This master’s thesis focuses on effect of outer building construction on thermal load of space. The effect of translucent and non-translucent construction is discussed. The project of air-conditioning system is prepared for the two alternatives of the translucent construction, including the purchase price of the airconditioning system and glazing and the savings on summer cooling. Afterwards the period of the recovery of investment is calculated. The plan of the airconditioning system is connected to my bachelor’s thesis “Airconditioning in the car showroom”, the subject of which was the plan of the airconditioning system of the car showroom.

Goal of this master´s thesis is to experimentally analyse air jet from ventilation outlet of a passenger car dashboard using smoke visualization and to describe this air jet. Air flow was set at 30 m3/h according to requirements from Škoda Auto s.r.o. from previous experiments on a similar ventilation outlet. First type of measuring rig which was developed for previous experiments was disassembled and replaced with a new modern measuring rig which is supposed to be used for next visualizations and experiments. Visualization was performed using smoke method and laser light plane. Air jet was photographed for five defined ventilation outlet adjustments and that for a jet to free space and for a jet flowing along a wall. The wall represented a front left door of a car. Results were processed by computer and presented as pictures and tables. Resulting angles were transformed to the main coordinate system of a car. Ventilation outlet functionality with respect to the air distribution in a car was evaluated afterwards.

Es ist ein politisch erklärtes Ziel, den Ausstoß von klimaschädlichen Treibhausgasen weltweit zu verringern. Eine wesentliche Stellschraube im Gebiet des Bauwesens stellt hierbei die Einsparung von Energien zur Raumkonditionierung dar. Diese wird unter anderem über das Lüftungskonzept beeinflusst. Die Belüftung von Gebäuden ist zwingend notwendig, um die Emissionen der Baustoffe und die der Menschen, beispielsweise ihren CO2-Ausstoß über die Atmung, abzuführen und der Schimmelbildung vorzubeugen. Erfolgt die Belüftung über öffenbare Fenster – natürliche Lüftung – wird so allerdings energetisch aufwändig temperierte Raumluft mit untemperierter Außenluft ausgetauscht. Daraus können Wärmeverluste und thermisches Unbehagen resultieren. Energieeffiziente Technologien sind ventilatorgestützte Lüftungssysteme mit Wärmerückgewinnung. Doch nicht für alle Gebäudekonzepte und Nutzer stellen diese Lüftungskonzepte einen hohen Nutzerkomfort dar. Korrelationen zwischen Gebäuden mit ventilatorgestützten Lüftungsystemen und dem Sick-Building-Syndrom sind in der Literatur beschrieben, während hier für natürliche Lüftungskonzepte keine Korrelation besteht. Stattdessen wird in Nutzerbefragungen der natürlichen Lüftung eine hohe Akzeptanz zugeschrieben. Mit elektrisch angetriebenen Fenstern kann die natürliche Lüftung nutzerunabhängig gesteuert und so Wärmeverluste und thermisches Unbehagen kontrolliert werden. Bisher sind die Auslegungen solcher kontrollierten natürlichen Lüftungskonzepte noch sehr planungsintensiv. Das Ziel der Arbeit ist es, für Büro- und Verwaltungsgebäude Öffnungs- und Schließsignale einer kontrollierten natürlichen Lüftung zu geben. Diese zeichnen sich darüber aus, dass sie ein gesundes Raumklima, eine hohe Nutzerbehaglichkeit und Energieeffizienz über den Jahresverlauf schaffen und auf ihre Robustheit gegenüber Änderungen von Gebäuderandbedingungen überprüft sind. Für das Ziel wird ein über CO2- und Temperatursensoren gesteuertes Fenstersystem mittels dynamisch thermischer Gebäudesimulationen in vier Varianten von Schließsignalen auf thermische Behaglichkeit und Energiebedarf untersucht. Die Grundlage dazu stellt die bezüglich Entwurf, Konstruktion und Nutzung allgemeingültige Entwicklung eines Büroraums dar. Der Büroraum wird im Simulationsmodell abgebildet und in Realität errichtet. Die Kombination von Simulationsmodell und realem, als experimentellem Teststand ausgeführtem Büroraum ermöglicht verifizierte