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Anisotropy in Polyurethane Pre-Insulated Pipes
Get PDFThe polyurethane foam in district heating pre-insulated pipes has a critical role to play both as thermal insulation and as load bearing element, as it serves as bond between the medium pipe and the casing. Hence, knowledge on how the foam behaves under multiaxial stresses is of great importance for the design as well as for aging predictions of the network. It is known that cell shape anisotropy in polymeric foams leads to anisotropy in its mechanical properties. In this study, we evaluate and quantify the microstructural anisotropy of PU foam from pre-insulated pipes as well as its mechanical behaviour under compression in the three orthogonal directions. We cover rigid and flexible PU foam, batch and continuous manufacturing, and different pipe diameters. The results were compared with those predicted by available rectangular and Kelvin cell shape models. We have found that PU from pre-insulated pipes is orthotropic and present stronger anisotropy than that typically found in PU slabs. The traditional bonded pipes under consideration behaved in a similar way. However, when comparing the two flexible pipes in this study, despite no significant differences in cell shape anisotropy were found, a significantly different behaviour for the E modulus ratio was observed. This shows that while the manufacturing process exerts the main influence on cell shape anisotropy, to explain the difference in stiffness behaviour other factors need to be taken into consideration, such as cell size and cell size variability
Spatial aggregation and visualisation of urban heat demand using graph theory: An example from Hamburg, Germany
Get PDFBecause of the physical properties of heat energy, information about the spatial pattern of building heat demand is important for designing climate protection measures in the heating sector (efficiency improvements and renewable energy integration). Many cities in Germany currently prepare ‘heat demand cadastres’ – thematic maps, depicting building heat demand. The growing trend towards open data points into the direction of making these cadastres public, so that different actors can make use of them. However, making such data public may violate the legal requirement of protecting private data. We present a way of tackling this problem with an approach for the aggregation of spatially represented heat demand. Using an algorithm based on graph theory, we group buildings such that the tracing of energetic characteristics and behaviour to individuals is rendered unfeasible. Our method also allows additional constraints to be introduced, for example, aggregating with respect to plot boundaries. We discuss how the building groups can be visualised in a map by presenting a method of generating customised geometries for each group. Finally, we present a visualisation of both specific heat demand (in kWh/(m2*a)) and total heat demand (in kWh/a) in one and the same map. This aids the analysis of more complex questions involving energy efficiency and heat supply
Mechanical Behaviour of Polylactic Acid Foam as Insulation Under Increasing Temperature
Get PDFMeasures to increase the share of renewables in heat generation, combined with increased energy efficiency provide a direct emissions reduction on the heating sector. Energy efficiency measures, as well as the role-out of sustainable heating technologies such as district heating networks have one key actor: insulation. However, state of the art insulating materials such as polyurethane or polystyrene have severe environmental drawbacks incompatible with today’s transition to the circular economy, and are the Achilles’ heel of the sector in terms of sustainability. Biobased and biodegradable polylactic acid (PLA) foam could be a promising replacement for fossil-based polymeric insulating foams. This study provides data on the mechanical behaviour of expanded PLA foam under different temperatures, which will help to assess its potential use as insulation where the foam is subject to heat
Städtische Armutsmuster in Sofia – Grenzen und Möglichkeiten der integrierten Stadtentwicklung durch die Europäische Union
Get PDFEntwicklung einer Hamburger Gründachstrategie - Wissenschaftliche Begleitung - Wasserwirtschaft & Übertragbarkeit
