The history of surgery is nearly as old as the human race. Control of wound infection has always been an essential part of any surgical procedure, and is still an important challenge in hospital operating rooms today. For patients undergoing surgery there is always a risk that they will develop some kind of postoperative complication. It is widely accepted that airborne bacteria reaching a surgical site are mainly staphylococci released from the skin flora of the surgical staff in the operating room and that even a small fraction of those particles can initiate a severe infection at the surgical site.  Wound infections not only impose a tremendous burden on healthcare resources but also pose a major threat to the patient. Hospital-acquired infection ranks amongst the leading causes of death within the surgical patient population. A broad knowledge and understanding of sources and transport mechanisms of infectious particles may provide valuable possibilities to control and minimize postoperative infections. This thesis contributes to finding solutions, through analysis of such mechanisms for a range of ventilation designs together with investigation of other factors that can influence spread of infection in hospitals, particularly in operating rooms. The aim of this work is to apply the techniques of computational fluid dynamics in order to provide better understanding of air distribution strategies that may contribute to infection control in operating room and ward environments of hospitals, so that levels of bacteria-carrying particles in the air can be reduced while thermal comfort and air quality are improved.  A range of airflow ventilation principles including fully mixed, laminar and hybrid strategies were studied. Airflow, particle and tracer gas simulations were performed to examine contaminant removal and air change effectiveness. A number of further influential parameters on the performance of airflow ventilation systems in operating rooms were examined and relevant measures for improvement were identified. It was found that airflow patterns within operating room environments ranged from laminar to transitional to turbulent flows. Regardless of ventilation system used, a combination of all airflow regimes under transient conditions could exist within the operating room area. This showed that applying a general model to map airflow field and contaminant distribution may result in substantial error and should be avoided. It was also shown that the amount of bacteria generated in an operating room could be minimized by reducing the number of personnel present. Infection-prone surgeries should be performed with as few personnel as possible. The initial source strength (amount of colony forming units that a person emits per unit time) of staff members can also be substantially reduced, by using clothing systems with high protective capacity. Results indicated that horizontal laminar airflow could be a good alternative to the frequently used vertical system. The horizontal airflow system is less sensitive to thermal plumes, easy to install and maintain, relatively cost-efficient and does not require modification of existing lighting systems. Above all, horizontal laminar airflow ventilation does not hinder surgeons who need to bend over the surgical site to get a good view of the operative field. The addition of a mobile ultra-clean exponential laminar airflow screen was also investigated as a complement to the main ventilation system in the operating room. It was concluded that this system could reduce the count of airborne particles carrying microorganisms if proper work practices were maintained by the surgical staff. A close collaboration and mutual understanding between ventilation