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Development of a low pressure syringe pump for detecting cannabinoids through liquid chromatography
(2022)
The following thesis covers the miniaturization and characterization of a pneumatic syringe pump, which is used for applications in low-pressure liquid chromatography. For this purpose, the components of the prototype are dealt with in the first section. These include the membrane pump and the cylinder for pressure and force generation, the syringe used for sample preparation and the construction of the test column. Furthermore, the pressure preparation on the cylinder, the friction losses of the syringe and then the behavior of the syringe in various application scenarios are considered. In the second section, the focus is on the different behaviors when using water and ethanol as a solvent. Tests in normal applications, as well as with air pockets or leaking seals, show the different behavior and the resulting deviations in the test pressure of the column. In addition, the maximum forces that can be applied to the syringe are worked out in several tests and the different maximum pressures, which depend on the solvent contained, are evaluated. These different maximum pressures, which are due to the different sealing behavior in connection with the surface tension of the liquid, will be discussed in conclusion. An outlook follows, up to which test pressures the system can be used and how these can be achieved.
Insignien der Macht
(2022)
Die Coronavirus Pandemie hatte einen tiefgreifenden Einfluss auf die Art und Weise wie Staats- und Regierungschefs weltweit digitale Netzwerke für politische Kommunikation nutzen. Während PolitikerInnen über soziale Netzwerke vermehrt versuchten ihre WählerInnen zu erreichen, suchten auch NutzerInnen vermehrt auf Kanälen politischer AkteurInnen nach aktuellen Informationen zum Coronavirus. Die Pandemie hat gezeigt, dass die visuelle Kommunikation führender politischer AkteurInnen auf Social Media an Bedeutung gewinnt und als zunehmend zentrale Ressource politischen Handelns kritisch hinterfragt werden sollte. In digitalen Öffentlichkeiten ändern sich zunehmend Rahmenbedingungen visueller politischer Kommunikation. Durch Soziale Netzwerke erhalten PolitikerInnen die Möglichkeit einer ungefilterten Kommunikation mit ihren Wählergruppen. Aus Überlegungen über den Prozesswandel der politischen Kommunikation, stellt sich die Frage wie visuelle politische Kommunikation auf Social Media durch empirische Forschung und visuelle Analysen in ihren Inszenierungsstrategien dekodiert werden kann. Im Rahmen des Forschungs- und Designprojektes Insignien der Macht: Die Entschlüsselung visueller politischer Kommunikation im Zeitalter Visueller Politik soll auf Basis von Visual Literacy und der Bildpädagogik nach Otto Neurath eine visuelle Sammlung erstellt werden, die als Hilfsmittel zur Entschlüsselung inszenierter Bildmaterialien auf Social Media einen Beitrag zur kritischen Betrachtung von Bildern im Zeitalter Visueller Politik durch eine designpraktische Übersetzungsleistung der Forschungserkenntnisse leisten soll.
Diese Arbeit beschäftigt sich mit dem methodischen Vorgehen für die Entwicklung von interaktiven Systemen und Benutzerschnittstellen. Dabei wird auf den Ansatz des menschzentrierten Designs nach der Norm DIN EN ISO 9241-210 und den Zertifizierungen des Berufsverbands User Experience Quality Board eingegangen und dessen Erlernbarkeit und Anwendbarkeit auf den Praxisalltag untersucht. Im Zuge dieser Arbeit wurde ein interaktives System konzipiert, das Interessierten mit einem Grundverständnis des menschzentrierten und methodischen Designprozesses dabei assistiert, praxisorientiert einen Designprozess zu planen, vorzubereiten, durchzuführen und auszuwerten. Auf Basis von Daten oder Eingaben durch die Benutzenden, schlägt die Software auf die individuelle Situation zugeschnittene Methoden vor.
Ein weit verbreitetes Problem von Heizungs-, Lüftungs- und Kühlungsanlagen (HLK-Anlagen) ist das Schwingungsverhalten der Regelung. Dieses führt zu unerwünschten Taktzyklen und damit zu erhöhtem Energieverbrauch, sowie zu verringerter Lebensdauer der Anlagenkomponenten. Deshalb besteht ein wirtschaftliches und ökologisches Interesse an der Vermeidung des Schwingungsverhaltens. Zum Auffinden von Fehlern, sowie deren Ursachenanalyse, steht in der Literatur ein weites Spektrum an möglichen Werkzeugen zur Fehlerdetektion und -diagnose (FDD) zur Verfügung. Klassische FDD-Werkzeuge für den Bereich von HLK-Anlagen basieren auf umfangreichem Domänenwissen zur Bestimmung der Ursache-Wirkungs-Beziehung von Fehlertypen, wie zum Beispiel Schwingungen. Deren Anwendung im HLK-Bereich ist deshalb mit zeitaufwändigen Analysen durch Fachpersonal verbunden, was hohe Kosten zur Folge hat.