Ergebnisse. So werden vier Berechnungsmodelle für Luftvolumenströme von Fenstern über den Teststand verifiziert. Dazu dienen Luftwechselmessungen nach der Konstantinjektionsmethode an 173 Fensteröffnungen für fünf Außentemperatur- und elf Windgeschwindigkeitsbereiche. Das Berechnungsmodell nach DIN EN 16798-7 zeigt sich als realitätsnah. Da dieses Berechnungsmodell nicht im Gebäudesimulationsprogramm implementiert ist, wird eine Methode zur Implementierung entwickelt. Über das entwickelte Simulationsmodell zeigt sich, dass eine kombinierte CO2- und temperaturgesteuerte kontrollierte natürliche Lüftung nur zweimal im Jahr ihre Grenzwerte zur Fensteröffnung und -schließung variieren muss, um ganzjährig eine hohe Energieeffizienz und Nutzerbehaglichkeit zu schaffen. Die Schließsignale des sensorgesteuerten Fenstersystems werden in eine Zeitsteuerung überführt. Es zeigt sich, dass für die kühlen Monate jede Öffnung mit identischer Dauer angesetzt werden darf. In wärmeren Monaten muss die Öffnungsdauer in Abhängigkeit der Außentemperatur angepasst werden, so dass eine Zeitsteuerung mit einer Außentemperaturmessung gekoppelt werden muss. Die Ergebnisse zeigen, dass über eine Variation der Schließsignale einer kontrollierten natürlichen Lüftung die Energieeffizienz und die thermische Behaglichkeit wesentlich gesteigert werden und dass selbst bei geringen Windgeschwindigkeiten und Temperaturdifferenzen die Raumluftqualität stets gewährleistet ist. Für nahezu alle Standorte in Deutschland kann die kontrollierte natürliche Lüftung so den Kühlbedarf der untersuchten Büroräume eliminieren, ohne in einer sommerlichen Überhitzung der Räume zu resultieren. Die entwickelten und bezüglich Raumluftqualität und thermischer Behaglichkeit charakterisierten Sensor- und Zeitsteuerungen tragen dazu bei, die kontrollierte natürliche Lüftung als wartungsarme, technikreduzierte Alternative zu der ventilatorgestützten Lüftung zu etablieren.:1 Einleitung 2 Natürliche Lüftung 3 Kontrollmöglichkeiten der natürlichen Lüftung 4 Entwicklung der Untersuchungsmodelle 5 Voruntersuchungen 6 Sensorsteuerung für den Basisraum 7 Zeitsteuerung für den Basisraum 8 Übertragung auf unterschiedliche Gebäuderandbedingungen 9 Diskussion und Empfehlungen 10 Zusammenfassung und Ausblick 11 Literatur 12 Abbildungsnachweis 13 Bezeichnungen 14 Anhang / It is a politically declared goal to reduce the emission of climate-damaging greenhouse gases worldwide. To support this goal by the building industry a key driver is the saving of energy for room conditioning. Among other factors, this is influenced by the ventilation concept. Also the ventilation of buildings is absolutely necessary in order to remove the emissions of the building materials and those of the people, for example their CO2 emissions through breathing as well as to prevent mould. However, if ventilation is carried out via openable windows - natural ventilation - then energetically expensive tempered room air is exchanged with cold outside air. This could result in heat loss and thermal discomfort. Mechanical ventilation systems with heat recovery are energy-efficient technologies. However, these ventilation concepts do not represent a high level of user comfort for all building concepts and users. Correlations between buildings with mechanical ventilation systems and sick building syndrome are described in the literature, while there is no such correlation for natural ventilation concepts. Instead, a high level of acceptance is attributed to it in user surveys. With electrically driven and controlled windows, natural ventilation can be controlled independently from the user, thus minimizing heat loss and thermal discomfort. So far, the design of such controlled natural ventilation concepts is still very planning-intensive. The aim of this work is to provide opening and closing signals for controlled natural ventilation in office buildings. These are characterized for their capability to create a high indoor air quality, high user comfort and high energy efficiency over the course of the year and are tested for their robustness against changes in building