Get PDFDas Fachgebiet „Umweltgerechte Stadt- und Infrastrukturplanung“ an der HafenCity Universität Hamburg (HCU) begleitete die Behörde für Umwelt und Energie (BUE) bei der Entwicklung und Umsetzung der Hamburger Gründachstrategie. Dabei wurden Forschungsergebnisse und praktische Erfahrungen zur wasserwirtschaftlichen Wirksamkeit von Gründächern aufgearbeitet werden und die Hamburger Strategie nach verschiedenen genutzten formellen und informellen Planungsinstrumenten bewertet und die Übertragbarkeit Hamburger Ansätze der Strategie auf andere Städte diskutiert. Mit dem kontinuierlichen, langfristig angelegten Messprogramm auf dem Gründach des Neubaus der HCU und dem RISA-Pilotprojekt „Am Weißenberge“ sollten mittels Niederschlags- und Abflussmessungen Aussagen zur Abflussdämpfung und -verzögerung besonders bei Starkregenereignissen ermöglicht werden. Es wurde untersucht, welchen Einfluss die Dachbegrünung auf Abflussprozesse in städtischen Einzugsgebieten nehmen kann. Reduktionen von Niederschlagsabflüssen über längere Perioden sind mittlerweile, meist in Abhängigkeit der Substratstärke, für verschiedene Gründachtypen bekannt und weitgehend auch in der Wasserwirtschaft anerkannt. Jedoch werden insbesondere die Auswirkungen auf lokale Überflutungen und Hochwasser, die aufgrund von Starkregen kurzer Dauer auftreten, hinterfragt. Zumindest für kurze, ergiebige Niederschläge aus konvektiven Ereignissen im Sommerhalbjahr, die ursächlich für Überflutungen in kleinen Einzugsgebieten sind, ist wahrscheinlich, dass Gründächer einen erheblichen Beitrag zur Risikovermeidung leisten können. Gründächer liefern jedoch mit unterschiedlichen Vorbedingungen, wie z.B. der Wassersättigung bei Eintreten eines Niederschlagsereignisses, sehr unterschiedliche Abflussspenden, wobei die Abflüsse im Vergleich zu konventionellen Flachdächern stets deutlich verzögert werden. Mit einem systematischen Review-Verfahren wurden, nationale und internationale Studien hinsichtlich der wasserwirtschaftlichen Fragestellungen analysiert, um einen Überblick über die Retentionsleistung verschiedener Gründachtypen aus Laboruntersuchungen und unter realen Bedingungen zu gewinnen. Weiterhin diente die Literaturstudie zur Identifizierung und Untersuchung von Parametern, welche das Abflussverhalten von Dachbegrünungen beeinflussen, um Rückschlüsse für die Optimierung von Gründächern hinsichtlich wasserwirtschaftlicher Wirksamkeit zu ziehen. Um die Fragestellung am Beispiel Hamburg mit realen Daten zu bearbeiten wurden Messsysteme an mehreren gebauten Gründächern in Hamburg installiert. Es wurden Niederschlags- und Abflussmessungen durchgeführt um Aussagen zur Abflussdämpfung und -verzögerung zu ermöglichen. Nach ausreichender Dauer der Messreihen sollten aus diesen Daten Rückschlüsse darauf gezogen werden, wie die Dimensionierung von Entwässerungssystemen verbessert werden kann. Es wurde festgestellt, dass für die wasserwirtschaftliche Optimierung von Dachbegrünungen, bzw. um eine möglichst hohe Speicherung von Niederschlagswasser erreichen zu können, folgende Faktoren zu berücksichtigen sind: Anzahl und Material der einzelnen Schichten, Substratdicke & Substrateigenschaften, Art der Vegetation und Vegetationsbedeckung, Durchwurzelung, Gefälle des Dachs, Dachausrichtung (sonnig, halbschattig, schattig), Alter des Daches und klimatische Einflüsse. Die im Rahmen der Hamburger Gründachstrategie durch die BUE angewandten Instrumente sollten bewertet sowie Übertragbarkeiten Hamburger Ansätze für andere Städte diskutiert werden. Dies wurde durch die Dokumentation und Bewertung des Vorgehens bei der Konzeption und Umsetzung der Hamburger Gründachstrategie gewährleistet. Dabei wurden formelle und informelle Instrumente, die durch unterschiedliche Festlegungen den Bau und die Planung von Dachbegrünungen in Hamburg beeinflussen könnten, untersucht. Als Ergebnis wurden Hintergrundinformationen aufgearbeitet und bewertet werden und in die Entscheidungsvorbereitung für kommunale Akteure zur Dachbegrünung als Baustein der Klimafolgenanpassung in Kommunen einfließen. Zielgruppe der Expertise sind Akteure in den Kommunen (zuständige Fachverwaltungen) und die politische Ebene als Entscheidungsträger für die Umsetzung von Bausteinen einer „klimawandelgerechten