experts and surgical staff would be a key factor in reducing infection rates. In addition, effective and frequent evaluation of bacteria levels for both new and existing ventilation systems would also be important. / Tidigt i mänsklighetens utveckling har kirurgin funnits med i bilden. Hantering av infektioner har genom tiderna varit en oundviklig del av alla kirurgiska ingrepp, och finns kvar ännu idag som en viktig utmaning i operationssalar på sjukhus. För patienter som genomgår kirurgi finns alltid en risk att de efter ingreppet utvecklar någon behandlingsrelaterad komplikation. Allmänt accepterat är att de luftburna bakterier som når operationsområdet huvudsakligen består av stafylokocker frigjorda från hudfloran av operationspersonalen i operationssalen, och att endast en liten del av dessa partiklar behövs för att initiera en allvarlig infektion i det behandlade området. Sårinfektioner innebär inte bara en enorm börda för hälso- och sjukvårdsresurser, utan utgör också en betydande risk för patienten. På sjukhus förvärvad infektion finns bland de främsta dödsorsakerna i kirurgiska patientgrupper.. En bred kunskap och förståelse av spridningsmekanismer och källor till infektionsspridande partiklar kan ge värdefulla möjligheter att kontrollera och minimera postoperativa infektioner. Denna avhandling bidrar till lösningar genom analys av en rad olika ventilationssystem tillsammans med undersökning av andra faktörer som kan påverka infektionsspridningen på sjukhus, främst i operationssalar. Syftet med arbetet är att med hjälp av CFD-teknik (Computational Fluid Dynamics) få bättre förståelse för olika luftspridningsmekanismers betydelse vid ventilation av operationssalar och vårdinrättningar på sjukhus, så att halten av bacteriebärande partiklar i luften kan minskas samtidigt som termisk komfort och luftkvalité förbättras.  Flera luftflödesprinciper för ventilation inklusive omblandade strömning, riktad (laminär) strömning och hybridstrategier har studerats. Simuleringar av luft-, partikel- och spårgasflöden gjordes för alla fallstudier för att undersöka partikelevakuering och luftomsättning i rummet. Flera viktiga parametrar som påverkar detta undersöktes och relevanta förbättringar  föreslås i samarbete med industrin. Av resultaten framgår att mängden genererade bakterier i en operationssal  kan begränsas genom att minska antalet personer i operationsteamet. Infektionsbenägna operationer skall utföras med så lite personal som möjligt. Den initiala källstyrkan (mängden kolonibildande enheter som en person avger per tidsenhet) från operationsteamet kan avsevärt minskas om högskyddande kläder används. Av resultaten framgår också att ett horisontellt (laminärt) luftflöde kan vara ett bra alternativ till det ofta använda vertikala luftflödet. Ett horisontellt luftflöde är mindre känsligt för termisk påverkan från omgivningen, enkelt att installera och underhålla, relativt kostnadseffektivt och kräver vanligen ingen förändring av befintlig belysningsarmatur. Framför allt begränsar inte denna ventilationsprincip kirurgernas rörelsemönster. De kan luta kroppen över operationsområdet utan att hindra luftflödet. En flyttbar flexibel skärm för horisontell spridning av ultraren ventilationsluft i tillägg till ordinarie ventilation undersöktes också. Man fann att denna typ av tilläggsventilation kan minska antalet luftburna partiklar som bär mikroorganismer om operationspersonalen följer en strikt arbetsordning. Bra samarbete och förståelse mellan ventilationsexperter och operationsteamet på sjukhuset är nyckeln till att få ner infektionsfrekvensen. Det är också viktigt med effektiva och frekventa utvarderingar av bakteriehalten i luften, för såväl nya  som befintliga ventilationssystem. / <p>QC 20160129</p>