characteristics. To achieve this goal, a window system controlled by CO2 and temperature sensors is examined for its impact on thermal comfort and energy demand by means of building simulation tools with four variants of closing signals. As a basis for this examination an office room is utilized that conforms to the current standards in terms of design, construction and use. The office space is transferred to a simulation model and constructed in reality. The combination of the simulation model and the real office space, which is designed as an experimental test rig, enables verified results. Thus, four calculation models for air flow volumes of windows are verified via the test rig. Air exchange measurements according to the constant injection method on 173 window openings for five outdoor temperature and eleven wind speed ranges are used for this purpose. The calculation model according to DIN EN 16798-7 proves to be close to reality. Since this calculation model is not implemented in the building simulation program, a method for its implementation is developed. Using the developed simulation model, it is shown that a combined CO2- and temperature-controlled natural ventilation creates a high energy efficiency and user comfort throughout the year by varying its limit values for window opening and closing only twice a year. The closing signals of the sensor controlled window system are transferred to a time control system. It turns out that for the cold months, each opening could be set to the same opening time. In warmer months, the opening time must be adjusted depending on the outside temperature. Thus, a time control should be coupled with an outside air temperature measurement. The results show that by varying the closing signals of a controlled natural ventilation system, the energy efficiency and thermal comfort is significantly increased and that a high indoor air quality is always guaranteed even at low wind speeds and low temperature differences. For almost all locations in Germany, controlled natural ventilation can thus eliminate the cooling requirements in the office spaces studied without overheating in the summer. The developed sensor and time control systems are characterized by high indoor air quality and good thermal comfort. Thus, these systems are a contribution to promote controlled natural ventilation as a low-maintenance and technically reduced alternative to mechanical ventilation.:1 Einleitung 2 Natürliche Lüftung 3 Kontrollmöglichkeiten der natürlichen Lüftung 4 Entwicklung der Untersuchungsmodelle 5 Voruntersuchungen 6 Sensorsteuerung für den Basisraum 7 Zeitsteuerung für den Basisraum 8 Übertragung auf unterschiedliche Gebäuderandbedingungen 9 Diskussion und Empfehlungen 10 Zusammenfassung und Ausblick 11 Literatur 12 Abbildungsnachweis 13 Bezeichnungen 14 Anhang

Målet med detta projekt har varit att utveckla en monteringsvänlig och kostnadseffektiv ljuddiffuser, en komponent som inte ska påverka ljudnivån och luftflödet för mycket, tillskillnad från den befintliga lösning som idag används i 3nine AB:s oljedimavskiljare. Examensarbetet följer den produktutvecklingsprocess som redogörs i boken Produktutveckling – Konstruktion och design av Karl T. Ulrich och Steven D. Eppinger. Där arbetet har anpassats för tidsramen på 10 veckor och delats upp i fyra faser. Fas1 – Förstudie, Fas 2 – faktainsamling, Fas 3 – Genomförande och Fas 4 – Rapportering. Den lösning som används idag består av fem vikta bitar sträckmetall som har sytts ihop med ståltråd, ljuddiffusern tar lång tid att montera ihop och att montera ned i maskinen. De fem vikta bitarna sträckmetall har vassa kanter efter klippning som försvårar monteringen ytterligare. En ljuddiffuser har en kostnad på 100 kr/st att framställa. För denna lösning togs mätvärden i 3nine AB:s verkstad fram som agerar som referensmätvärden, monteringstid – 333 [s], ljudnivå – 68 [dB], luftflöde – 319 [m ³/h] och DFA – index (mätvärde för monteringsvänlighet) – 5,4 %. Där 100 % ses som optimal monteringsvänlighet och högre DFA-index leder till reducerade kostnader. Då luft strömmar genom maskinen så