acase@tulane.edu / The statistical mechanical theory of hydrophobic interactions was initiated decades ago for purely repulsive hydrophobic species, in fact, originally for hard-sphere solutes in liquid water. Systems which treat only repulsive solute-water interactions obviously differ from the real world situation. The issue of the changes to be expected from inclusion of realistic attractive solute-water interactions has been of specific interest also for decades. We consider the local molecular field (LMF) theory for the effects of solute attractive forces on hydrophobic interactions. The principal result of LMF theory is outlined, then tested by obtaining radial distribution functions (rdfs) for Ar atoms in water, with and without attractive interactions distinguished by the Weeks-Chandler-Andersen (WCA) separation. Change from purely repulsive atomic solute interactions to include realistic attractive interactions substantially diminishes the strength of hydrophobic bonds. Since attractions make a big contribution to hydrophobic interactions, Pratt-Chandler theory, which did not include attractions, should not be naively compared to computer simulation results with general physical interactions, including attractions. Lack of general appreciation of this point has lead to mistaken comparisons throughout the history of this subject. The rdfs permit evaluation of osmotic second virial coefficients B2. Those B2 are consistent with the conclusion that incorporation of attractive interactions leads to more positive (repulsive) values. In all cases here, B2 becomes more attractive with increasing temperature below T = 360K, the so-call inverse temperature behavior. In 2010, the Gulf of Mexico Macondo well (Deepwater Horizon) oil spill focused the attention of the world on water-oil phase equilibrium. In response to the disaster, chemical dispersants were applied to break oil slicks into droplets and thus to avoid large-scale fouling of beaches and to speed up biodegradation. Eventually the dispersant COREXIT 9500 was used predominantly in responding to this accident. The formulation of COREXIT dispersants is somewhat complicated and the various constituents (and their interactions) deserve exhaustive study. Here we focus on sorbitan monooleate (SPAN80), one important component of COREXIT 9500, and we investigate its behavior in oil-water-surfactant systems. Extensive all-atom molecular dynamics calculations on the water-squalane interface for nine different loadings with SPAN80, at T=300K, are analyzed for the surface tension equation of state, desorption free energy profiles as they depend on loading, and to evaluate escape times for absorbed SPAN80 into the bulk phases. These results suggest that loading only weakly affects accommodation of a SPAN80 molecule by this squalane-water interface. Specifically, the surface tension equation of state is simple from conditions of low loading (high tension) to high loading (lower tension) studied, and the desorption free energy profiles are weakly dependent on loading here. The perpendicular motion of the centroid of the SPAN80 head-group ring is well-described by a diffusional model near the minimum of the desorption free energy profile. Lateral diffusional motion is weakly dependent on loading. Escape times evaluated on the basis of a diffusional model and the desorption free energies are 0.07~s (into the squalane) and 300~h (into the water). The latter value is consistent with irreversible absorption observed by related experimental work. / 1 / Liang Tan

The study of the shear behavior of particulate (soil) – continuum (man-made material) interfaces has received significant attention during the last three decades. The historical belief that the particulate – continuum interface represents the weak link in most geotechnical systems has been shown to be incorrect for many situations. Namely, prescribing properties of the continuum material, such as its surface roughness and hardness, can result in interface strengths that are equal to the contacting soil mass internal shear strength. This research expands the engineering implications of these findings by studying the response of interface systems in different loading conditions. Specifically, the axial and torsional shear modes are studied in detail. Throughout this thesis it is shown that taking an engineering approach to design the loading conditions induced to the interface system can result in interface strengths that exceed the previously considered limiting shear strength of the contacting soil. Fundamental experimental and numerical studies on specimens of different types of sand subjected to torsional and axial interface shear highlighted the inherent differences of these processes. Specifically, micro-scale soil deformation measurements showed that torsional shear induces larger soil deformations as compared to axial shear, as well as complex volume-change tendencies consisting of dilation and contraction in the primary and secondary shear zones. Studies on the global response of torsional and axial shear tests showed that they are affected differently by soil properties such as particle angularity and roughness. This difference in global behavior highlights the benefits of making systems that transfer load to the contacting soil in different manners available for use in geotechnical engineering. Discrete Element Modeling (DEM) simulations allowed for internal information of the specimens to be studied, such as their fabric and shear-induced loading conditions. These findings allowed for the development of links between the measured micro-scale behavior and the observed global-scale response. The understanding of the behavior of torsional and axial interfaces has allowed provides a framework for the development of enhanced geotechnical systems and applications. The global response of torsional shear found to induce larger cyclic contractive tendencies within the contacting soil mass. Therefore, this shear mode is more desirable than the conventional axial shear for the study of phenomena that depend on soil contractive behavior, such as liquefaction. A study on the influence of surface roughness form revealed that surfaces with periodic profiles of protruding elements that prevent clogging are capable of mobilizing interface friction angles that are 20 to 60% larger than the soil friction angle. These findings have direct implications in engineering design since their implementation can result in more resilient and sustainable geotechnical systems.

In this dissertation, we study integrodifference equations in patchy landscapes. Specifically, we provide a framework for linking individual dispersal behavior with population-level dynamics in patchy landscapes by integrating recent advances in modeling dispersal into an integrodifference equation. First, we formulate a random-walk model in a patchy landscape with patch-dependent diffusion, settling, and mortality rates. We incorporate mechanisms for individual behavior at an interface which, in general, results in the probability-density function of the random walker being discontinuous at an interface. We show that the dispersal kernel can be characterized as the Green's function of a second-order differential operator and illustrate the kind of (discontinuous) dispersal kernels that arise from our approach. We examine the dependence of obtained kernels on model parameters. Secondly, we analyze integrodifference equations in patchy landscapes equipped with discontinuous kernels. We obtain explicit formulae for the critical-domain-size problem, as well as, explicit formulae for the analogous critical size of good patches on an infinite, periodic, patchy landscape. We examine the dependence of obtained formulae on individual behavior at an interface. Through numerical simulations, we observe that, if the population can persist on an infinite, periodic, patchy landscape, its spatial profile can evolve into a discontinuous traveling periodic wave. We derive a dispersion relation for the speed of the wave and illustrate how interface behavior affects invasion speeds. Lastly, we develop a strategic model for the spread of the emerald ash borer and its interaction with host trees. A thorough literature search provides point estimates and interval ranges for model parameters. Numerical simulations show that the spatial profile of an emerald ash borer invasion evolves into a pulse-like solution that moves with constant speed. We employ Latin hypercube sampling to obtain a plausible collection of parameter values and use a sensitivity analysis technique, partial rank correlation coefficients, to identify model parameters that have the greatest influence on obtained speeds. We illustrate the applicability of our framework by exploring the effectiveness of barrier zones on slowing the spread of the emerald ash borer invasion.