The project examines the possibilities to develop a local and sustainable model for food production in Uppsala with focus on diet, farming methods and different types of greenhouse installations. With the simulation software VIP energy 3.1.1 the energy balance and temperature development of greenhouses of different materials were calculated for different operating cases. The results were also compared when the greenhouse was installed stand-alone or integrated to the wall of a small standard or passive house. With a starch based diet and biological farming methods research suggests it is possible to produce food efficiently without compromising the environment or our health. The yearly food needs for a family of four that follows the suggested diet was estimated to 4362 kg and the outdoor land required to produce it was calculated to 4676 m2 through organic yield statistics. The area could however be reduced to 2813 m2 if the only starch staple in production was potatoes. The tender growing season in a greenhouse constructed with a covering of 5 mm glass or 5-16Ar-5 mm was calculated to 85 and 148 days respectively. The energy use required for year round production of mushrooms in the respective greenhouses was calculated to 53 or 16 kWh/m2,year. Half hardy plants required 399 or 173 kWh/m2,year and tender plants 953 or 358 kWh/m2,year. When the greenhouses were connected to the wall of a small house the heating demand could be reduced by up to 22 % depending on the operating case.

No description available.

No description available.

No description available.

Diese Diplomarbeit beschäftigt sich mit der geometrischen Auslegung und Regelung einer vollaktuierten Drohne, die als fliegende Arbeitsplattform für einen Manipulator dienen soll. Dabei werden ausgehend von der geometrischen Beschreibung einer allgemeinen, symmetrischen Drohne mit sechs Rotoren Methoden entwickelt, die den anforderungsbezogenen Entwurf der Geometrie einer vollaktuierten Drohne ermöglichen. Darüber hinaus werden prinzipielle Einflussmechanismen einzelner Geometrieparameter auf die durch die Drohne erzeugbaren Kräfte und Momente aufgezeigt. Zur Charakterisierung des Raums aller erzeugbaren Lasten wird dieser auf sogenannte Stützvektoren reduziert. Als Stützvektoren dienen dabei die für den Schwebeflug nötige Schubkraft, die garantierte Mindestkraft in horizontaler Richtung und das garantierte Mindestmoment um eine beliebige Achse, zu deren Berechnung zusätzlich analytische Formeln hergeleitet werden. Aufbauend auf die Beschreibung durch Stützvektoren wird die Formuliernung von Metriken vorgestellt, die die Bewertung einer Drohnengeometrie durch eine einzige skalare Maßzahl ermöglichen, wodurch die je nach Anwendung optimale Drohnengeometrie ermittelt werden kann. Zur Regelung des Systems aus Drohne und Manipulator wurde ein Regelungskonzept entwickelt, welches durch eine Entkopplung der Bewegungsgleichungen eine virtuelle Verschiebung des Schwerpunkts in das Drohnenzentrum realisiert und so eine präzise Regelung unabhängig von der tatsächlichen Schwerpunktlage ermöglicht. / This thesis’ subject is the geometrical design and control of a fully actuated drone, intended to be used as a flying operating-platform for a manipulator. Starting with the general geometrical description of a symmetric drone with six rotors, methods for the application specific design of a fully actuated drone are developed. Furthermore general influencing principles of geometric parameters on the forces and torques that can be generated by the drone, are pointed out. To characterize the drone's wrench-space, it is reduced to so called support vectors, which are given by the hovering thrust, the minimum guaranteed force in a horizontal direction and the minimum guaranteed torque in any direction. Additionally, analytic formulas are derived for the mentioned support vectors. Based on the description by the support vectors, a formulation of metrics is introduced, to enable the assessment of a specific drone geometry by a single scalar measure, to determine the ideal drone geometry for a specific application. Targeting the issue of controlling the flight system, consisting of the drone and the manipulator, a concept is developed that realizes a virtual dissplacement of the center of mass by decoupling the equations of motion and therby facilitates a precise control, independent of the actual location of the system's center of mass.

Detta arbete har utförts hos Varberg Energi AB och syftat till att presentera olika koncept som alternativ till konventionella 130 kV luftisolerade fördelningsstationer. Arbetet är tänkt att kunna vara en del i en uppdragsbeskrivning för en kommande ombyggnation. De alternativ som står tillbuds bygger ofta på att någon eller flera komponenter innehåller svavelhexafluorid, SF6, vilken har en stor negativ påverkan på växthuseffekten om den släpps ut i atmosfären. De alternativ av komponenter, exempelvis brytare, som inte innehåller SF6 är få och väsentligt mycket dyrare. Dock är fortfarande konceptlösningar som använder sig av luft som isolationsmedium till komponenter som inte är brytare, frånskiljare eller dylikt de billigaste.  Alternativen som framkommit i denna rapport och studerats närmare är ABB:s Urban-koncept, GIS med SF6 och Siemens Blue GIS med renad luft och vakuumbrytare. Fokus har varit lösningarnas beskaffenhet gällande säkerhet för tredje man, enkelhet i underhåll, klimatpåverkan och tillförlitlighet. Önskvärt är en helhetslösning där underhåll eller reparationer kan utföras i de olika facken i 130 kV-stationen utan att det påverkar driften och orsakar ett avbrott. Att finna en lösning som inte kräver SF6-gas i någon del av fördelningsstationen ger många lättnader i regelverk, mindre övervakning och kostnader förknippade med denna. En balansgång behöver göras mellan ekonomiska intressen, miljöpåverkan, inspektionsintervall, felavhjälpning och eventuella framtida miljökrav för högspänningsanläggningar. Det förstärkta sabotageskyddet som en byggnad ger har varit en klar fördel som lyfts fram hos de besökta anläggningarna. Vid val av konceptlösning kan storleken hos och kompetensen inom den egna organisationen vara en faktor att ta hänsyn till. Även utformning och val av lösning för tidigare och framtida stationer kan behöva tas hänsyn till.