Stadtentwicklung“. Zu Beginn des Arbeitspakets wurde analysiert, welche Instrumente in Hamburg infrage kommen, um die Entwicklung von Dachbegrünungen zu beeinflussen. Diese wurden daraufhin genauer untersucht mittels Literatur- und Dokumentenanalysen, Interviews mit Stakeholdern und Datenauswertungen. Dies diente als Grundlage für die Bewertung der Instrumente hinsichtlich der Eignung zur Förderung von Dachbegrünungen. Das in Hamburg entwickelte und in der Praxis erprobte Instrumentarium der Gründachstrategie ist übertragbar und für andere Städte nutzbar. Die Evaluierung der Instrumente der Hamburger Gründachstrategie zeigt die praktikablen und übertragbaren Bausteine der Umsetzung der Strategie für andere Städte auf
Interfaces in the Built Environment. Bridging Technology and Culture in the Baltic Sea Region (Proceedings PHD Symposium)
Get PDFThe aim of PhD symposium “Interfaces in the Built Environment. Bridging Technology and Culture in the Baltic Sea Region” was to explore, identify and map innovative Research approaches for shaping the built environment which are based on interdisciplinary collaboration.
The motivation for the symposium´s realization came from the shared belief of the members of the scientific committee that there is a growing need to establish a network of Young scientists and future professionals within the Baltic Sea region, who in their research work are addressing problems related to the shaping of the built environment from an interdisciplinary perspective. There is also a need for more cooperation and understanding between the disciplines of the built environment themselves, such as architecture, structural and civil engineering, urban planning and design, as well as artistic and philosophical studies related to space.
In the context of the symposium, the shaping of the built environment is understood as a collaborative creative process which aims at improving and further thinking the social, technical and esthetical quality of the built urban environment in order to answer the current societal needs by using diverse and interdisciplinary oriented methodological approaches. Interdisciplinarity, on the other hand, is seen as a source of inspiration and a key to innovation. Innovation is born where active exchange between disciplines takes places and the more diverse the inputs in the exchange process, the more comprehensive the Definition of the problem and the spectrum of possible solutions
Evaluating the Effect of Using Mirrors in 3D Reconstruction of Small Artefacts
Get PDFSmall artefacts pose many challenges to 3D documentation techniques due to their often complex details, which are very difficult to capture completely in 3D. Small objects may also have characteristics that are not optimal for 3D documentation, e.g. glossiness, shininess, textureless surfaces, etc. Furthermore, hidden parts of the artefact cause occlusions and obstructions, which may complicate the data acquisition process, since additional images or scan data are necessary in order to compensate for these restrictions. All these aspects increase acquisition and data processing times. Currently, the two main categories of 3D documentation methods are Image Based Modelling (IBM) and Range Based Modelling (RBM). In this paper, preliminary investigations aimed at evaluating the accuracy and performance of a front surface mirror in Image Based Modelling for small artefacts are presented. These results are then compared to a reference model generated from the artefact using a structured light system
Empirische Untersuchungen zur visuellen Wahrnehmung räumlicher Muster in Choroplethenkarten
Get PDFAn essential purpose of choropleth maps is the visual perception of spatial patterns (such as the detection of hot spots or extreme values). This requires an effective and as intuitive as possible comparison of color values between different regions. Accordingly, a number of design requirements must be considered. Due to the lack of empirical evidence regarding some elementary design aspects, an online study with 260 participants was conducted. Three closely related effects were examined: the “dark-is-more bias” (i.e., the intuitive ranking of color lightness), the “area-size bias” (i.e., the neglect of small areas, since these are less dominant in perception than larger