In this dissertation, we study integrodifference equations in patchy landscapes. Specifically, we provide a framework for linking individual dispersal behavior with population-level dynamics in patchy landscapes by integrating recent advances in modeling dispersal into an integrodifference equation. First, we formulate a random-walk model in a patchy landscape with patch-dependent diffusion, settling, and mortality rates. We incorporate mechanisms for individual behavior at an interface which, in general, results in the probability-density function of the random walker being discontinuous at an interface. We show that the dispersal kernel can be characterized as the Green's function of a second-order differential operator and illustrate the kind of (discontinuous) dispersal kernels that arise from our approach. We examine the dependence of obtained kernels on model parameters. Secondly, we analyze integrodifference equations in patchy landscapes equipped with discontinuous kernels. We obtain explicit formulae for the critical-domain-size problem, as well as, explicit formulae for the analogous critical size of good patches on an infinite, periodic, patchy landscape. We examine the dependence of obtained formulae on individual behavior at an interface. Through numerical simulations, we observe that, if the population can persist on an infinite, periodic, patchy landscape, its spatial profile can evolve into a discontinuous traveling periodic wave. We derive a dispersion relation for the speed of the wave and illustrate how interface behavior affects invasion speeds. Lastly, we develop a strategic model for the spread of the emerald ash borer and its interaction with host trees. A thorough literature search provides point estimates and interval ranges for model parameters. Numerical simulations show that the spatial profile of an emerald ash borer invasion evolves into a pulse-like solution that moves with constant speed. We employ Latin hypercube sampling to obtain a plausible collection of parameter values and use a sensitivity analysis technique, partial rank correlation coefficients, to identify model parameters that have the greatest influence on obtained speeds. We illustrate the applicability of our framework by exploring the effectiveness of barrier zones on slowing the spread of the emerald ash borer invasion.

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Vor dem Hintergrund zukünftiger Sensoren, basierend auf dem piezoresistiven Effekt von einwandigen Kohlenstoffnanoröhren (SWCNT), werden in dieser Arbeit umfangreiche Ergebnisse zum mechanischen Verhalten von Grenzflächen zwischen SWCNTs und edlen Metallen am Beispiel von Pd und Au präsentiert. Im Fokus steht dabei die Synergie von rechnerischen und experimentellen Methoden Molekulardynamik (MD), nanoskalige Tests und Analytik , um (1) mit guter Genauigkeit maximale Kräfte von gezogenen SWCNTs, welche in Metall eingebettet sind, vorauszuberechnen und (2) einen wertvollen Beitrag zum Verständnis der zu Grunde liegenden Fehlermechanismen zu liefern. Es wurde ein MDModell eines in eine einkristalline Matrix eingebetteten SWCNTs mit Randbedingen eines Auszugsversuchs entwickelt. Mit diesem Modell können Kraft-Weg-Beziehungen und Energieverläufe für einen quasistatischen verschiebungsgesteuerten Auszugsversuch errechnet werden. Das Modell liefert kritische Kräfte bei Versagen des Systems. Des Weiteren können mit diesem Modell der Einfluss des SWCNT-Typus, der Einbettungslänge, der Temperatur, von intrinsischen Defekten und Oberflächengruppen (SFGs) auf das Grenzflächenverhalten untersucht werden. Zum Vergleich wurden kritische Kräfte experimentell durch in situ Auszugsversuche in einem Rasterelektronenmikroskop bestimmt. Es wurde eine sehr gute Übereinstimmung von rechnerischen und experimentellen Daten festgestellt. Der vorherrschende Fehler im Experiment ist der SWCNT-Bruch, jedoch wurden auch einige SWCNT-Auszüge beobachtet. Mit Hilfe der MD-Simulationen wurde gefunden, dass die SFGs als kleine Anker in der umgebenden metallischen Matrix wirken und somit die maximalen Kräfte signifikant erhöhen. Diese Grenzflächenverstärkung kann Zugspannungen verursachen, die genügend hoch sind, so dass SWCNT-Bruch initiert wird. Im Gegensatz dazu zeigten Simulationen von Auszugstests mit idealen SWCNTs nur kleine Auszugskräfte, welche meistens unabhängig von der Einbettungslänge des SWCNTs sind. Dieses Verhalten wird mit einer inkommensurablen Konfiguration der Kristallstrukturen an der Grenzfläche von SWCNTs und der einbettenden Edelmetalle interpretiert. Zur Qualifizierung der Existenz von carboxylatischen Oberflächengruppen auf dem genutzten SWCNT-Material wurden analytische Untersuchungen mittels Fluoreszenzmarkierung von Oberflächengruppen durchgeführt. In Übereinstimmung mit Literaturstellen zum gesicherten Nachweis von SFGs, bedingt durch technologische Behandlungen, weisen diese Experimente stark auf das Vorhandensein von carboxylatischen Oberflächengruppen auf dem genutzten SWCNT-Material hin. Demnach kann der dominante SWCNT-Bruch Fehler durch die Grenzflächenverstärkung auf Grund von SFGs erklärt werden. / In the light of future sensors, that are based upon the piezoresistive effect of singlewalled carbon nanotubes (SWCNTs), this work presents comprehensive results of studies on the mechanical behavior of interfaces between SWCNTs and noble metals using the examples of Pd and Au. With this contribution, the focus is on a synergy between computational and experimental approaches involving molecular dynamics (MD) simulations, nanoscale testing, and analytics (1) to predict to a good degree of accuracy maximum forces of pulled SWCNTs embedded in a noble metal matrix and (2) to provide valuable input to understand the underlying mechanisms of failure. A MD model of a SWCNT embedded in a single crystalline matrix with pull-out test boundary conditions was developed. With this model, force-displacement relations and energy evolutions for a quasi-static displacement controlled test can be computed. The model provides critical forces for failure of the system. Furthermore, the influence of SWCNT type, embedding length, temperature, intrinsic defects and surface functional groups (SFGs) on the interface behavior can be studied using this model. For comparison, critical forces were experimentally determined by conducting pull-out tests in situ, inside a scanning electron microscope. A very good agreement of computational and experimental values was discovered. The dominant failure mode in the experiment was a SWCNT rupture, although several pull-out failures were also observed. From MD simulations, it was found that SFGs act as small anchors in the metal matrix and significantly enhance the maximum forces. This interface reinforcement can lead to tensile stresses sufficiently high to initiate SWCNT rupture. In contrast, pull-out test simulations of ideal SWCNTs show only small pull-out forces, which are mostly independent on SWCNT embedding length. This behavior is interpreted with an incommensurate configuration of crystal structures at the interface between SWCNTs and embedding noble metals. To qualify the existence of carboxylic SFGs on the used SWCNT material, an analytical investigation by means of fluorescence labeling of surface species was performed. In agreement with literature reports on the secured verification of SFGs due to necessary technological treatments, these experiments strongly indicate the presence of carboxylic SFGs on the used SWCNT material. Thus, the dominant SWCNT rupture failure is explained with an interface reinforcement by SFGs.

