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Die
Erfindung bezieht sich auf ein naturkatastrophenresistentes Null-Emissions-Haus.
Das Haus war, ist und wird in der Zukunft das für die Menschen wichtigste Produkt – hinter
Nahrungsmitteln und Wasser – sein.
Ein Haus schützt
die Menschen vor Kälte,
Hitze, Regen Stürmen
u.v.a. Durch den eingesetzten Klimawandel, an dem auch die Häuser mit
ihren Haushalten zu 40 Prozent beteiligt sind, kommt es immer häufiger zu
heftigen Naturkatastrophen, vor welchen herkömmliche Häuser die Menschen nicht mehr
ausreichend schützen
können.
Nur naturkatastrophenresistente Häuser können dieses Problem lösen. Da
Häuser
zu 40 Prozent am Ausstoß in
die Atmosphäre
durch die Verbrennung von fossilen Brennstoffen beteiligt sind,
gehören
Häuser
auch zu den Produkten, bei welchen der CO2-Ausstoß am meisten
vermindert werden kann, indem sich die Bewohner mit Energie aus
Sonne und Wind versorgen. Wenn die Menschen diesen Weg schon vor
hundert Jahren gegangen wären,
wäre es
zu keinem von Menschen verursachten Klimawandel gekommen.
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Spätestens
Ende des 19. Jahrhundert hatte die Menschheit die Wahl gehabt, sich
zwischen dem Fossil- und dem Wasserstoffzeitalter zu entscheiden. Schon
damals waren die Grundlagen für
eine Wasserstoffwirtschaft bereits vorhanden.
- 1879 Augustin
Muchot nutzt Sonnenenergie zur elektrolytischen Gewinnung von Wasserstoff.
- 1894 Wilhelm Ostwald betont die Vorteile einer Energieumwandlung
in Brennstoffzellen.
- 1898 James Dewar gelingt die Verflüssigung von Wasserstoff.
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Aber
man entschied sich leider für
die aus damaliger Sicht preiswertere Fossilwirtschaft. Mit den immensen
Investitionen, welche bis jetzt in die Förderung und den Transport von
fossilen Brennstoffen getätigt
wurden, hätte
eine perfekt funktionierende Wasserstoffwirtschaft aufgebaut werden
können.
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Nach
dem Motto „Es
ist besser zu spät
als überhaupt
nicht" ist es auch
jetzt möglich,
den Klimawandel, natürlich
stark zeitversetzt, zu stoppen; indem Häuser durch erneuerbare Energien
aus Sonne und Wind versorgt und die vorhandenen Kohleressourcen
in Kraftwerken mit CO2-Extrahierung verbrannt werden. Auf diese
Weise könnten
insgesamt mindestens 80 Prozent des CO2-Ausstoßes eingespart und dadurch
die von Klimaforschern befürchtete
Klimakatastrophe abgewendet werden.
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Auch
dann, wenn man die dargelegten Maßnahmen zur Verhinderung des
CO2-Ausstoßes in die Atmosphäre rasch
in die Realität
umsetzen würde, würde sich
das Naturkatastrophenpotential noch bis Mitte dieses Jahrhundert
erhöhen
und bis Ende dieses Jahrhunderts abschwächen. Aber auch dann, wenn
sich die CO2-Konzentration in der Atmosphäre auf einen Wert wie in der
vorindustriellen Zeit absenkt, werden durch Naturkatastrophen verursachte Schäden weiter
wachsen, weil durch die drastische Erhöhung der Weltbevölkerungszahl
die Menschen immer mehr in von Naturkatastrophen bedrohte Gebiete
ausweichen werden.
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Deswegen
muß jedes
heute geplante Haus, damit sich deren Bewohner vor Naturkatastrophen schützen können, in
naturkatastrophenresistenter Ausführung gebaut werden.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Haus so auszubilden, daß es gegen
die schlimmsten Arten von Naturkatastrophen – wie Überschwemmungen, Tsunamis,
Hurrikane, Tornados, Erdbeben, Schneelawinen und inzwischen auch Schneelasten – resistent
und in der Lage ist, sich mit Energie aus Sonne und Wind zu versorgen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
daß die
Außenhülle des
Hauses aus Stahl- oder Aluminiumhalbprodukten zusammengebaut bzw.
zusammengeschweißt
ist, wobei komplette Tafeln mit Dämmung für Wände, Zwischenwände, Böden und
Decken in der Außenhülle angeordnet
und mit Eckleisten aus Stahl, Aluminium, Holz oder Kunststoff verspannt
werden. Mit Hilfe eines mit der Betonfundamentplatte fest verbundenen
Rohrs, eines mit der Außenhülle verbundenen
Rohrs und einer Schraubvorrichtung kann das Haus fest mit der Fundamentplatte verbunden
werden. Dadurch wird verhindert, daß Tornados, welche immer öfter auch
in Europa und in Deutschland vorkommen, das Haus anheben. Durch Drehen
der Schraube in die andere Richtung kann das Haus wenige Zentimeter
angehoben und dann die Winkelposition des Hauses wunschgemäß verändert werden.
