GEMINI Grundlagen: Bauform

Das Logo des GEMINI Projektes. Gemini kommt aus dem Lateinischen und heißt doppelt oder Zwilling. Hier doppelter Nutzen

Einige werden nach diesem Lastenheft "unmöglich" sagen. Doch allein die Möglichkeit, ein solches Lastenheft aus dem nächsten Jahrhundert realistisch zu schreiben, ist ein sehr günstiger Umstand.

Bei den meisten neuen Entwicklungen sind solche langfristigen Vorhersagen jenseits der kühnsten Phantasie der Zukunftsforscher. In den 50er Jahren sagte ein Hersteller von Computern voraus, es gäbe langfristig einen Weltmarkt für maximal 100 solcher Geräte. Inzwischen ist jeder millionenfach verkaufte Spielcomputer für 300.--DM leistungsfähiger als eine Anlage aus den 50er Jahren. Hier war es offensichtlich unmöglich, eine konkrete Aussage über die Zukunft zu treffen.

Das Potential an Bedarf und technischem Fortschritt auf diesem Gebiet waren völlig unbekannt. Wo das Potential für Bedarf und technischen Fortschritt unbekannt sind, kann keine Prognose gemacht werden. Umgekehrt - wo das Potential für Bedarf und technischen Fortschritt bekannt sind - kann eine Prognose erstellt werden.

Die Möglichkeit zur Prognose ist bereits der erste Schritt zur Verwirklichung. Doch wie kann man an die Planungsarbeit herangehen? Heutige Häuser sind zu weit von den Forderungen entfernt, als dass eine schrittweise Weiterentwicklung sinnvoll erscheint. Alles vergessen und von Grund auf neu entwickeln heißt daher die Strategie für die Planung.

Nachdem alles vergessen wurde, wird als erstes ein vernünftiger Grundriss benötigt...

Bauformen: Oberfläche und Inhalt
	Ein Körper mit einem bestimmten Volumen gibt abhängig von seiner Oberfläche unterschiedlich viel Wärme ab.

Bauform: Super-Iglu
	Da ich aber wegen meines großen Bedarfs an Regalen Probleme mit den schiefen Wänden eines Iglus habe, kommt nur die nächst schlechtere Lösung in Frage: Der Zylinder.

Iglu Siedlung
	Super-Iglu-Siedlungsstruktur: Kriterium ist ganzjährige Besonnung der Südfassade über mindestens 6 Stunden täglich. Die erforderliche Grundstücksfläche ist nicht größer als 390 m²

Zylinder gegen Würfel
	.In der Rangfolge möglicher Formen kommt nach dem Zylinder ein quadratischer Grundriss. Bei gleicher Innenfläche benötigt aber ein Quadrat um 14.4% mehr Außenwände.

Quadrat und Würfel
	Das Quadrat als güngstigste Form mit rechten Winkeln. Doch was tun mit dem Material für die eingesparten Außenwände bei einem Zyllinder?

Vom Quadrat zum Rechteck
	14.4% mehr Außenwände vom Quadrat zu diesem Rechteck

Isolation und Bauform
	Isoliermaterial kostet Geld und Energie in der Herstellung. Es ist daher nicht unbegrenzt einzusetzen. Die Bauform hat einen entscheidenden Einfluss auf die Menge des benötigten Isoliermaterials.

Wärmeverlust und Bauform
	In diesem Beispiel war die Menge an Isoliermaterial konstant und der Wärmeverlust wird errechnet. Man kann diesen Vergleich auch in der anderen Richtung durchführen.

Bauformen: Rechteck
	17.2% mehr Wärmeverlust über die längeren Wände und die dünnere Isolierung vom Quadrat zu diesem Rechteck

Bauform: Gute Aussicht
	Das einzige unbebaute Grundstück in der Mitte von mehreren anderen Grundstücken wird verkauft. Der neue Besitzer möchte seinen Nachbarn eine Freude machen.

Aussicht bei Zylinder Bauform
	Die folgenden 3 Seiten zeigen jeweils die Draufsicht und in Schritten von 22.5 Grad verschiedene Seitenansichten. Gleichmäßig wenig verstellte Aussicht beim kreisförmigen Grundriss.

Bauform und verstellte Aussicht beim Quadrat
	Die im Vergleich zum Kreisdurchmesser kürzeren Seiten helfen nichts wegen der längeren Diagonalen.

Sichtverstellung mit Rechteck als Grundriss
	Immer mehr Sicht wird verstellt, wenn das Verhältnis Länge zu Breite zunimmt.

Der Sonne nach
	Da ein Haus leider an seinen Standort gebunden ist, kommt hier nur das Drehen einer bevorzugten Seite der Sonne nach in Frage. Damit soll mehr Sonnenenergie geerntet werden können.