Vor dem Hintergrund zukünftiger Sensoren, basierend auf dem piezoresistiven Effekt von einwandigen Kohlenstoffnanoröhren (SWCNT), werden in dieser Arbeit umfangreiche Ergebnisse zum mechanischen Verhalten von Grenzflächen zwischen SWCNTs und edlen Metallen am Beispiel von Pd und Au präsentiert. Im Fokus steht dabei die Synergie von rechnerischen und experimentellen Methoden Molekulardynamik (MD), nanoskalige Tests und Analytik , um (1) mit guter Genauigkeit maximale Kräfte von gezogenen SWCNTs, welche in Metall eingebettet sind, vorauszuberechnen und (2) einen wertvollen Beitrag zum Verständnis der zu Grunde liegenden Fehlermechanismen zu liefern. Es wurde ein MDModell eines in eine einkristalline Matrix eingebetteten SWCNTs mit Randbedingen eines Auszugsversuchs entwickelt. Mit diesem Modell können Kraft-Weg-Beziehungen und Energieverläufe für einen quasistatischen verschiebungsgesteuerten Auszugsversuch errechnet werden. Das Modell liefert kritische Kräfte bei Versagen des Systems. Des Weiteren können mit diesem Modell der Einfluss des SWCNT-Typus, der Einbettungslänge, der Temperatur, von intrinsischen Defekten und Oberflächengruppen (SFGs) auf das Grenzflächenverhalten untersucht werden. Zum Vergleich wurden kritische Kräfte experimentell durch in situ Auszugsversuche in einem Rasterelektronenmikroskop bestimmt. Es wurde eine sehr gute Übereinstimmung von rechnerischen und experimentellen Daten festgestellt. Der vorherrschende Fehler im Experiment ist der SWCNT-Bruch, jedoch wurden auch einige SWCNT-Auszüge beobachtet. Mit Hilfe der MD-Simulationen wurde gefunden, dass die SFGs als kleine Anker in der umgebenden metallischen Matrix wirken und somit die maximalen Kräfte signifikant erhöhen. Diese Grenzflächenverstärkung kann Zugspannungen verursachen, die genügend hoch sind, so dass SWCNT-Bruch initiert wird. Im Gegensatz dazu zeigten Simulationen von Auszugstests mit idealen SWCNTs nur kleine Auszugskräfte, welche meistens unabhängig von der Einbettungslänge des SWCNTs sind. Dieses Verhalten wird mit einer inkommensurablen Konfiguration der Kristallstrukturen an der Grenzfläche von SWCNTs und der einbettenden Edelmetalle interpretiert. Zur Qualifizierung der Existenz von carboxylatischen Oberflächengruppen auf dem genutzten SWCNT-Material wurden analytische Untersuchungen mittels Fluoreszenzmarkierung von Oberflächengruppen durchgeführt. In Übereinstimmung mit Literaturstellen zum gesicherten Nachweis von SFGs, bedingt durch technologische Behandlungen, weisen diese Experimente stark auf das Vorhandensein von carboxylatischen Oberflächengruppen auf dem genutzten SWCNT-Material hin. Demnach kann der dominante SWCNT-Bruch Fehler durch die Grenzflächenverstärkung auf Grund von SFGs erklärt werden. / In the light of future sensors, that are based upon the piezoresistive effect of singlewalled carbon nanotubes (SWCNTs), this work presents comprehensive results of studies on the mechanical behavior of interfaces between SWCNTs and noble metals using the examples of Pd and Au. With this contribution, the focus is on a synergy between computational and experimental approaches involving molecular dynamics (MD) simulations, nanoscale testing, and analytics (1) to predict to a good degree of accuracy maximum forces of pulled SWCNTs embedded in a noble metal matrix and (2) to provide valuable input to understand the underlying mechanisms of failure. A MD model of a SWCNT embedded in a single crystalline matrix with pull-out test boundary conditions was developed. With this model, force-displacement relations and energy evolutions for a quasi-static displacement controlled test can be computed. The model provides critical forces for failure of the system. Furthermore, the influence of SWCNT type, embedding length, temperature, intrinsic defects and surface functional groups (SFGs) on the interface behavior can be studied using this model. For comparison, critical forces were experimentally determined by conducting pull-out tests in situ, inside a scanning electron microscope. A very good agreement of computational and experimental values was discovered. The dominant failure mode in the experiment was a SWCNT rupture, although several pull-out failures were also observed. From MD simulations, it was found that SFGs act as small anchors in the metal matrix and significantly enhance the maximum forces. This interface reinforcement can lead to tensile stresses sufficiently high to initiate SWCNT rupture. In contrast, pull-out test simulations of ideal SWCNTs show only small pull-out forces, which are mostly independent on SWCNT embedding length. This behavior is interpreted with an incommensurate configuration of crystal structures at the interface between SWCNTs and embedding noble metals. To qualify the existence of carboxylic SFGs on the used SWCNT material, an analytical investigation by means of fluorescence labeling of surface species was performed. In agreement with literature reports on the secured verification of SFGs due to necessary technological treatments, these experiments strongly indicate the presence of carboxylic SFGs on the used SWCNT material. Thus, the dominant SWCNT rupture failure is explained with an interface reinforcement by SFGs.