Aus energetischen und wohnklimatischen Gründen sollte das Haus mit der
Frontwand mit dem Balkon und den großen Glasfenstern im Sommer
nach Norden gedreht werden, um zu verhindern, daß sich die Innenräume aufheizen.
Auf diese Weise wird ein angenehmes Wohnklima auch ohne energiefressende
Klimaanlagen und Beschaffungssysteme erreicht. In der nach Süden gerichteten Rückwand und
im Dach, welches mit Rechteckrohren versteift ist, befindet sich
Flüssigkeit,
welche zum Aufwärmen
von Brauchwasser dienen kann. Die auf dem Flachdach drehbar angeordnete
Photovoltaikanlage mit Sonnennachführung erzeugt Strom auf effizienteste
Weise. Ab Mitte Herbst kann das Haus mit dem Balkon und den großen Fenstern
nach Süden gedreht
werden und die fenster- und türlose
Rückwand
so nach Norden. Auf diese Weise werden die Innenräume mit
Sonne durchflutet und die Abstrahlung der Wärme vom Hausinneren nach außen durch die
Beaufschlagung der Rückwand
durch kalten Nordwind minimiert. Der Nachteil von Solaranlagen ist,
daß diese
am wenigsten Energie zu Jahreszeiten erzeugen, wann diese am meisten
gebraucht wird – im
Winter. Solange Photovoltaikstromerzeuger gemäß EEG den erzeugten Photovoltaikstrom
an den Netzbetreiber teuer verkaufen und vom Netzbetreiber im Gegenzug
den Strom um ein Vielfaches billiger kaufen können, wirkt sich der Nachteil
von Solaranlagen nicht aus. Aber nach dem Auslaufen des EEG oder
in Ländern,
welche kein EEG haben, oder bei Insel-Anlagen könnten Solaranlagen ein Haus über das
ganze Jahr nur dann versorgen, wenn die Solaranlagen äußerst groß sind und
man über
einen großen
Wasser- oder Wasserstoffspeicher verfügt, was sehr aufwendig ist,
so daß die
Rentabilität
der ganzen Anlage niedrig ist. Dieser Nachteil kann erfindungsgemäß durch
den Einsatz von einer oder mehreren Windkraftanlagen beseitigt werden,
welche die meiste Energie im Winter erzeugen, wann diese auch am
meisten gebraucht wird. Erst durch die Addition von erzeugten Energien
aus Solar- und Windkraftanlagen entsteht ein Energiemix, welcher
optimal dem Energiebedarf angepaßt werden kann und dazu noch preiswert
ist, da auf teure Speicher verzichtet werden kann. Um die Effizienz
von Windkraftanlagen gemäß Erfindung
zu erhöhen
und die Geräuschabstrahlung zu
vermindern, sind die Windturbinen mit Diffusoren ausgestattet. An
den Diffusoren angebrachte Luftstrahllenker positionieren die Windturbine
mit Diffusor immer optimal zum Wind. Die Übertragung des durch die Windturbine
erzeugten Stroms erfolgt durch in einem Kasten angeordnete Schleifringe.
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Sollte
eine Überschwemmung
drohen, wird die Zentralschraube ausgedreht und das ganze Haus,
welches schwimmfähig
ist, kann sich dann mit dem Hochwasser heben, um nicht beschädigt zu werden;
bei voller Energieversorgung und Wohnkomfort.
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Bei
drohenden Hurrikanen und Tornados wird das Haus mit der Fundamentplatte
fest verschraubt, wodurch es weder angehoben noch gekippt werden
kann. Da es nach einem Hurrikan zeitversetzt erst Stunden oder Tage
später
zu einer Flutwelle kommt, ist genug Zeit die Schraube auszudrehen,
wodurch sich das Haus dann mit den Fluten hebt. Durch Tsunami verursachtes
Hochwasser ist viel höher
als Hochwasser z.B. an Rhein und Mosel, so daß die Rohre stärker dimensioniert
und länger sein
müssen.
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Von
Erdbeben kann das Haus gemäß Erfindung
nicht zerstört
werden, da das Haus nicht direkt mit dem Erdreich verbunden ist
bzw. Bewegungsfreiheit in horizontaler Richtung hat und noch dazu
die Baustruktur gegen transversale Erdbebenwellen weitgehend resistent
ist.
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Das
Haus gemäß Erfindung
ist gegen Schneelawinen besonders resistent, aus mehreren Gründen. Wenn
das Haus diagonal zur Schneelawinen-Richtung positioniert wird,
dann staut sich die Lawine nicht senkrecht an der Wand, sondern
teilt sich, wodurch die Belastung viel niedriger ist und das Widerstandsmoment
des Querschnitts des Hauses in diagonaler Richtung maximal ist.
