Schlafsack: das Schlafsackprinzip

In einem Schlafsack ist es gemütlich warm, auch wenn es draußen sehr kalt ist. Der Schlafsack wird mit Körperwärme geheizt.

Er verbessert die unzureichende Isolierung unseres Körpers entscheidend. Eine solche Wärmeisolierung hat drei Kennwerte. Die Größe der Oberfläche, die Dicke und die Isolierqualität des verwendeten Materials. Wenn es auch um das Anwärmen des Schlafsackes geht, dann müsste auch noch die thermische Trägheit der zu erwärmenden Masse berücksichtigt werden. Doch in diesem Beispiel soll es nur um den Erhalt einer Innentemperatur gegen die Umgebung gehen. Der mit einem Menschen gefüllte Schlafsack wird in unserem Beispiel auf ein zylinderförmiges Gebilde vereinfacht. Außen 1800 mm hoch und 700 mm Durchmesser. Die Isolierung wird mit 15 mm Dicke angenommen. Dies gibt eine Innenfläche von 4.43 m². Dies wäre ein Schlafsack für extreme Bergtouren.

Ein Mensch mit Schlafsack. Über 4.43 m² Innenfläche wird Wärme über eine 15 mm Dicke Isolierung abgegeben. Innenhöhe 1770 mm und Innendurchmesser 670 mm.

Auf jedem Quadratmeter Oberfläche des Schlafsacks wird Wärme entsprechend der Qualität der Isolierung an die Umgebung abgegeben. Damit kämen wir endlich zu unserem zweiten Gedankenexperiment: Wie dick muss die Isolierung eines Hauses sein, damit der Wärmeverlust nicht größer ist als der Wärmeverlust eines Schlafsacks?

Isoliermaterial wie Steinwolle oder Zellulose-Dämmstoff haben ähnliche k-Werte wie die Daunen in einem Schlafsack. Daher muss nur das Verhältnis zwischen Oberfläche und Dicke nachgeführt werden. Für jede Verdoppelung der Oberfläche muss die Isolierung doppelt so dick werden. Für das Haus nehmen wir ebenfalls einen Zylinder. Ein Innendurchmesser von 9 m und eine Innenhöhe von 5 m für 2 Etagen ergeben 268.6 m² Innenfläche. Bei nur einer Person im Haus ergibt dies eine 60 mal größere Oberfläche im Vergleich zum Schlafsack. Dies macht 60 * 15 mm = 900 mm Isolierung erforderlich. Doch ein so großes Objekt wird doch eher von 2 Personen bewohnt, womit wir bei 450 mm Isolierung wären.

Über Körperwärme
	Mit 3 * 100 Watt menschlicher Heizleistung werden 10 Grad Temperatur Unterschied zu der Außentemperatur aufrechterhalten.

Menschliche Heizleistung
	Dass Körperwärme und sonstige energetische Aktivitäten im Haus wie Beleuchtung und Fernsehen eine große Rolle im Wärmehaushalt eines vernünftig isolierten Hauses spielen,

Schlafsäcke in Übergröße
	Wie dick müsste ein Haus wärmegedämmt sein, dass man sich darin zu zweit genau so wohl fühlt wie in einem guten Schlafsack?

Gedankenexperiment Schlafsack
	Dieses Gedankenexperiment kann man auch umdrehen: Welchem Schlafsack entspricht ein nach heutigen Massstäben gut isoliertes Haus?

Die Luftheizung:Erfahrung
	Jeder von uns kennt Luftheizung. Von seinem Auto, oder vielleicht von einem dieser schrecklichen Bürogebäude aus den 60er Jahren.

Bausünden der Vergangenheit
	Bei verschieden gut isolierten Systemen gibt es gewaltige Unterschiede in der Temperatur der einströmenden Luft, welche nötig ist, um die Innenraumtemperatur konstant zu halten.

Bester Baustandard 1992
	Es gibt auch gewaltige Unterschiede bei der Oberflächentemperatur von Wänden und Fenstern. Heiße Luft und kalte Wände sind die Garantie für ein ungesundes Raumklima.