Planung und Ausführung in der Heizungstechnik gehen von einem idealisierten Nutzer aus, dessen Verhalten und Vorlieben bezüglich dieser Technik in der Regel aber nicht bekannt sind. Heizen 2020 untersucht „den“ Nutzer vor diesem Hintergrund statistisch mittels einer groß angelegten Befragung. Es stellt sich heraus, dass eine Unterteilung der Nutzer in drei Cluster, die sich in ihren Vorlieben deutlich unterscheiden, sinnvoll ist. Aus den Clustern wird ein Auslegungs- und Regelungskonzept entwickelt, das abweichend von der bisherigen Vorgehensweise gezielt Reserven aufbaut, diese aber regeltechnisch auf die tatsächliche Nutzeranforderung reduziert. Darauf basierend werden Hinweise für die Anpassung der Anlagentechnik an den Nutzer gegeben.:1. Einleitung 1.1. Ein Wort zur historischen Entwicklung 1.2. Herleitung der Problemstellung 1.3. Erläuterung der Problemstellung 1.4. Beschreibung der Methodik und des daraus resultierenden Aufbaus 2. Literaturrecherche 2.1. Studien mit vorwiegend technischem Hintergrund 2.1.1. Felduntersuchungen zur Begrenzung des natürlichen und erzwungenen Transmissions- und Lüftungswärmeverbrauchs durch Nutzerinformation sowie durch heiz- und regelungstechnische Maßnahmen 2.1.2. Einfluss des Nutzerverhaltens auf den Energieverbrauch in Niedrigenergie- und Passivhäusern 2.1.3. Offenlegungsschrift DE 196 13 021 A1 – Patentanmeldung Vaillant aus dem Jahr 1996 22 2.1.4. Energieeffizienz und Wirtschaftlichkeit – Investitions- und Nutzungskosten in Wohngebäuden gemeinnütziger Bauvereinigungen unter Berücksichtigung energetischer Aspekte 2.2. Studien mit vorwiegend sozialwissenschaftlichem Hintergrund 2.2.1. (Ältere) Studien aus dem Bereich Passivhaus 2.2.2. Wohnkomfort und Heizwärmeverbrauch im Passivhaus und Niedrigenergiehaus 2.2.3. Introducing the prebound effect: the gap between performance and actual energy consumption 2.2.4. Arbeitsgemeinschaft für zeitgemäßes Bauen 2.2.5. Wohnkonzepte als Hilfsmittel für die dauerhafte Bewirtschaftung von Liegenschaften 2.2.6. Wohnen im ökologischen „Haus der Zukunft“ 2.3. Auswertungen auf Datenbasis der Heizkostenabrechnungen 2.3.1. Reale Raumtemperaturen in Mehrfamilienhäusern und Implikationen für die Einschätzung des Heizenergiebedarfs 2.3.2. Auswirkungen der verbrauchsabhängigen Abrechnung in Abhängigkeit von der energetischen Gebäudequalität 2.4. Auswertungen aus dem Bereich Marketing/Kommunikation 2.4.1. Vaillant Wärmebarometer 2012 2.5. Stand der Normung 2.5.1. DIN EN ISO 7730: Ergonomie der thermischen Umgebung 2.5.2. DIN EN 15251: Eingangsparameter für das Raumklima 2.5.3 Vornormenreihe DIN V 18599 – Energetische Bewertung von Gebäuden 2.5.4. Normenreihe DIN EN 12831 – Verfahren zur Berechnung der Normheizlast 2.5.5. DIN 1946-6: Lüftung von Wohnungen 2.5.6. Überarbeitung der DIN 4708 – Dimensionierung von Trinkwarmwasseranlagen 2.5.7. VDI 6030 Blatt 1 – Auslegung von Raumheizflächen – Grundlagen – Auslegung von Raumheizflächen 2.5.8. Schallschutz in der Normung: Normenreihe DIN 4109 (Entwurf), VDI 2081 und VDI 4100 62 2.5.9. VDI 6003 Trinkwassererwärmungsanlagen 2.6. Zusammenfassung Literaturrecherche 3. Nutzerbefragung allgemein 4. Auswertung – Ableitung von neuen Erkenntnissen 4.1. Erste Beschreibung des Datensatzes 4.1.1. Repräsentativität der Umfrage, Eigentum 4.1.2. Altersverteilung, Wohnkonzepte 4.1.3. Onlinebefragung 4.1.4. Präsenzbefragung 4.1.5. Einstufung Wohnkonzepte 4.2. Allgemeine Auswertungen 4.2.1. Raumtemperatur und Behaglichkeit 4.2.2. Warmwasserkomfort 4.2.3. Luftwechsel und Lüftungsverhalten, CO2 und Luftfeuchte 4.2.4. Regelstrategien des Nutzers zur Raumtemperatur 4.2.5. Beeinflussung des Nutzerverhaltens - allgemein 4.2.6. Nutzerbeeinflussung durch Information 4.2.7. Technische Wünsche 4.2.8. Kühlwunsch 4.2.9. Umwelt, Komfort, Kosten- Treibende Elemente für den Nutzer 4.2.10. Fossile und erneuerbare Energieträger 4.2.11. Paaranalyse, insbesondere Temperatur 4.2.12. Heizkörpergröße und –temperatur (Auslegung) 4.2.13. Wartung der Lüftungstechnischen Anlage 4.2.14. Zu beachtende Randbedingungen für neue Regelungskonzepte vor dem Hintergrund der Einsparung von Heizwärme 4.3. Überprüfung der eingangs aufgestellten Problemstellung 4.4. Clusterbildung 4.4.1. Überprüfung auf offensichtliche Cluster 4.4.2. Finale Clusterbildung 5. Ableitung einer nutzerorientierten Planungsmethodik 5.1. Referenzanlage 5.1.1. Wärmeerzeugung 5.1.2. Wärmeverteilung 5.1.3. Wärmeübergabe 