Zylinderhaus der Sonne nachgeführt
	Bei einem Quadrat oder Rechteck sind nicht alle Punkte gleich weit vom Mittelpunkt entfernt. Wenn also ein Haus mit quadratischem Grundriss vor Ihnen rotiert, dann verändert sich Ihr Abstand zur Mauer ständig.

Horizontale Nachführung
	Um eine Photovoltaik genau der Sonne nachzuführen, ist eine zweiachsige Nachführung erforderlich. Eine horizontale Nachführung, die nach links und rechts schwenkt.

Vertikale Nachführung
	Horizontaler Schwankungsbereich (vorige Seite) und vertikaler Schwankungsbereich (rechts oben) zur Sommersonnenwende, Breitengrad 48 .

Ein Näherungsmodell
	Erste Tests wurden mit einer kleinen Photovoltaik durchgeführt. Dabei gab es ziemliche Überraschungen. Die Unterschiede waren teilweise beträchtlich höher, als der Cosinus des Fehlwinkels.

Trübungsfaktor nach Linke
	Auf ihrem Weg durch die Atmosphäre wird die extraterrestrische Strahlung durch drei Mechanismen abgeschwächt:

Wirkungsgrad Photovoltaik bei Wärme und Kälte
	Der Wirkungsgrad der Photovoltaik wird mit 17% bei 25° angenommen. Wie für Photovoltaik aus Silizium typisch, sinkt der Ertrag um 4.4% je 10 Grad Temperaturzunahme.

Das Wetter
	Schlicht und einfach sonnig. Im Rechenmodell wurde nur die direkte Sonnenstrahlung verwendet. Die diffuse Einstrahlung wurde nicht berücksichtigt.

Dezember Sonnenenergie Ertrag
	Vergleich von 1,3 m² starr nach Süden ausgerichteter Photovoltaikanlage, 50 Grad angestellt gegen 1m² horizontal nachgeführt, 60 Grad angestellt, mit 17% Wirkungsgrad.

November - Jänner Solare Strom Erzeugung
	Vergleich von 1,3 m² starr nach Süden ausgerichteter Photovoltaikanlage, 50 Grad angestellt gegen 1m² horizontal nachgeführt, 60 Grad angestellt, mit 17% Wirkungsgrad.

Februar - Oktober Solare Energie Erzeugung
	Vergleich von 1,3 m² starr nach Süden ausgerichteter Photovoltaikanlage, 50 Grad angestellt gegen 1m² horizontal nachgeführt, 60 Grad angestellt, mit 17% Wirkungsgrad.

März - September Photovoltaik Stromertrag
	Vergleich von 1,3 m² starr nach Süden ausgerichteter Photovoltaikanlage, 50 Grad angestellt gegen 1m² horizontal nachgeführt, 60 Grad angestellt, mit 17% Wirkungsgrad.

April - August Solarstrom Ertrag
	Vergleich von 1,3 m² starr nach Süden ausgerichteter Photovoltaikanlage, 50 Grad angestellt gegen 1m² horizontal nachgeführt, 60 Grad angestellt, mit 17% Wirkungsgrad.

Mai - Juli Solarenergie Ertrag
	Vergleich von 1,3 m² starr nach Süden ausgerichteter Photovoltaikanlage, 50 Grad angestellt gegen 1m² horizontal nachgeführt, 60 Grad angestellt, mit 17% Wirkungsgrad.

Juni Sonnenenergie Ertrag
	Vergleich von 1,3 m² starr nach Süden ausgerichteter Photovoltaikanlage, 50 Grad angestellt gegen 1m² horizontal nachgeführt, 60 Grad angestellt, mit 17% Wirkungsgrad.

Domespace Haus
	Der französische Hersteller von Fertigteilhäusern Domespace zeigt wie man Häuser billig drehbar macht:

Unheimliche Begegnung der dritten Art
	Kein Szenenfoto aus dem Film ''Unheimliche Begegnung der dritten Art'', sondern ein Domespace Haus bei Nacht.

Licht-Konzentration ?
	Solange ein Spiegel oder eine andere Art von stark reflektierender Fläche wesentlich billiger als die gleiche Fläche an Photovoltaik ist, taucht der Gedanke auf, die Sonnenstrahlung zu konzentrieren.

Photovoltaikfläche
	Vergleich zwischen einem einfachen Konzentratorsystem und jeweils nicht konzentrierenden Ernte- und Photovoltaikflächen gleicher Größen.

Produktion und Konsum
	Rein von der Menge der Energie her beträgt der Vorteil für das Drehen rund 30% auf den Breitengraden, für die GEMINI geeignet ist.

Licht und Schatten
	Wir leben auf einem Planeten, der sich in 24 Stunden einmal um seine Achse dreht. Von diesem rotierenden Objekt aus gesehen, scheint die Sonne ständig an einem anderen Ort zu stehen.