Denna rapport redogör framtagningen av en beräkningsmodell för slagtider av pneumatiska cylindrar och manöverdon. Slagtiderna för ett manöverdon kan bestämmas genom experimentella tester. För att underlätta och minska tiden som krävs i samband med testerna skapas en beräkningsmodell som presenterar teoretiska värden för slagtiderna. Denna beräkningsmodell stämmer kvalitativt överens med de experimentella tester som också genomförs i detta arbete. Testerna genomförs först på en enkel pneumatisk cylinder vilket bidrar till kunskaper om slagkarakteristik och slagtider. Denna kunskap är till hjälp för utveckling av beräkningsmodellen. Under testerna mäts bland annat slagtid, kammartryck och kolvens förflyttning vid en mängd olika driftförhållanden. Testerna visar att en av de mest kritiska parametrarna för beräkningsmodellen är C-värdet, en parameter som beskriver flödeskarakteristiken för pneumatiska komponenter. För att få beräkningsmodellen att fungera väl behöver ett så korrekt C-värde som möjligt användas. Beräkningsmetodiken består i stora drag av samband för fyllning och tömning av pneumatiska volymer samt tryckförändringar i cylinderkamrarna vid kompression och expansion. Med en kombination av dessa ekvationer är det möjligt att beräkna slagtiden. Eftersom beräkningsmodellen vill hållas relativt enkel görs ett antal antaganden om systemets parametrar. Dessa antaganden utvärderas efter deras påverkan på slagtiden. Validering mot experimentella resultat visar att beräkningsmodellen generellt fungerar bättre vid höga matningstryck och kritiska flöden. När matningstrycket är lågt och underkritiska flöden erhålls påverkas slagtiden av många fler parametrar, vilket gör att beräkningsmodellen får något sämre precision. Detta resultat är inte helt oväntat eftersom sambandet för kritiskt flöde är relativt enkelt. / This thesis work describes the development of a calculation model for stroke times of pneumatic cylinders and actuators. The stroke time of an actuator can be determined by experimental tests. To facilitate and reduce the time required in connection with the tests, a calculation model is created which presents theoretical values of the stroke time. This calculation model is qualitatively consistent with the experimental tests carried out in this work. The tests are first carried out on a simple pneumatic cylinder, which contributes to knowledge of stroke characteristics and stroke times. This knowledge is helpful for the development of the calculation model. During the tests the stroke time, chamber pressure and piston movement are measured in a variety of operating conditions. The tests show that one of the most critical parameters for the calculation model is the C value, a parameter that describes the flow characteristics of pneumatic components. To make the calculation model reliable, a reasonable C value need to be used. The calculation method consists largely of equations for filling and emptying of pneumatic volumes as well as pressure changes in the cylinder chambers during compression and expansion. With a combination of these equations it is possible to calculate the stroke time. Since the calculation model wants to be kept relatively simple, several assumptions are made about parameters in the system. These assumptions are evaluated according to their potential and impact on the stroke time. Validation experiments show that the calculation model generally works better at high supply pressures and critical flows. When the supply pressure is low and subcritical flow are obtained, the stroke time is affected by many more parameters, which lower the precision of the calculation model. This result is not entirely unexpected since the critical flow equations are relatively simple.