5.1.4. Lüftung 5.1.5. Trinkwassererwärmung 5.1.6. Schulung/Information der Nutzer – Wartung der Anlage 5.2. Aufwertung der Anlagenkonfiguration 5.3. Auslegungskonzept 5.3.1. Auslegung Wärmeerzeuger 5.3.2. Auslegung der Heizflächen 5.3.3. Auslegung hydraulische Komponenten 5.3.4. Auslegung Lüftung 5.4. Regelungskonzept 5.4.1. Nutzerschnittstelle 5.4.2. Vorgaben an die Regelung 5.4.3. Eingaben Fachhandwerkerebene (Erstinstallation) 5.4.4. Folgen der Wahl der jeweiligen Regelstufe durch den Nutzer 5.4.5. Leistungsregelung und Nebenanforderungen 5.5. Anpassung Mehrfamilienhaus 5.6. Anpassung des Auslegungs- und Regelungskonzepts an den Bestand 6. Überprüfung und Fortschreibung der Ergebnisse 6.1. Folgen Energieausweis und Energieberatung/DIN V 18599 6.2. Abschätzung manuelle Heizkurvenverschiebung 6.3. Nutzerwunsch „Duschpanel“ und zukünftiger Verbrauch 6.4. Folgenabschätzung Investition 6.5. Weiterer Forschungsbedarf 6.5.1. Umsetzung in die Praxis 6.5.2. Warmwasserbedarf 6.5.3. Verschattung 6.5.4. Kühlungswunsch 6.5.5. Einfluss von Außenluftdurchlässen auf den Komfort in der Praxis 6.5.6. Dauer der Nachtabsenkung 6.5.7. Art der Tätigkeit und Bekleidung im häuslichen Bereich 6.5.8. Automationskonzept 7. Zusammenfassung und Erarbeitung zielgruppengerechter Empfehlungen 7.1. Allgemeine Zusammenfassung 7.2. Zusammenfassung aus bestimmten Blickwinkeln 7.2.1. Blickwinkel Handwerk 7.2.2. Blickwinkel Normung 7.2.3. Blickwinkel Politik 7.2.4. Blickwinkel Hersteller 7.3. Persönlicher Ausblick 8. Verzeichnisse 8.1. Abbildungsverzeichnis 8.2. Tabellenverzeichnis 8.3. Literaturverzeichnis 9. Anhang 9.1. Dokumentation Vorgehensweise 9.1.1. Beteiligte Personen und Institutionen 9.1.2. Entwicklung Fragebogen 9.1.3. Präsenzumfrage im Detail 9.1.4. Überarbeitung und Korrektur Datensatz Präsenzinterviews vor Auswertung 9.1.5. Dokumentation Datensatz Online 9.1.6. Auslegungsfragen Präsenzumfrage 9.1.7. Verwendete Messgeräte 9.2. Eigene Definitionen und Begrifflichkeiten 9.3. Verwendete statistische Definitionen in der Kurzfassung 9.4. Tabellarische Zusammenfassung des Auslegungs- und Regelungskonzepts bzw. der Referenzanlage 9.4.1. Referenzanlage 9.4.2. Auslegung Wärmeerzeugung und –übergabe 9.4.3. Auslegung Lüftungsanlage 9.4.4. Auslegung Kühlung 9.4.5. Visualisierung Nutzerschnittstelle (Bedienoberfläche Regelung) 9.4.6. Eingaben Fachhandwerkerebene 9.4.7. Vorgaben bei Nutzerwahl „Öko“-Regelstufe 9.4.8. Vorgaben bei Nutzerwahl „Eco“-Regelstufe 9.4.9. Vorgaben bei Nutzerwahl „Komfort“-Regelstufe 9.4.10. Leistungsregelung 9.4.11. Regelungsvorgaben Lüftung 9.4.12. Anpassung Mehrfamilienhaus 9.4.13. Einschränkungen im Bestand 9.5. Belegexemplare 9.5.1. Belegexemplar Fragebogen Präsenzumfrage Liegenschaft 9.5.2. Belegexemplare Fragebogen Präsenzumfrage Bewohner 9.5.3. Belegexemplare Fragebogen Onlineumfrage 9.5.4. Vergleich Online- und Präsenzfragenbogen / Planning and installation in heating technology are based on an idealized user whose behavior and preferences regarding this technology usually are unknown. "Heizen 2020" ("heating technology in the year 2020") examined "the" user against this background statistically by means of a large-scale survey. It turns out that a subdivision of the users into three clusters, which differ significantly in their preferences, is useful. From the clusters a design and control concept is developed that uses - different to the useal planning process - reserves . These reserves are reduced by control technology to the actual user request. Based on the clusters indications for the choice and adaptation of the heating technology are developed.:1. Einleitung 1.1. Ein Wort zur historischen Entwicklung 1.2. Herleitung der Problemstellung 1.3. Erläuterung der Problemstellung 1.4. Beschreibung der Methodik und des daraus resultierenden Aufbaus 2. Literaturrecherche 2.1. Studien mit vorwiegend technischem Hintergrund 2.1.1. Felduntersuchungen zur Begrenzung des natürlichen und erzwungenen Transmissions- und Lüftungswärmeverbrauchs durch Nutzerinformation sowie durch heiz- und regelungstechnische Maßnahmen 2.1.2. Einfluss des Nutzerverhaltens auf den Energieverbrauch in Niedrigenergie- und Passivhäusern 2.1.3. Offenlegungsschrift DE 196 13 021 A1 – Patentanmeldung Vaillant aus dem Jahr 1996 22 2.1.4. Energieeffizienz und Wirtschaftlichkeit – Investitions- und Nutzungskosten in Wohngebäuden gemeinnütziger Bauvereinigungen unter