Statik: der billige Spezialist heißt Stahl

Bei den meisten Häusern übernehmen die Außenwände sämtliche statische Aufgaben. Bei GEMINI hingegen wird ein Innenskelett aus Stahl verwendet.



Das Innenskelett ist ein neues Konzept im Bau . Die Außenhülle wird von statischen Aufgaben entlastet, um sich um so besser der Wärmeisolierung widmen zu können. Stahl ist ein reiner Spezialist für die Statik. Mit 60 W/mK ist er das Gegenteil von einer Wärmeisolierung. Mit 0,14 Wh/kgK speichert Stahl auch kaum Wärme. Aber dafür erledigt er seine Spezialaufgabe mit dem geringsten Platzbedarf und dazu noch kostengünstig.

Diese Aufgabenteilung gibt es bei den meisten Säugetieren und allen Vögeln. Die nötige Festigkeit wird mit einem Innenskelett erreicht. Die äussere Hülle übernimmt die Wärmeisolierung. Insekten mit ihren Außenskelett haben hingegen ziemliche Schwierigkeiten mit einer im Winter brauchbaren Wärmeisolierung.

  Wärmespeicherung: Holz wird unterschätzt


Obwohl ein Kilo Holz mehr als doppelt soviel Wärme speichert als Ziegel oder irgendwelche Steine wird es als Wärmespeicher völlig unterschätzt. Dies liegt daran, dass Holz auch gut isoliert, sodass die Wärme nur langsam rein oder raus kommt. Holz zum Wärmespeichern ist daher nur in einer dünnen Schicht sinnvoll.

Für das GEMINI Haus wird ein Speichervermögen von 10kW/h pro Grad Temperaturunterschied angestrebt. Dies ist eine Größenordnung, um durch eine eisige Frostnacht ohne Heizen zu kommen. Ein großer Teil dieser 10kW/h pro Grad wird allerdings in den Möbel und deren Inhalt gespeichert.

  Wärmeisolierung: Kombination mit Schallisolierung


Das Innenskelett aus Stahl trägt überhaupt nichts zur Schallisolierung bei. Die nur wenige cm dicke Holzschicht kann auch nicht allein die Schallisolierung übernehmen. Bleibt nur noch übrig, dass die Schicht für Wärmeisolierung die Schallisolierung mit übernimmt.

Damit fallen einige Materialien wie Styropor und Polystyrol extrudiert bereits für die Wände aus: Diese Materialien haben praktisch keine Wirkung im Bereich des Schallschutzes. Derzeit sieht es so aus, als würde die Entscheidung zwischen Steinwolle und Isocell fallen. Bei Isocell handelt es sich um ein aus Altpapier hergestelltes Material.



  Wärmerückgewinnung aus Abluft


Die beste Wärmeisolierung hat keinen Sinn, wenn die Wärme mit der Abluft das Haus verlässt.

Lüftungswärmeverlust - Transmissionswärmeverlust Lüftungswärmeverlust - Transmissionswärmeverlust
Für den Einsatz im GEMINI Haus muss daher ein solches Gerät konstruiert werden: Platz ist in der Dachkonstruktion reichlich vorhanden.


Gegenstromwärmetauscher Gegenstromwärmetauscher
Das Gegenstromprinzip: Von einer Wand getrennt tauschen die gegenläufig fließenden Luftströme Wärmeenergie aus.


Transmissionswärmeverlust Transmissionswärmeverlust
Bei schlechter Isolierung bringt die Wärmerückgewinnung aus Abluft kaum Vorteile. Erst bei ordentlichen Isolierwerten im Bereich von k=0.1 wird sie zum entscheidenden Faktor.


Photovoltaik und Wärme
Einfache Sonnenkollektoren sind viel billiger als eine Photovoltaik und haben einen Wirkungsgrad von bis zu 80%.


Vakuumröhrenkollektor gegen Wärmepumpe Vakuumröhrenkollektor gegen Wärmepumpe
Vakuumröhrenkollektor.Der Testsieger aus dem Kapitel ''Sonnenkollektoren'', Photovoltaik mit 17% bei 25 Grad und eine Wärmepumpe, die einem 15 Grad warmen Medium Wärme entzieht.


Photovoltaik diesig oder leicht bewölkt Photovoltaik diesig oder leicht bewölkt
Vakuumröhrenkollektor.Der Testsieger aus dem Kapitel ''Sonnenkollektoren'', Photovoltaik mit 17% bei 25 Grad und eine Wärmepumpe, die einem 15 Grad warmen Medium Wärme entzieht.


Photovoltaik bei starker Bewölkung Photovoltaik bei starker Bewölkung
Vakuumröhrenkollektor.Der Testsieger aus dem Kapitel ''Sonnenkollektoren'', Photovoltaik mit 17% bei 25 Grad und eine Wärmepumpe, die einem 15 Grad warmen Medium Wärme entzieht.


Die Wärmepumpe
Ein Sonnenkollektor erzeugt nur Wärme. Die Kombination aus Wärmepumpe und Photovoltaik kann hingegen Wärme und Kälte erzeugen


Leistungszahl der Wärmepumpe Leistungszahl der Wärmepumpe
Mit steigender Temperatur des zugeführten Wärmemediums steigt die Leistungszahl der Wärmepumpe. Die Leistungszahl ist das Verhältnis zwischen eingesetztem Strom und erzeugter Wärme.


Mosaik der Wärmegewinnung
Wie Mosaiksteinchen wurden in den letzten Kapiteln einzelne Komponenten zur Wärmegewinnung vorgestellt und teilweise wieder verworfen.