Im Zuge dieser Masterarbeit wird ein FDD-Werkzeug für den Fehlertyp Schwingungen entwickelt, welches den hohen Zeitaufwand der Ursachenanalyse des Schwingens von HLK-Anlagen verringert. Durch die Anwendung von Methoden des maschinellen Lernens werden potenzielle Ursachen lokalisiert. Außerdem wird gezeigt, wie mit Hilfe des maschinellen Lernens eine Abschätzung über Gegenmaßnahmen zur Behebung der Schwingungsursachen getroffen werden kann.
Die Herausforderung in der Umsetzung des FDD-Werkzeugs liegt dabei in der Auswahl der Methoden für die Implementierung des datenbasierten Modells. Zur Umsetzung werden Daten einer HLK-Anlage eines Gewerbebetriebs am Standort Vorarlberg verwendet. Das entwickelte FDD-Werkzeug dient der fortlaufenden Auswertung von Schwingungen und der Optimierung bestehender Anlagen. Schlussendlich soll damit der Erhöhung der Energieeffizienz und der Erhöhung der Lebensdauer der Komponenten von HLK-Anlagen beigetragen werden.
The ability of water to form cage-like structures and capture gas molecules under high pressure and low temperatures lead to problems in gas pipelines, especially in the mid-20th century. Also, there is an enormous amount of this so-called gas hydrate, captured in deep sea sediments or in terrestrial permafrost soils in which they reserve a possible degradable energy resource. On the other hand, they also maintain a high risk to enhance the ongoing climate change. At the same time, through their high energy storage ability, gas hydrates exhibit a high potential for industrial applications like alternative energy storage, carbon capture technologies or cleaning of exhaust emissions through separation and storage. But through their complex kinetics and ongoing dynamics through induction, synthesis and dissociation, the usage of hydrates is still far away from relevant industrial application. To make the potential capable there is still a huge amount of basic research necessary: Specially to shorten the induction time. An earlier thesis at FH-Vorarlberg exposed a potential method to shorten the induction time through a stirred reactor with an extremely high stirring rate without the usage of promotors. Therefore, this thesis is dedicated to expose the possible reasons for the witnessed effect through high stirring rates (>10000 rpm) at different pressure and tempera-ture conditions. The goal is to show possible physical effects to shorten the induction time of hy-drate synthesis. Therefore, a stirred reactor is used in which the possible effects should be investi-gated through the research with CO2 hydrates. In the research, there will be a closer look on phe-nomena like cavitation, increasing the phase interface through stirring or pressure fluctuations. The results of this thesis show an interesting connection between pressure, stirring rate and increased phase interface. Furthermore, there are also some exposed significances between stirring under spe-cial conditions which were exposed through statistical analyses. The results show that stirring could possibly be a new driving force when executed under the right conditions.
In den vergangenen Jahren hat die digitale Transformation Abläufe, Handlungen und Entscheidungen von vielen Personen enorm verändert. In der Privatwirtschaft werden die Arbeits-weisen bereits überwiegend digital abgewickelt. Auch das Privatleben wird von immer mehr digitalen Formen geprägt. Im öffentlichen Sektor hingegen sind zwar Entwicklungen zu erkennen, der Wandel ist aber noch nicht so weit fortgeschritten wie sonst gesellschaftlich zu er-kennen ist. Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, die Kernaussagen der digitalen Transformation in der öffentlichen Verwaltung aufzuzeigen und den Status Quo darzulegen. Dabei wurden die Herausforderungen genau analysiert und daraus resultierend entsprechende Handlungsempfehlungen definiert. Für die bessere Nachvollziehbarkeit wurde das Projekt „Digitales Bauverfahren“ des Vorarlberger Gemeindeverbands als Praxisbeispiel einbezogen. Daraus wurden weitere Handlungsempfehlungen entwickelt. Diese Ergebnisse können für zu-künftige Entwicklungen in der Verwaltung herangezogen werden. Sie verstehen sich auch als Beitrag für die Forschung, die damit weiter ausgeweitet wird.