Berücksichtigung energetischer Aspekte 2.2. Studien mit vorwiegend sozialwissenschaftlichem Hintergrund 2.2.1. (Ältere) Studien aus dem Bereich Passivhaus 2.2.2. Wohnkomfort und Heizwärmeverbrauch im Passivhaus und Niedrigenergiehaus 2.2.3. Introducing the prebound effect: the gap between performance and actual energy consumption 2.2.4. Arbeitsgemeinschaft für zeitgemäßes Bauen 2.2.5. Wohnkonzepte als Hilfsmittel für die dauerhafte Bewirtschaftung von Liegenschaften 2.2.6. Wohnen im ökologischen „Haus der Zukunft“ 2.3. Auswertungen auf Datenbasis der Heizkostenabrechnungen 2.3.1. Reale Raumtemperaturen in Mehrfamilienhäusern und Implikationen für die Einschätzung des Heizenergiebedarfs 2.3.2. Auswirkungen der verbrauchsabhängigen Abrechnung in Abhängigkeit von der energetischen Gebäudequalität 2.4. Auswertungen aus dem Bereich Marketing/Kommunikation 2.4.1. Vaillant Wärmebarometer 2012 2.5. Stand der Normung 2.5.1. DIN EN ISO 7730: Ergonomie der thermischen Umgebung 2.5.2. DIN EN 15251: Eingangsparameter für das Raumklima 2.5.3 Vornormenreihe DIN V 18599 – Energetische Bewertung von Gebäuden 2.5.4. Normenreihe DIN EN 12831 – Verfahren zur Berechnung der Normheizlast 2.5.5. DIN 1946-6: Lüftung von Wohnungen 2.5.6. Überarbeitung der DIN 4708 – Dimensionierung von Trinkwarmwasseranlagen 2.5.7. VDI 6030 Blatt 1 – Auslegung von Raumheizflächen – Grundlagen – Auslegung von Raumheizflächen 2.5.8. Schallschutz in der Normung: Normenreihe DIN 4109 (Entwurf), VDI 2081 und VDI 4100 62 2.5.9. VDI 6003 Trinkwassererwärmungsanlagen 2.6. Zusammenfassung Literaturrecherche 3. Nutzerbefragung allgemein 4. Auswertung – Ableitung von neuen Erkenntnissen 4.1. Erste Beschreibung des Datensatzes 4.1.1. Repräsentativität der Umfrage, Eigentum 4.1.2. Altersverteilung, Wohnkonzepte 4.1.3. Onlinebefragung 4.1.4. Präsenzbefragung 4.1.5. Einstufung Wohnkonzepte 4.2. Allgemeine Auswertungen 4.2.1. Raumtemperatur und Behaglichkeit 4.2.2. Warmwasserkomfort 4.2.3. Luftwechsel und Lüftungsverhalten, CO2 und Luftfeuchte 4.2.4. Regelstrategien des Nutzers zur Raumtemperatur 4.2.5. Beeinflussung des Nutzerverhaltens - allgemein 4.2.6. Nutzerbeeinflussung durch Information 4.2.7. Technische Wünsche 4.2.8. Kühlwunsch 4.2.9. Umwelt, Komfort, Kosten- Treibende Elemente für den Nutzer 4.2.10. Fossile und erneuerbare Energieträger 4.2.11. Paaranalyse, insbesondere Temperatur 4.2.12. Heizkörpergröße und –temperatur (Auslegung) 4.2.13. Wartung der Lüftungstechnischen Anlage 4.2.14. Zu beachtende Randbedingungen für neue Regelungskonzepte vor dem Hintergrund der Einsparung von Heizwärme 4.3. Überprüfung der eingangs aufgestellten Problemstellung 4.4. Clusterbildung 4.4.1. Überprüfung auf offensichtliche Cluster 4.4.2. Finale Clusterbildung 5. Ableitung einer nutzerorientierten Planungsmethodik 5.1. Referenzanlage 5.1.1. Wärmeerzeugung 5.1.2. Wärmeverteilung 5.1.3. Wärmeübergabe 5.1.4. Lüftung 5.1.5. Trinkwassererwärmung 5.1.6. Schulung/Information der Nutzer – Wartung der Anlage 5.2. Aufwertung der Anlagenkonfiguration 5.3. Auslegungskonzept 5.3.1. Auslegung Wärmeerzeuger 5.3.2. Auslegung der Heizflächen 5.3.3. Auslegung hydraulische Komponenten 5.3.4. Auslegung Lüftung 5.4. Regelungskonzept 5.4.1. Nutzerschnittstelle 5.4.2. Vorgaben an die Regelung 5.4.3. Eingaben Fachhandwerkerebene (Erstinstallation) 5.4.4. Folgen der Wahl der jeweiligen Regelstufe durch den Nutzer 5.4.5. Leistungsregelung und Nebenanforderungen 5.5. Anpassung Mehrfamilienhaus 5.6. Anpassung des Auslegungs- und Regelungskonzepts an den Bestand 6. Überprüfung und Fortschreibung der Ergebnisse 6.1. Folgen Energieausweis und Energieberatung/DIN V 18599 6.2. Abschätzung manuelle Heizkurvenverschiebung 6.3. Nutzerwunsch „Duschpanel“ und zukünftiger Verbrauch 6.4. Folgenabschätzung Investition 6.5. Weiterer Forschungsbedarf 6.5.1. Umsetzung in die Praxis 6.5.2. Warmwasserbedarf 6.5.3. Verschattung 6.5.4. Kühlungswunsch 6.5.5. Einfluss von Außenluftdurchlässen auf den Komfort in der Praxis 6.5.6. Dauer der Nachtabsenkung 6.5.7. Art der Tätigkeit und Bekleidung im häuslichen Bereich 6.5.8. Automationskonzept 7. Zusammenfassung und Erarbeitung zielgruppengerechter Empfehlungen 7.1. Allgemeine Zusammenfassung 7.2. Zusammenfassung aus bestimmten Blickwinkeln 7.2.1. Blickwinkel Handwerk 7.2.2. Blickwinkel Normung 7.2.3. Blickwinkel Politik 7.2.4. Blickwinkel Hersteller 7.3. Persönlicher Ausblick 8. Verzeichnisse 