscopy of the atmospheres of ~1000 known transiting exoplanets using its metre-class telescope. A three-band photometer and three spectrometers cover the 0.5 µm to 7.8 µm region of the electromagnetic spectrum. This paper gives an overview of the mission payload, including the telescope assembly, the FGS (Fine Guidance System) - which provides both pointing information to the spacecraft and scientific photometry and low-resolution spectrometer data, the ARIEL InfraRed Spectrometer (AIRS), and other payload infrastructure such as the warm electronics, structures and cryogenic cooling systems.
Nacre-mimetic nanocomposites based on high fractions of synthetic high-aspect-ratio nanoclays in combination with polymers are continuously pushing boundaries for advanced material properties, such as high barrier against oxygen, extraordinary mechanical behavior, fire shielding, and glass-like transparency. Additionally, they provide interesting model systems to study polymers under nanoconfinement due to the well-defined layered nanocomposite arrangement. Although the general behavior in terms of forming such layered nanocomposite materials using evaporative self-assembly and controlling the nanoclay gallery spacing by the nanoclay/polymer ratio is understood, some combinations of polymer matrices and nanoclay reinforcement do not comply with the established models. Here, we demonstrate a thorough characterization and analysis of such an unusual polymer/nanoclay pair that falls outside of the general behavior. Poly(ethylene oxide) (PEO) and sodium fluorohectorite form nacre-mimetic, lamellar nanocomposites that are completely transparent and show high mechanical stiffness and high gas barrier, but there is only limited expansion of the nanoclay gallery spacing when adding increasing amounts of polymer. This behavior is maintained for molecular weights of PEO varied over four orders of magnitude and can be traced back to depletion forces. By careful investigation via X-ray diffraction and proton low-resolution solid-state NMR, we are able to quantify the amount of mobile and immobilized polymer species in between the nanoclay galleries and around proposed tactoid stacks embedded in a PEO matrix. We further elucidate the unusual confined polymer dynamics, indicating a relevant role of specific surface interactions.
Researching the field of business intelligence and analytics (BI & A) has a long tradition within information systems research. Thereby, in each decade the rapid development of technologies opened new room for investigation. Since the early 1950s, the collection and analysis of structured data were the focus of interest, followed by unstructured data since the early 1990s. The third wave of BI & A comprises unstructured and sensor data of mobile devices. The article at hand aims at drawing a comprehensive overview of the status quo in relevant BI & A research of the current decade, focusing on the third wave of BI & A. By this means, the paper’s contribution is fourfold. First, a systematically developed taxonomy for BI & A 3.0 research, containing seven dimensions and 40 characteristics, is presented. Second, the results of a structured literature review containing 75 full research papers are analyzed by applying the developed taxonomy. The analysis provides an overview on the status quo of BI & A 3.0. Third, the results foster discussions on the predicted and observed developments in BI & A research of the past decade. Fourth, research gaps of the third wave of BI & A research are disclosed and concluded in a research agenda.
Gamification and gamified information systems (GIS) apply video game elements to encourage the work on boring and everyday tasks. Meanwhile, several research works provide evidence that gamification increases efficiency and effectivity of such tasks. The paper at hand investigates the health care sector, which is challenged with cost pressure and suffers in process efficiency. We hypothesize that GIS may improve the efficiency and quality of care processes. By applying an interview-based content analysis, the paper at hand evaluates gamification elements in an assisted living environment and provides three research contributions. First, insights into relevant GIS affordances and application examples for assisted living facilities are given. Second, assisted living experts evaluate GIS design guidelines. Both the relevant affordances and design principles comprise a basis for the development of a GIS for social workers in assisted living facilities. Third, potential adoption barriers and design guidelines for GIS in assisted living are presented.
Integrated voice assistants (IVA) receive more and more attention and are widespread for entertainment use cases, such as radio hearing or web searches. At the same time, the health care segment suffers in process inefficiency and missing staff, whereas the usage of IVA has the potential to improve caring processes and patient satisfaction. By applying a design science approach and based on a qualitative study, we identify IVA requirements, barriers and design guidelines for the health care sector. The results reveal three important IVA functions: the ability to set appointments with care service staff, the documentation of health history and the communication with service staff. Integration, system stability and volume control are the most important nonfunctional requirements. Based on the interview results and project experiences, six design and implementation guidelines are derived.