Zuluft leicht angewärmt
	Die Zuluft nur um 3 Grad geringfügig angewärmt reicht schon aus, um bei einem gut gedämmten Haus den Wärmeverlust bei -10 Grad draußen zu ersetzen.

Der halbe Weg - die additive Sackgasse
	Jetzt, nachdem in den GEMINI Grundlagen bereits der halbe Weg zum billigen Sonnenenergiehaus zurückgelegt ist, hier die Erklärung dafür:

Warten auf Godot
	Unter den Methoden der additiven Denkweise gleicht das Warten auf rentable Sonnenenergie dem Warten auf Godot. Als Information für alle, die das Stück nicht kennen: Godot kommt nie.

Sonnenkollektoren
	Je nach dem zu erwärmenden Medium gibt es Wasser- und Luftkollektoren. Ein Sonnenkollektor dient zur Erzeugung von Wärme. Seine Leistung wird durch 2 Kennwerte bestimmt:

Sonnen Kollektor
	Verschiedene Kollektoren im Vergleich. Wenn es warm ist und die Sonne scheint sind alle gut, bei schwierigen Umständen bringen aber nur aufwendige Systeme eine brauchbare Leistung.

Solarkollektoren
	Verschiedene Kollektoren im Vergleich. Wenn es warm ist und die Sonne scheint sind alle gut, bei schwierigen Umständen bringen aber nur aufwendige Systeme eine brauchbare Leistung.

Solar Kollektor
	Verschiedene Kollektoren im Vergleich. Wenn es warm ist und die Sonne scheint sind alle gut, bei schwierigen Umständen bringen aber nur aufwendige Systeme eine brauchbare Leistung.

Fehlbestückung Solarkollektor
	Es gibt derzeit keine kombinierten Strom-Wärme-Kollektoren. Gäbe es eine Photovoltaik, welche auch gleich Warmwasser erzeugt, dann wäre die Sache eindeutig.

Saisonspeicher
	Damit kämen wir zu den Problemen der Speicherung von Energie über mehrere Monate hinweg.

Erdspeicher: Nur bei geeignetem Untergrund
	Anstatt den ganzen Speicher teuer zu bezahlen, wird auch versucht, das auf einem Baugrund vorhandene Material zu nützen.

Brennstoffzellen: Hohe Umwandlungsverluste
	Brennstoffzellen erzeugen mit Wasserstoff als Energieträger Strom und Wärme. Sobald es diese Zellen in Serie gibt, lässt sich GEMINI vollständig autark betreiben.

Synergie mit Ausblick
	Griechisch synergia = Mitarbeiter zu: sinergein = Zusammenarbeit. Energie, die für den Zusammenhalt und die gemeinsame Erfüllung von Aufgaben zur Verfügung steht.

Fenster an der Sonnenseite
	Fenster gibt es nur auf der Sonnenseite der zylinderförmigen Konstruktion. In jedem Stockwerk gibt es nur eine große raumhohe Fensterfläche.

Natürliches Licht
	Das Schaubild auf der rechten Seite zeigt den sehr schlechten Wirkungsgrad der Umwandlung von Licht in Strom und anschließend wieder in Licht.

Licht Umwandlung
	Die Umwandlung von Strom in Licht und umgekehrt. Alle Flächen sind proportional zum Wirkungsgrad der Umwandlung.

In der Nacht
	Bei schlecht isolierten Wänden und kleinen Fenstern können die Fenster den gesamten Wärmeverlust des Systems nicht wesentlich verschlechtern.

Isolierwand vor Fenster
	Sonnenkollektoren können ein- und ausgeschaltet werden. Dies macht ein Temperaturfühler, der die Wasserpumpe ein-und ausschaltet.

Von Rolläden und eckigen Häusern
	Ein konventioneller Rolladen, der wirklich aufgerollt wird, ist für raumhohe Fenster und die geforderte Wärmeisolierung nicht möglich.

Fenster der eckigen Konstruktion
	Konstruktionsbedingt können bei einem eckigen Haus dadurch nur die Hälfte der Fassade mit Fenstern versehen werden, weil die andere Hälfte für die vorschiebbare Wand benötigt wird.