8.1. Abbildungsverzeichnis 8.2. Tabellenverzeichnis 8.3. Literaturverzeichnis 9. Anhang 9.1. Dokumentation Vorgehensweise 9.1.1. Beteiligte Personen und Institutionen 9.1.2. Entwicklung Fragebogen 9.1.3. Präsenzumfrage im Detail 9.1.4. Überarbeitung und Korrektur Datensatz Präsenzinterviews vor Auswertung 9.1.5. Dokumentation Datensatz Online 9.1.6. Auslegungsfragen Präsenzumfrage 9.1.7. Verwendete Messgeräte 9.2. Eigene Definitionen und Begrifflichkeiten 9.3. Verwendete statistische Definitionen in der Kurzfassung 9.4. Tabellarische Zusammenfassung des Auslegungs- und Regelungskonzepts bzw. der Referenzanlage 9.4.1. Referenzanlage 9.4.2. Auslegung Wärmeerzeugung und –übergabe 9.4.3. Auslegung Lüftungsanlage 9.4.4. Auslegung Kühlung 9.4.5. Visualisierung Nutzerschnittstelle (Bedienoberfläche Regelung) 9.4.6. Eingaben Fachhandwerkerebene 9.4.7. Vorgaben bei Nutzerwahl „Öko“-Regelstufe 9.4.8. Vorgaben bei Nutzerwahl „Eco“-Regelstufe 9.4.9. Vorgaben bei Nutzerwahl „Komfort“-Regelstufe 9.4.10. Leistungsregelung 9.4.11. Regelungsvorgaben Lüftung 9.4.12. Anpassung Mehrfamilienhaus 9.4.13. Einschränkungen im Bestand 9.5. Belegexemplare 9.5.1. Belegexemplar Fragebogen Präsenzumfrage Liegenschaft 9.5.2. Belegexemplare Fragebogen Präsenzumfrage Bewohner 9.5.3. Belegexemplare Fragebogen Onlineumfrage 9.5.4. Vergleich Online- und Präsenzfragenbogen / Planification et l'exécution de la technologie de chauffage sont basées sur un utilisateur idéalisé dont le comportement et les préférences en ce qui concerne cette technologie ne sont généralement pas connus. "Heizen 2020" (technology de chauffage en 2020) a enquêté sur les utilisateurs contre ce contexte statistiquement au moyen d'une enquête à grande échelle. Il se trouve qu'une subdivision des utilisateurs en trois groupes, qui sont diffèrent sensiblement dans leurs préférences, est logique. Basé sur ces groupe un concept de conception et de contrôle est développée. Indépendamment de la procédure précédente ce concept fonctionne avec des réserves dans le processus de planification et l'adaptation à la suite de la demande de l'utilisateur réel en utilisant la technologie de contrôle. Il y a des instructions développées pour sélectionner et ajuster le chauffage à l'utilisateur, sur la base des groupes développés.:1. Einleitung 1.1. Ein Wort zur historischen Entwicklung 1.2. Herleitung der Problemstellung 1.3. Erläuterung der Problemstellung 1.4. Beschreibung der Methodik und des daraus resultierenden Aufbaus 2. Literaturrecherche 2.1. Studien mit vorwiegend technischem Hintergrund 2.1.1. Felduntersuchungen zur Begrenzung des natürlichen und erzwungenen Transmissions- und Lüftungswärmeverbrauchs durch Nutzerinformation sowie durch heiz- und regelungstechnische Maßnahmen 2.1.2. Einfluss des Nutzerverhaltens auf den Energieverbrauch in Niedrigenergie- und Passivhäusern 2.1.3. Offenlegungsschrift DE 196 13 021 A1 – Patentanmeldung Vaillant aus dem Jahr 1996 22 2.1.4. Energieeffizienz und Wirtschaftlichkeit – Investitions- und Nutzungskosten in Wohngebäuden gemeinnütziger Bauvereinigungen unter Berücksichtigung energetischer Aspekte 2.2. Studien mit vorwiegend sozialwissenschaftlichem Hintergrund 2.2.1. (Ältere) Studien aus dem Bereich Passivhaus 2.2.2. Wohnkomfort und Heizwärmeverbrauch im Passivhaus und Niedrigenergiehaus 2.2.3. Introducing the prebound effect: the gap between performance and actual energy consumption 2.2.4. Arbeitsgemeinschaft für zeitgemäßes Bauen 2.2.5. Wohnkonzepte als Hilfsmittel für die dauerhafte Bewirtschaftung von Liegenschaften 2.2.6. Wohnen im ökologischen „Haus der Zukunft“ 2.3. Auswertungen auf Datenbasis der Heizkostenabrechnungen 2.3.1. Reale Raumtemperaturen in Mehrfamilienhäusern und Implikationen für die Einschätzung des Heizenergiebedarfs 2.3.2. Auswirkungen der verbrauchsabhängigen Abrechnung in Abhängigkeit von der energetischen Gebäudequalität 2.4. Auswertungen aus dem Bereich Marketing/Kommunikation 2.4.1. Vaillant Wärmebarometer 2012 2.5. Stand der Normung 2.5.1. DIN EN ISO 7730: Ergonomie der thermischen Umgebung 2.5.2. DIN EN 15251: Eingangsparameter für das Raumklima 2.5.3 Vornormenreihe DIN V 18599 – Energetische Bewertung von Gebäuden 2.5.4. Normenreihe DIN EN 12831 – Verfahren zur Berechnung der Normheizlast 2.5.5. DIN 1946-6: Lüftung von Wohnungen 2.5.6. Überarbeitung der DIN 4708 – Dimensionierung von Trinkwarmwasseranlagen 2.5.7. VDI 6030 Blatt 1 – Auslegung von