Dargestellt und beansprucht ist eine Funkeinheit mit einem Funkbauteil, einer elektrisch leitfähigen Antenne und einem Kunststoffverbindungsmittel. Das Funkbauteil weist einen Antennenanschluss auf. Das Kunststoffverbindungsmittel weist ein erstes Elastomermaterial mit elektrisch leitfähigem Zusatzmaterial auf, so dass das Kunststoffverbindungsmittel elektrisch leitfähig ist. Das Kunststoffverbindungsmittel bildet eine mechanische und elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem Antennenanschluss und der Antenne. Weiterhin wird eine Vorrichtung mit einem ein Matrixmaterial mit oder aus einem zweiten Elastomermaterial und einer Funkeinheit beschrieben und beansprucht, wobei die Funkeinheit vollständig in das Matrixmaterial eingebettet ist. Die Vorrichtung kann insbesondere ein Fahrzeugreifen sein.
In this article, we describe the structure, the functioning, and the tests of parabolic trough solar thermal cooker (PSTC). This oven is designed to meet the needs of rural residents, including Urban, which requires stable cooking temperatures above 200 °C. The cooking by this cooker is based on the concentration of the sun's rays on a glass vacuum tube and heating of the oil circulate in a big tube, located inside the glass tube. Through two small tubes, associated with large tube, the heated oil, rise and heats the pot of cooking pot containing the food to be cooked (capacity of 5 kg). This cooker is designed in Germany and extensively tested in Morocco for use by the inhabitants who use wood from forests.
During a sunny day, having a maximum solar radiation around 720 W/m2 and temperature ambient around 26 °C, maximum temperatures recorded of the small tube, the large tube and the center of the pot are respectively: 370 °C, 270 °C and 260 °C. The cooking process with food at high (fries, ..), we show that the cooking oil temperature rises to 200 °C, after 1 h of heating, the cooking is done at a temperature of 120 °C for 20 min. These temperatures are practically stable following variations and decreases in the intensity of irradiance during the day. The comparison of these results with those of the literature shows an improvement of 30–50 % on the maximum value of the temperature with a heat storage that could reach 60 min of autonomy. All the results obtained show the good functioning of the PSTC and the feasibility of cooking food at high temperature (>200 °C).
Erdbebennachweis von Mauerwerksbauten mit realistischen Modellen und erhöhten Verhaltensbeiwerten
(2020)
Die Anwendung des linearen Nachweiskonzepts auf Mauerwerksbauten führt dazu, dass bereits heute Standsicherheitsnachweise für Gebäude mit üblichen Grundrissen in Gebieten mit moderaten Erdbebeneinwirkungen nicht mehr geführt werden können. Diese Problematik wird sich in Deutschland mit der Einführung kontinuierlicher probabilistischer Erdbebenkarten weiter verschärfen. Aufgrund der Erhöhung der seismischen Einwirkungen, die sich vielerorts ergibt, ist es erforderlich, die vorhandenen, bislang nicht berücksichtigten Tragfähigkeitsreserven in nachvollziehbaren Nachweiskonzepten in der Baupraxis verfügbar zu machen. Der vorliegende Beitrag stellt ein Konzept für die gebäudespezifische Ermittlung von erhöhten Verhaltensbeiwerten vor. Die Verhaltensbeiwerte setzen sich aus drei Anteilen zusammen, mit denen die Lastumverteilung im Grundriss, die Verformungsfähigkeit und Energiedissipation sowie die Überfestigkeiten berücksichtigt werden. Für die rechnerische Ermittlung dieser drei Anteile wird ein nichtlineares Nachweiskonzept auf Grundlage von Pushover-Analysen vorgeschlagen, in denen die Interaktionen von Wänden und Geschossdecken durch einen Einspanngrad beschrieben werden. Für die Bestimmung der Einspanngrade wird ein nichtlinearer Modellierungsansatz eingeführt, mit dem die Interaktion von Wänden und Decken abgebildet werden kann. Die Anwendung des Konzepts mit erhöhten gebäudespezifischen Verhaltensbeiwerten wird am Beispiel eines Mehrfamilienhauses aus Kalksandsteinen demonstriert. Die Ergebnisse der linearen Nachweise mit erhöhten Verhaltensbeiwerten für dieses Gebäude liegen deutlich näher an den Ergebnissen nichtlinearer Nachweise und somit bleiben übliche Grundrisse in Erdbebengebieten mit den traditionellen linearen Rechenansätzen nachweisbar.
Design and Development of a Hot S-Parameter Measurement System for Plasma and Magnetron Applications
(2020)
This paper presents the design, development and calibration procedures of a novel hot S-parameter measurement system for plasma and magnetron applications with power level up to 6 kW. Based on a vector network analyzer, a power amplifier and two directional couplers, the input matching hotS 11 and transmission hotS 21 of the device under test are measured at 2.45 GHz center frequency and 300MHz bandwidth, while the device is driven by the magnetron. This measurement system opens a new horizon to develop many new industrial applications such as microwave plasma jets, dryer systems, dryers and so forth. Furthermore, the developing, controlling and monitoring a 2kW 2.45GHz plasma jet and a dryer system using the measurement system are presented and explained.