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.

   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.


Nehmen wir einmal an, wir haben nur eine bestimmte Menge an Isolierung für die Außenwände zur Verfügung. Mit dieser begrenzten Menge verstärken wir diese Isolierung solange, bis das Material ausgegangen ist.

Je länger die Außenwände sind, desto früher geht das Isoliermaterial aus. Die Wärme entweicht dann über die längeren Wände durch eine dünnere Isolierung.

Zwischen einem Quadrat und einem 1:2 Rechteck ist der Unterschied nicht allzu schlimm. Entscheidend ist aber der Unterschied vom Quadrat zum Kreis.


  GEMINI Grundlagen: Bauform


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

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


Bauform: Super-Iglu 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 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 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 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 Vom Quadrat zum Rechteck
14.4% mehr Außenwände vom Quadrat zu diesem Rechteck


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


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


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


Unheimliche Begegnung der dritten Art 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 Photovoltaikfläche
Vergleich zwischen einem einfachen Konzentratorsystem und jeweils nicht konzentrierenden Ernte- und Photovoltaikflächen gleicher Größen.


Produktion und Konsum 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 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.




Kontext Beschreibung:  Wärmedämmung Isolier Dämm Dämmung Isoliermaterial Dämmmaterial Dämmungsmaterial Isoliermaterialverbrauch Dämmmaterialverbrauch Dämmungsmaterialverbrauch minimieren minimierung minimiert verringert Bau Grundriss Form Bauform Grundrissform Formen Bauformen Grundrissformen
Solararchitektur Grundlage Solararchitekturgrundlage Grundlagen Solararchitekturgrundlagen
Aufstieg zum Solar Sonnen Solarenergie Sonnenenergie Zeit Solarzeit Sonnenzeit Solarenergiezeit Sonnenenergiezeit Zeitalter Solarzeitalter Sonnenzeitalter Solarenergiezeitalter Sonnenenergiezeitalter Zivilisation Solarzivilisation Sonnenzivilisation Solarenergiezivilisation Sonnenenergiezivilisation Fortschritt solar