ones) and the “data-classification effect” (i.e., attention to data classification when interpreting spatial patterns). For each hypothesis, one or more maps in connection with single or multiple choice questions were presented. Users should detect extreme values, central tendencies or homogeneities of values as well as comment on their task solving certainty. In general, the hypotheses regarding the mentioned effects could be confirmed by statistical analysis. The results are used to derive conclusions and topics for future research. In particular, further comparative empirical studies are recommended to determine the best possible map types for given applications, also considering alternatives to choropleth maps.Ein wesentlicher Zweck von Choroplethenkarten ist die visuelle Wahrnehmung von räumlichen Muster (wie die Detektion von Hot Spots oder Extremwerten). Dies erfordert einen effektiven und möglichst intuitiven Vergleich von Farbwerten zwischen unterschiedlichen Regionen. Dementsprechend muss eine Reihe von Design-Anforderungen berücksichtigt werden. Aufgrund des bisherigen Mangels an empirischen Beweisen bezüglich einiger elementarer Design-Aspekte wurde eine Online-Studie mit 260 Teilnehmern durchgeführt. Diese untersuchte drei eng miteinander verwandte Effekte: Der „Dunkel-ist-mehr-Effekt“ (d.h., die intuitive Rangfolge der Farbhelligkeit), der „Flächengrößen-Effekt“ (d.h., die Vernachlässigung kleiner Flächen bei der Wahrnehmung, da diese im Vergleich weniger dominant wirken) und der „Datenklassifikations-Effekt“ (d.h., die Berücksichtigung der Datenklassifikation beim Vergleich von räumlichen Mustern). Für jede Hypothese wurden eine oder mehrere Karten mit single oder multiple choice-Fragen präsentiert. Die Nutzer sollten Extremwerte sowie zentrale Tendenzen und Homogenitäten der Werte erkennen und ihre Sicherheit bei der Aufgabenlösung bewerten. Im Allgemeinen konnten die Hypothesen bezüglich der genannten Effekte durch statistische Analysen bestätigt werden. Aus den Ergebnissen werden Schlussfolgerungen und Themen für die zukünftige Forschungsarbeiten abgeleitet. Insbesondere werden weitere vergleichende empirische Studien empfohlen, um bestmögliche Visualisierungsformen für gegebene Anwendungsfälle zu bestimmen, dies berücksichtigt auch Alternativen zu Choroplethenkarten
Transformationspioniere für eine klimafreundliche Stadt
Get PDFIn sozial-ökologischen Transformationsprozessen nehmen Pioniere des Wandels eine Schlüsselrolle ein. Auf Basis qualitativer Interviews wird analysiert, welche förderlichen und hinderlichen Bedingungen auf das Wirken und die Verbreitung von Pionieraktivitäten Einfluss nehmen
Wirkungsanalysen von Städtebauförderungsprogrammen ― methodische Herausforderungen bei der Evaluierung komplexer Programme
Get PDFAngesichts der großen wirtschaftlichen, sozialen und kulturellen Bedeutung der Stadtzentren für die Stadtentwicklung und der Herausforderungen, vor denen diese stehen, wurde im Jahr 2008 das BundLänder-Programm „Aktive Stadt- und Ortsteilzentren“ ins Leben gerufen. Um die Frage beantworten zu können, wie sich das Programm auf die Innenstädte auswirkt, ist es erforderlich, eine Wirkungsanalyse durchzuführen.
Obwohl die Evaluation in den letzten Jahren enorme inhaltliche und methodische Fortschritte gemacht hat, stößt man bei der Durchführung von Wirkungsanalysen komplexer Programme dennoch auf methodische und praxisorientierte Schwierigkeiten. Ein erhebliches Problem besteht in der Herstellung der Wirkungszusammenhänge. Bis heute wurde kein Modell konzipiert, das solch eine Zuordnung ermöglichen würde.
Dieses Forschungsdesiderat wurde zum Anlass genommen, im Rahmen dieser Arbeit ein solches Modell zu entwickeln. Zunächst analysiert die vorliegende Forschungsarbeit die bisherigen theoretischen Evaluationsansätze und reflektiert, welche der in der Literatur vorgeschlagenen Evaluationsansätze bzw. -modelle im Bereich der Städtebauförderung anzuwenden sind. Nachfolgend wurde basierend auf wissenschaftlichen Beiträgen und Interviews mit Fachleuten ein Evaluationsmodell für die Wirkungsanalayse entwickelt. Im weiteren Verlauf der Arbeit wird dieses Modell in der Praxis getestet, indem eine Wirkungsanalyse des „Zentrenprogramms“ in den drei ausgewählten Fallstudien (Baunatal, Freising und Unna) durchgeführt wird.