Der Klimawandel und dessen Folgen sind weltweit spürbar. Zunehmende Extremwetterereignisse, das Abschmelzen von Eis und Gletscher sowie Überschwemmungen sind nur ein paar Beispiele der verheerenden Folgen. Grund für diese Auswirkungen sind die steigenden Treibhausgasemissionen, die großteils anthropogen, also durch den Menschen, verursacht wer-den. Die Bauindustrie ist für einen erheblichen Teil dieser Emissionen verantwortlich. Da die Emissionen über den gesamten Lebenszyklus eines Gebäudes hinweg anfallen, ist eine ganzheitliche Betrachtungsweise, wie sie die Ökobilanz vorsieht, anzustellen. Die Erstellung und Optimierung einer Ökobilanz für ein bestehendes Wohngebäude in Wolfurt, das von der Firma i+R Wohnbau GmbH im Jahr 2020 erbaut wurde, sind in dieser Masterarbeit zentral. Diese Masterarbeit zielt darauf ab, die Ökobilanz von Haus A der Wohnanlage in Wolfurt zu beurteilen und herauszufinden, welche Auswirkungen bzw. Reduktionen der CO2-Emissionen sich durch verschiedene Veränderungen am Gebäude erzielen lassen. Um die Ökobilanz in Bezug auf die CO2-Emissionen zu optimieren, werden verschiedene Gebäudekomponenten des Wohngebäudes getauscht. Die Ökobilanz wird mit dem Online-Tool „eco2soft“ erstellt. Das Tool ist speziell für die Erstellung von Ökobilanzen von Gebäuden geeignet und greift auf die Kennwerte von Baumaterialien und -komponenten aus der Datenbank „baubook“ zurück.
Mit dem Tausch von drei Gebäudekomponenten wird eine Reduktion des Treibhauspotentials des Gebäudes um 10,8% erzielt. Die Ergebnisse geben einen Einblick in das Potential der Ökobilanzierung im Gebäudesektor und zeigen klar, dass dadurch klimarelevante Verbesserungen erreicht werden können.
Einbindung von schneebedingten Erzeugungsverlusten einer Photovoltaikanlage in die Gebäudesimulation
(2022)
Aufgrund des globalen Photovoltaikeinsatzes, der mit einer starken Skalenökonomie der Technologie einhergeht, müssen auch regionale Wetterphänomene in Erzeugungsprognosen aufgenommen werden. Ein solches Wetterphänomen ist der Schneefall, der in höheren Breitengraden und Höhenlagen einen zentralen Einfluss auf den Ertrag der Anlagen hat. Aktuelle Vorhersagen durch Simulationssoftware berücksichtigen den Einfluss einer potentiellen Schneebedeckung meist nicht ausreichend oder gar nicht und die Solarerträge in den Wintermonaten werden deutlich überschätzt. Verbesserungen der Vorhersagen sind für die wirtschaftliche und betriebliche Einschätzung von Neuinstallationen wichtig. Prognoseverbesserungen in der kalten Jahreszeit sind insbesondere für die Planung von Projekten, bei denen das Heizsystem von solaren Gewinnen abhängt, notwendig. Darüber hinaus ist es wünschenswert, dass eine Prognose der schneebedingten Verluste direkt in die Planung und Modellierung von Neubauten einfließen kann. Der folgende Text befasst sich daher mit einer beispielhaften Modellierung von schneebedingten Erzeugungsverlusten einer Photovoltaikanlage. Das Modell wird dabei in bestehende Gebäudesimulationssoftware integriert. Dazu werden historische sowie empirisch gewonnene meteorologische Daten verwendet. Die genutzten Methoden umfassen zum einen überwachtes, maschinelles Lernen für die Prognose der Schneehöhen auf der Anlage und zum anderen einen physikalischen Ansatz, der die solare Durchdringung der Schneedecke abbilden soll. Die Arbeit dient als Impuls für eine zukünftige, unkomplizierte Berücksichtigung von schneebedingten Erzeugungsverlusten bei Photovoltaikanlagen in Gebäudesimulationssoftware.
Die Integration regenerativer und innovativer Energiespeichertechnologien in der Gebäudetechnik ist ein zentraler Bestandteil der Strategie, um die globalen Ziele der Energiewende zu erreichen. Um die Energieeffizienz von Gebäuden zu verbessern, stellen geothermische Energiequellen sowie Erdspeichersysteme in Kombination mit Wärmepumpen und Kältemaschinen eine sehr effiziente Technologie dar. Da bei der Oberflächennahen Geothermie in Abhängigkeit des Standorts eine gemittelte Erdreichtemperatur von 10 °C bereitgestellt wird, kann vorallem bei Niedertemperatursystemen durch die Verwendung von Wärmepumpen eine hohe Jahresarbeitszahl erreicht werden. Wird ein Gebäude zusätzlich noch gekühlt, kann durch die Regeneration des Erdspeichersystems zudem der Effekt der saisonalen Energiespeicherung ausgenutzt werden.