Purpose: The aim of this study is to present the economic, environmental impact, and energy saving benefits of replacing an electric boiler to a bedrock heat pump or district heating. Furthermore, the impact of additional insulation will also be presented. Method: The technical, environmental, and economical aspects of the various heat sources in this study are gathered through websites and reports from agencies, industry organisations and corporations. A case study on a family house built in 1971, heated with a combination of electric boiler and air-to-air heat pump has been made. The study investigates the impact of replacing the existing heat sources with newer and better alternatives along with additional insulation. Results: The results present the energy demand for active heating, economic analysis, environmental impact, and the impact of additional insulation. Moreover, a comparison between the heat sources and the additional insulation is presented to show the difference between them. The case study objects demand for active heating includes passive heating, heat losses through the building envelope, heat losses due to ventilation. With all these factors combined, the family house has an annual active heating demand of 11 700 kWh. The energy consumption of the electric boiler combined with air-to-air heat pump (COP 4) have an annual consumption of 7 500 kWh. The required energy from the district heating goes up to 11 700 kWh and the bedrock heat pump (COP 3) have the lowest energy consumption of 3 900 kWh. However, the amount of electricity needed is 400 kWh for district heating compared to the other alternatives that require 7 500 kWh and 3 900 kWh. For the economic aspects, the installation and operating costs for the electric boiler combined with the air-to-air heat pump, district heating and the bedrock heat pump are concluded. This shows that, on one hand the bedrock heat pump is the most expensive heat source to install but on the other hand, the cheapest to operate. Furthermore, this study compares the emissions of carbon dioxide equivalents from the production of district heating and electric energy. Due to the clean electric energy in Sweden, district heating has the highest negative impact on the greenhouse effect as it uses energy resources that have high emission of carbon dioxide equivalents. The environmental impact of the electric boiler, air-to-air heat pump and the bedrock heat pump vary depending on the energy source used to generate electricity and can in the worst case be higher than for district heating. New values with the additional insulation suggest that the improved building envelope will have a positive impact on the operation costs, energy saving and emissions. As an example, the demand for active heating can be reduced with up to 30%. Conclusions: The conclusion is that the comparison of heat sources contains many uncertain variables. Consequently, the result of this study does most likely not apply directly to other study objects. The results may vary if, for example, the geographical location or electricity agreement is changed.

Diese Diplomarbeit beschäftigt sich mit der geometrischen Auslegung und Regelung einer vollaktuierten Drohne, die als fliegende Arbeitsplattform für einen Manipulator dienen soll. Dabei werden ausgehend von der geometrischen Beschreibung einer allgemeinen, symmetrischen Drohne mit sechs Rotoren Methoden entwickelt, die den anforderungsbezogenen Entwurf der Geometrie einer vollaktuierten Drohne ermöglichen. Darüber hinaus werden prinzipielle Einflussmechanismen einzelner Geometrieparameter auf die durch die Drohne erzeugbaren Kräfte und Momente aufgezeigt. Zur Charakterisierung des Raums aller erzeugbaren Lasten wird dieser auf sogenannte Stützvektoren reduziert. Als Stützvektoren dienen dabei die für den Schwebeflug nötige Schubkraft, die garantierte Mindestkraft in horizontaler Richtung und das garantierte Mindestmoment um eine beliebige Achse, zu deren Berechnung zusätzlich analytische Formeln hergeleitet werden. Aufbauend auf die Beschreibung durch Stützvektoren wird die Formuliernung von Metriken vorgestellt, die die Bewertung einer Drohnengeometrie durch eine einzige skalare Maßzahl ermöglichen, wodurch die je nach Anwendung optimale Drohnengeometrie ermittelt werden kann. Zur Regelung des Systems aus Drohne und Manipulator wurde ein Regelungskonzept entwickelt, welches durch eine Entkopplung der Bewegungsgleichungen eine virtuelle Verschiebung des Schwerpunkts in das Drohnenzentrum realisiert und so eine präzise Regelung unabhängig von der tatsächlichen Schwerpunktlage ermöglicht. / This thesis’ subject is the geometrical design and control of a fully actuated drone, intended to be used as a flying operating-platform for a manipulator. Starting with the general geometrical description of a symmetric drone with six rotors, methods for the application specific design of a fully actuated drone are developed. Furthermore general influencing principles of geometric parameters on the forces and torques that can be generated by the drone, are pointed out. To characterize the drone's wrench-space, it is reduced to so called support vectors, which are given by the hovering thrust, the minimum guaranteed force in a horizontal direction and the minimum guaranteed torque in any direction. Additionally, analytic formulas are derived for the mentioned support vectors. Based on the description by the support vectors, a formulation of metrics is introduced, to enable the assessment of a specific drone geometry by a single scalar measure, to determine the ideal drone geometry for a specific application. Targeting the issue of controlling the flight system, consisting of the drone and the manipulator, a concept is developed that realizes a virtual dissplacement of the center of mass by decoupling the equations of motion and therby facilitates a precise control, independent of the actual location of the system's center of mass.