Die intensive Beschäftigung mit den methodischen und konzeptionellen Grundlagen der Evaluation sowie die Durchführung von Wirkungsanalysen in der Praxis hat nicht nur die Möglichkeiten, sondern vor allem die damit verbundenen Schwierigkeiten ans Tageslicht gebracht. Der Vergleich der Literaturauswertung und der Analyse der Praxisbeispiele weisen auf eine Kluft zwischen Theorie und Praxis hin. Die empirische Analyse hat gezeigt, dass es trotz aller Stärken des in dieser Arbeit vorgeschlagenen Modells für eine Wirkungsanalyse anhand dessen aus methodischen und praxisorientieren Schwierigkeiten dennoch nicht möglich ist, das ganze Spektrum an Wirkungen zu untersuchen und Wirkungszusammenhänge nachzuweisen.
Im diesem Zusammenhang erscheint es fraglich, ob es einen methodischen Ansatz oder eine Kombination verschiedener Ansätze gibt, die dies ermöglichen könnte. Folglich scheint es plausibler zu untersuchen, wie nachvollziehbare Wirkungseinschätzungen zu gewinnen sind. Nach den Erkenntnissen dieser Forschungsarbeit bereitet die Evaluation des Programmes auf kommunaler Ebene den externen Evaluatoren zusätzliche praxisorientierte Schwierigkeiten, die von ihnen entweder nur mit großem Aufwand oder eventuell gar nicht zu bewältigen sind. Vor diesem Hintergrund kristallisiert sich eine ausschlaggebende Rolle der Selbstevaluationen auf kommunaler Ebene heraus. Da diese in Deutschland noch nicht etabliert wurden, wurden diesbezüglich Lösungsansätze für die Praxis wie auch für weitere Forschung aufgezeigt. Darüber hinaus wurden im Rahmen dieser Forschungsarbeit auf Grundlage der Erfahrungen mit der Wirkungsanalyse Hinweise zur Weiterentwicklung des programm- und länderübergreifenden Evaluierungskonzepts gegeben.In view of the great economic, social and cultural importance of city centers for urban development and the challenges facing them, the german states program "Active city and town centers" was established in 2008. In order to answer the question of how the program affects the inner cities, it is necessary to carry out an impact analysis.
Although the evaluation has made enormous progress in terms of content and methodology in recent years, the implementation of the impact analysis of complex programs nevertheless encounters methodological and practical difficulties. A considerable problem exists in the production of the effect contexts. To date, no model has been designed that would allow such a mapping.
This research matter was used as an opportunity to develop such a model within the scope of this work. First, the present research analyzes the previous theoretical evaluation approaches and reflects which of the evaluation approaches and models proposed in the literature are to be applied in the field of urban development. Subsequently, an evaluation model for the impact analysis was developed based on scientific contributions and the interviews with the experts. Subsequently, this model is tested in practice by performing an impact analysis of the "center program" in the three selected case studies (Baunatal, Freising and Unna).
The intensive preoccupation with the methodological and conceptual bases of the evaluation as well as the carrying out of the effect analysis in the practice brought not only the possibilities, but above all the difficulties connected with it into the light. The comparison of the literature analysis and the analysis of the practical examples point to a gap between theory and practice. The empirical analysis has shown that despite all the strengths of the model proposed in this work for an impact analysis based on this, it is not possible from methodological and practice-oriented difficulties to investigate the entire spectrum of effects and to prove interdependencies.
In this context, it seems questionable whether there is a methodological approach or a combination of different approaches that will make this possible. Consequently, it seems more plausible to investigate how to obtain meaningful impact assessments. According to the findings of this research work, the evaluation of the program at the municipal level prepares the external evaluators for additional practical difficulties, which they either have to overcome with great effort or possibly can not even cope with. Against this background, a crucial role of self-evaluations at the municipal level emerges. Since these have not yet been established in Germany, solutions for both practice and further research have been identified. In addition, on the basis of the experience gained with the impact analysis within the framework of this research work, indications were given for the further development of the evaluation concept across programs and countries