Raumheizflächen – Grundlagen – Auslegung von Raumheizflächen 2.5.8. Schallschutz in der Normung: Normenreihe DIN 4109 (Entwurf), VDI 2081 und VDI 4100 62 2.5.9. VDI 6003 Trinkwassererwärmungsanlagen 2.6. Zusammenfassung Literaturrecherche 3. Nutzerbefragung allgemein 4. Auswertung – Ableitung von neuen Erkenntnissen 4.1. Erste Beschreibung des Datensatzes 4.1.1. Repräsentativität der Umfrage, Eigentum 4.1.2. Altersverteilung, Wohnkonzepte 4.1.3. Onlinebefragung 4.1.4. Präsenzbefragung 4.1.5. Einstufung Wohnkonzepte 4.2. Allgemeine Auswertungen 4.2.1. Raumtemperatur und Behaglichkeit 4.2.2. Warmwasserkomfort 4.2.3. Luftwechsel und Lüftungsverhalten, CO2 und Luftfeuchte 4.2.4. Regelstrategien des Nutzers zur Raumtemperatur 4.2.5. Beeinflussung des Nutzerverhaltens - allgemein 4.2.6. Nutzerbeeinflussung durch Information 4.2.7. Technische Wünsche 4.2.8. Kühlwunsch 4.2.9. Umwelt, Komfort, Kosten- Treibende Elemente für den Nutzer 4.2.10. Fossile und erneuerbare Energieträger 4.2.11. Paaranalyse, insbesondere Temperatur 4.2.12. Heizkörpergröße und –temperatur (Auslegung) 4.2.13. Wartung der Lüftungstechnischen Anlage 4.2.14. Zu beachtende Randbedingungen für neue Regelungskonzepte vor dem Hintergrund der Einsparung von Heizwärme 4.3. Überprüfung der eingangs aufgestellten Problemstellung 4.4. Clusterbildung 4.4.1. Überprüfung auf offensichtliche Cluster 4.4.2. Finale Clusterbildung 5. Ableitung einer nutzerorientierten Planungsmethodik 5.1. Referenzanlage 5.1.1. Wärmeerzeugung 5.1.2. Wärmeverteilung 5.1.3. Wärmeübergabe 5.1.4. Lüftung 5.1.5. Trinkwassererwärmung 5.1.6. Schulung/Information der Nutzer – Wartung der Anlage 5.2. Aufwertung der Anlagenkonfiguration 5.3. Auslegungskonzept 5.3.1. Auslegung Wärmeerzeuger 5.3.2. Auslegung der Heizflächen 5.3.3. Auslegung hydraulische Komponenten 5.3.4. Auslegung Lüftung 5.4. Regelungskonzept 5.4.1. Nutzerschnittstelle 5.4.2. Vorgaben an die Regelung 5.4.3. Eingaben Fachhandwerkerebene (Erstinstallation) 5.4.4. Folgen der Wahl der jeweiligen Regelstufe durch den Nutzer 5.4.5. Leistungsregelung und Nebenanforderungen 5.5. Anpassung Mehrfamilienhaus 5.6. Anpassung des Auslegungs- und Regelungskonzepts an den Bestand 6. Überprüfung und Fortschreibung der Ergebnisse 6.1. Folgen Energieausweis und Energieberatung/DIN V 18599 6.2. Abschätzung manuelle Heizkurvenverschiebung 6.3. Nutzerwunsch „Duschpanel“ und zukünftiger Verbrauch 6.4. Folgenabschätzung Investition 6.5. Weiterer Forschungsbedarf 6.5.1. Umsetzung in die Praxis 6.5.2. Warmwasserbedarf 6.5.3. Verschattung 6.5.4. Kühlungswunsch 6.5.5. Einfluss von Außenluftdurchlässen auf den Komfort in der Praxis 6.5.6. Dauer der Nachtabsenkung 6.5.7. Art der Tätigkeit und Bekleidung im häuslichen Bereich 6.5.8. Automationskonzept 7. Zusammenfassung und Erarbeitung zielgruppengerechter Empfehlungen 7.1. Allgemeine Zusammenfassung 7.2. Zusammenfassung aus bestimmten Blickwinkeln 7.2.1. Blickwinkel Handwerk 7.2.2. Blickwinkel Normung 7.2.3. Blickwinkel Politik 7.2.4. Blickwinkel Hersteller 7.3. Persönlicher Ausblick 8. Verzeichnisse 8.1. Abbildungsverzeichnis 8.2. Tabellenverzeichnis 8.3. Literaturverzeichnis 9. Anhang 9.1. Dokumentation Vorgehensweise 9.1.1. Beteiligte Personen und Institutionen 9.1.2. Entwicklung Fragebogen 9.1.3. Präsenzumfrage im Detail 9.1.4. Überarbeitung und Korrektur Datensatz Präsenzinterviews vor Auswertung 9.1.5. Dokumentation Datensatz Online 9.1.6. Auslegungsfragen Präsenzumfrage 9.1.7. Verwendete Messgeräte 9.2. Eigene Definitionen und Begrifflichkeiten 9.3. Verwendete statistische Definitionen in der Kurzfassung 9.4. Tabellarische Zusammenfassung des Auslegungs- und Regelungskonzepts bzw. der Referenzanlage 9.4.1. Referenzanlage 9.4.2. Auslegung Wärmeerzeugung und –übergabe 9.4.3. Auslegung Lüftungsanlage 9.4.4. Auslegung Kühlung 9.4.5. Visualisierung Nutzerschnittstelle (Bedienoberfläche Regelung) 9.4.6. Eingaben Fachhandwerkerebene 9.4.7. Vorgaben bei Nutzerwahl „Öko“-Regelstufe 9.4.8. Vorgaben bei Nutzerwahl „Eco“-Regelstufe 9.4.9. Vorgaben bei Nutzerwahl „Komfort“-Regelstufe 9.4.10. Leistungsregelung 9.4.11. Regelungsvorgaben Lüftung 9.4.12. Anpassung Mehrfamilienhaus 9.4.13. Einschränkungen im Bestand 9.5. Belegexemplare 9.5.1. Belegexemplar Fragebogen Präsenzumfrage Liegenschaft 9.5.2. Belegexemplare Fragebogen Präsenzumfrage Bewohner 9.5.3. Belegexemplare Fragebogen Onlineumfrage 9.5.4. Vergleich Online- und Präsenzfragenbogen