påverkar detta mätvärdena och möjlig design av ny prototyper, men strömningslära är kunskaper som vi saknar och detta analyser med avseende på detta avgränsades bort. Genom Idéutvecklingsprocesser som Brainstorming, 6-3-5 Brainwritning, Morfologiskmatris, Pughmatris, konceptskisser, Virtuella koncept (3D-CAD) och friformsframställning (3D-utskrivning av prototyp) så togs fem prototyper fram som sedan testades för monteringstid, ljudnivå, luftflöde och DFA-index. Dessa tester resulterade i att det var en prototyp som utmärkte sig med förbättrade resultat jämfört med referensmätvärdena av befintliga ljuddiffusern. Mätvärden för prototypen ”45° väggen”, monteringstid – 16 [s], ljudnivå – 65 [dB], luftflöde – 342 [m ³/h] och DFA – index (mätvärde för monteringsvänlighet) – 93 %. Risk – och FEM-analys genomfördes på prototypen för att identifiera svagheter i konstruktionen, lösningar på dessa rekommenderas i form av små förändringar som t.ex. rundningar vid hörn. Dessa mätvärden redogör att den framtagna lösningen är bättre än dagens lösning och rekommenderas att implementeras och vidareutvecklas av företaget / The aim of this project has been to improve the existing noise diffuser used currently today in the oil-separatingmachines developed by 3nine AB. By reducing noise levels, increasing the air flow, increasing the “ease of assembly” and making it more cost effective. The thesis follows the product development process described in the book “Product Development - Construction and Design” by Karl T. Ulrich and Steven D. Eppinger. The work was adapted for a 10-week timeframe and divided into four phases. Phase 1 - Pre-Study, Phase 2 – Information gathering, Phase 3 - Implementation and Phase 4 - Reporting. The solution used today consists of five folded pieces of stretch metal that have been sewn together with steel wire, the noise diffuser takes a long time to assemble and to fit into the machine. The five folded pieces of stretch metal have sharp edges after cutting, which further complicates the assembly. The production cost for each diffuser is 100 kronor. For the present solution, the measurement values taken at 3nine AB's workshop were set as reference values, assembly time - 333 [s], noise level - 68 [dB], airflow - 319 [m³ / h] and DFA-index (measurement value for ease of assembly) - 5.4%. DFA-index when 100% is seen as the optimal ease of assembly and a higher DFA-index leads to reduced costs. As air flows through the machine, this affects the measured values and possible design of new prototypes, but fluid mechanics is one knowledge we lacked and therefor analysis of this was not possible and delimited. Through Idea Development Processes such as Brainstorming, 6-3-5 Brainwriting, Morphological Matrix, Pugh matrix, Concept Sketches, Virtual Concepts (3D-CAD) and Rapid prototyping (3D-prototype printing), five prototypes were produced, then tested for assembly time, noise level, airflow and DFA -index. These tests resulted in a prototype that featured improved results compared to the reference values of the existing noise diffuser. Measurement values for prototype "45° wall" where assembly time - 16 [s], noise level - 65 [dB], airflow - 342 [m³ / h] and DFA index - 93%. Risk-analysis and FEA was carried out on the same prototype to identify weaknesses in the design. The solutions to these weaknesses are recommended in the form of small design changes such as rounded sharp corners. These measured values state that the solution developed is better than today's solution and is recommended to be implemented and further developed by the company.

This diploma thesis is focused on development and initial run of a measurement system whose aim is to measure photovoltaic panel efficiency. Experimental photovoltaic panel is installed outside the laboratory. Measurement system consists of the solar radiation measurement module (pyranometer), photovoltaic panel load module (panel power measurement) and panel climate measurement module. Data from measurement module is being captured via control computer for subsequent analysis of panel efficiency and climatic impacts on it.