Im Rahmen dieser Arbeit werden drei unterschiedlichen Erdspeichersysteme für ein bestehendes Gebäude mit der Simulationssoftware Ida Ice simuliert. Die in dieser Arbeit verwendeten Erdspeichersysteme sind: Erdwärmesonden, Energiepfähle und Bodenabsorber. Die Speichersysteme werden mit einer Wärmepumpe und Kältemaschine für die Energiebereitstellung und der entsprechenden Regelungstechnik kombiniert. Neben einer energetischen Betrachtungsweise wird zusätzlich eine Wirtschaftlichkeitsberechnung durchgeführt, um die ökonomische Bewertung bei allen Energiespeichersystem mit zu berücksichtigen.
Die Ergebnisse zeigen, dass die Bewertung der Energiespeichersysteme von vielen Dimensionierungsparametern abhängig sind und jedes System seine Vor- und Nachteile aufweist. Über einen kurzfristigen Zeitraum von zwei Jahren kann durch die Erdwärmesonden die höchste Vorlauftemperatur und dadurch die beste Jahresarbeitszahl erreicht werden. Langzeitsimulationen zeigen jedoch, dass ohne genügend Regenration das Erdreich bei der Erdwärmesondenvariante auskühlt, weshalb in einer zusätzlichen Variante die Regeneration der Erdwärmesonden durch das Verwenden einer Solarthermieanlage simuliert wird. Das Auskühlen des Erdreichs kann bei den Energiepfählen durch die natürlichen Speichereffekte, die aus der Koppelung des Gebäudefundaments mit den Energiepfählen resultieren, vermieden werden, wodurch die Energiepfahlvariante über einen Zeitraum von mehreren Jahren und ohne Regeneration die effizienteste Variante ist. Die Bodenabsorbervariante kann durch die limitierende Dimensionierung aufgrund der Gebäudefundamentoberfläche den Wärmebedarf des Gebäudes nicht decken, wodurch die Heizelemente beim Pufferspeicher aktiviert werden müssen, was zu einer schlechteren Jahresarbeitszahl führt. Auch im Vergleich zu der bestehenden Luftwärmepumpen-Referenzanlage weist die Bodenabsorbervariante einer geringere Jahresarbeitszahl auf, wodurch die Variante als die am wenigste effizienteste bewertet wird. Bei der Wirtschaftlichkeitsberechnung ist die Erdwärmesondenvariante aufgrund der hohen Investitionskosten die teuerste Variante und der Bodenabsorber die günstigste. Eine Sensitivitätsanalyse zeigt jedoch, dass bei einer Energiepreissteigerung die Bodenabsorber aufgrund der Aktivierung der Heizelemente beim Pufferspeicher in Richtung teuerste Variante tendiert.
Personalkennzahlen und der praktische Nutzen für das Human Ressource Management in Großbetrieben
(2022)
Qualitativ hochwertige und erfolgreiche Personalarbeit zeichnet sich dadurch aus, dass Mitar-beitende nicht als Kostenfaktor betrachtet werden, sondern als die wichtigste Ressource, die ein Unternehmen besitzt. Personalcontrolling mit Hilfe von Kennzahlen stellt dabei nicht wie oft vermutet eine Kontrolle dar, vielmehr ist es ein Gestalten und Steuern der Personalarbeit bezogen auf die Mitarbeitenden und der Prozesse des Human Ressource Management. Durch fundierte, begründet ausgewählte Personalkennzahlen wird das Bauchgefühl der Füh-rungskräfte mit Fakten belegt und bildet eine Unterstützung in der Entscheidungsfindung der Personalverantwortlichen. Dies gewinnt besonders in einer volatilen Marktsituation immer mehr an Bedeutung. Es scheint nach wie vor der Fall zu sein, dass diese Fachdisziplin des Unternehmenscontrollings bei den Vorarlberger Großbetrieben jedoch in den Kinderschuhen steckt. Ziel dieser Masterarbeit ist es daher, den Stellenwert von Personalkennzahlen und deren Nutzen für die Vorarlberger Großbetriebe aufzuzeigen. Dafür werden die theoretischen Grundlagen von Personalkennzahlen und deren Einteilung auf Basis der Kernprozesse des Personalressorts aufbereitet. Es werden auch Grenzen und weiterführende Möglichkeiten von Personalkennzahlen hinterfragt. Im Rahmen von neun Experteninterviews mit Personalver-antwortlichen konnte die Wichtigkeit einer aktiven Personalarbeit mit Hilfe von Kennzahlen, wie sie in der Literatur beschrieben wird, bestätigt werden. Als zentraler Nutzen von Perso-nalkennzahlen wird angesehen, dass sie Transparenz schaffen und den Blickwinkel der Ver-antwortlichen objektivieren und erweitern. Personalkennzahlen bieten somit eine Chance, die Mitarbeitenden möglichst zielgerichtet zu führen und Veränderungen rechtzeitig zu erkennen und falls möglich zu steuern.