Kühldecke statt Fußbodenheizung
Geschlossene Kühldecken haben einen Wärmeübergang von 9...14 W/m²K. Dies mit etwa 60% für die Strahlung und 40% für Konvektion. Damit sind Kühllasten von 60...80 W/m² möglich.


Bei düsterem Wetter
Trotz all der überragenden Eigenschaften gegenüber konventionellen Konstruktionen, bei Kälte und dichter Bewölkung oder starkem Nebel kommt zuwenig Wärmestrahlung durch die Fenster herein.


Geben und Nehmen
Bei einem nicht verwertbaren Wärmeüberschuss im Haus wird Wärme an den Untergrund abgegeben.


Bodenbeschaffenheit
Es gibt eine Menge verschiedener Böden. Durchschnittliche Temperatur, Wärmeleitfähigkeit, Grundwasserhöhe, Fliessgeschwindigkeit des Grundwassers sind die Faktoren.


Strategie beim Wärmehaushalt
Ein Zuviel an Wärme im Innenraum wird über die Kühldecke an den Untergrund abgegeben.


Konventionelles Haus: bewohnt und unbewohnt Konventionelles Haus: bewohnt und unbewohnt
Konventionelles Haus bewohnt: Der Temperaturregler ist nur auf eine Untergrenze eingestellt. Sinkt die Temperatur darunter, dann wird geheizt.


Sonnenenergie ist genügend da Sonnenenergie ist genügend da
GEMINI Haus bewohnt: Der Regler ist auf eine Ober- und Untergrenze gestellt. Konstruktionsbedingt könnte ohne Regelung das Haus sogar an sonnigen Wintertagen viel zu heiß werden.


Bordcomputer
All diese komplizierten Regelungsaufgaben werden mit Sicherheit nicht von einem Menschen übernommen.


Mehr Dynamik erfordert mehr Steuerung
Ein konventionelles Haus hat bei seinem Temperaturverhalten keine dramatische Dynamik. Mal ist es ein bisschen wärmer als draußen, mal ist es ein bisschen kälter als draußen.


Baumaterial
Das Baumaterial hat grundsätzlich 4 Aufgaben: Statik, Wärmedämmung, Schalldämmung und Wärmespeicherung.


Wärmespeicherung und Wärmedämmung Wärmespeicherung und Wärmedämmung
Wärmespeicherung und Isolation sind gegensätzliche Eigenschaften. Nur Pulverschnee hat beide Eigenschaften in ausgezeichneter Größe.


Ziel k=0.1
Mit 1, 2 oder 3 verschiedenen Materialien soll das Ziel einer Wärmedämmung von k=0.1 erreicht werden.


Materialwahl: Logik statt Mystik
Dies sind klare und logische Entscheidungen. Doch man kann es nicht allen Menschen recht machen.


Taupunkt: Mystik atmender Wände enthüllt
Es gibt eine Menge über Wasserdampf zu wissen. Hier das Wesentliche: Warme Luft nimmt mehr Wasserdampf auf als kalte. 100% relative Luftfeuchtigkeit bedeutet,


Thermische Trägheit
Hier ist keine unerwünschte menschliche Eigenschaft gemeint, sondern die erwünschte Eigenschaft eines Gebäudes, seine Temperatur nur langsam zu ändern.


Speichervermögen Speichervermögen
Ein sehr kalter Dezembertag. Die Sonneneinstrahlung entspricht etwa dem Monatsdurchschnitt im Bereich von Österreich in einer ungünstigen Lage.


Haushaltsgeräte: Strom für ein Elektroauto
Auch die modernsten Heute verfügbaren Haushaltsgeräte nützen nicht alle Möglichkeiten zum Energiesparen.


Warmwasserbereitung
Wenn aber der Kühlschrank und die Warmwasserbereitung koordiniert arbeiten, dann kann der Kühlschrank seine Wärme an das Leitungswasser abgeben.


Innenarchitektur
Ein zylinderförmiges Haus erfordert eine komplett andere Innenarchitektur als die üblichen Vierecke. Als erschwerend kommt die Konzentration der Fenster auf der Sonnenseite hinzu.


Tür + Möbelmodule
Wie schon geschrieben war, jedes Modul ist an einem Steher des Innenskeletts wie eine Tür schwenkbar gelagert.


Grundriss Erdgeschoss Grundriss Erdgeschoss
Legende zu dem Grundriss:
Teil 1
Teil 2. Grundriss GEMINI bewohntes Sonnenkraftwerk.


Grundriss erster Stock Grundriss erster Stock
Legende zu dem Grundriss:
Teil 1
Teil 2


Balkon und Veranda: Insektensicher
Balkon und Veranda sind Dinge die den Wohnkomfort erhöhen: Im Freien sitzen, Wind und Sonne spüren, aber trotzdem nahe der eigenen Behausung sein.


Fassade: 146 m² Lifestyle
Bei konventionellen Häusern wird die Fassade durch zahlreiche Türen und Fenster gestaltet. Doch bei GEMINI gibt es nur eine Tür, eine riesige Fensterfläche, und sonst nur Fassade.




Kontext Beschreibung:  statisch
Neh Niedrigenergiehaus Passivhaus Grundlage Nehgrundlage Niedrigenergiehausgrundlage Passivhausgrundlage Grundlagen Nehgrundlagen Niedrigenergiehausgrundlagen Passivhausgrundlagen
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