Das Haus gemäß Erfindung
ist auch gegen hohe Schneelasten resistent, da durch das Solardach
Warmwasser geleitet wird und der Schnee schmilzt. Anfang Februar
2006 haben sich die Schneelasten in Bayern gegenüber der Karte der Schneelastzonen
vervielfacht und zum Einsturz von Hallen und Wohnhäusern geführt. Dabei sind
nicht nur Gebäude
mit Flachdächern
gefährdet. Auch
auf Schrägdächern stapelt
sich Schnee meterhoch und muß mit
Schaufeln unter großem
Arbeitsaufwand und Risiko Schicht für Schicht abgetragen werden.
Die verbreitete Vorstellung, daß Schnee
auf Schrägdächern von
selbst vom Dach rutscht oder durch ein paar Schaufelstiche in Gang
gesetzt wird, trifft nicht zu. Besonders kritisch ist es, wenn auf Flachdächern Photovoltaikanlagen
in Schrägstellung aufgebaut
werden, was die Befreiung solcher Dächer von Schnee praktisch unmöglich macht.
Die einzige Möglichkeit,
die Dachlasten zu vermindern, wäre
das erfindungsgemäße Aufwärmen von
Dächern.
Das ist nicht nur die effektivste, sondern auch die preiswerteste
Methode, da die Versteifungselemente aus Festigkeitsgründen sowieso
notwendig sind und diese auch Rechteckrohre sein können.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind anhand von Ausführungsbeispielen
der Erfindung in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden
Beschreibung unter Angabe weiterer Vorteile näher erläutert. Es zeigen:
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1 Naturkatastrophenresistentes Null-Emissions-Haus
gemäß Erfindung
im Querschnitt;
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2 Drehlagerung
der Photovoltaikanlage gemäß Erfindung
im Querschnitt;
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3 Verbindungssystem
Haus-Erdreich im Querschnitt;
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4 Haus
gemäß 1 in
der Draufsicht;
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5 Horizontaler
Querschnitt durch die Außenwände mit
Außenhülle aus
Aluminium oder Stahl;
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6 Verspannvorrichtung
beim Haus gemäß Erfindung
mit Winkelprofilen aus Stahl oder Aluminium an den Hausecken;
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7 Haus
gemäß Erfindung
in Winterposition;
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8 Haus
gemäß 7 in
Sommerposition;
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9 konventionelles
Haus mit Flachdach, ausgestattet mit Photovoltaik- und Windkraftanlagen gemäß Erfindung;
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10 Vergleich
der Energiegewinnung zwischen Photovoltaikanlagen mit Sonnennachführung gemäß Erfindung
und konventionellen Photovoltaikanlagen;
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11 Zusammenwirken
von Photovoltaik- und Windkraftanlagen gemäß Erfindung im Laufe eines
Jahres;
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12 Naturkatastrophenresistentes Null-Emissions-Haus
als Hausyacht;
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13 Nachteile
eines konventionellen Hauses gegenüber dem naturkatastrophenresistenten
Null-Emissions-Haus gemäß Erfindung.
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In
den Figuren ist die Außenhülle 1 des
Hauses gemäß Erfindung
aus Aluminium oder Stahl im Querschnitt gezeigt. In die fertiggestellte
Außenhülle 1 werden
erfindungsgemäß Tafeln
für Böden 2,
Wände 3,
Zwischenwände 4,
Zwischendecke 5 und Decke 6 eingesetzt und mit
Winkelprofilen aus Stahl, Aluminium, Holz oder Kunststoff nach außen verspannt.
Eine andere Ausführungsform
der Wände
bei naturkatastrophenresistenten Häusern gemäß Erfindung ist ein Verspannen
der Tafeln mit Winkelprofilen aus Aluminium oder Eisen 8 nach
innen mit Hilfe einer Verspannvorrichtung 9. Die Verspannvorrichtung setzt
sich aus einer Schiebekulisse 10, einer Schraube 11 und
Befestigungsschrauben 12 zusammen.
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Die
Photovoltaikanlage mit Sonnennachführung setzt sich aus einem
Mast 14, welcher mit Hilfe von Kunststofflagern 15 und 16 in
einem mit der Außenhülle 1 verbundenen
Rohr 17 drehbar gelagert ist, zusammen. Mit dem Mast 14 ist
ein Drehgestell 18 verbunden, welches auf Gummirädern 19 angeordnet
ist, durch einen Elektromotor 26 angetrieben. Mit Hilfe
von Drehlagern 20 ist der Rahmen 52 drehbar gelagert.
Am Rahmen sind Photovoltaikplatten 21 und 22 mit
einem Abstand in der Mitte befestigt, durch welche der Mast 14 herausragt.
Mit Hilfe einer Seilwinde 23, einer Rolle 25 und
eines Seils 24 wird der Rahmen 52 mit den Photovoltaikpaneelen 21 und 22 geschwenkt.
Vor einem Sturm wird der Rahmen 52 mit den Photovoltaikplatten 21 und 22 in
die horizontale Lage geschwenkt, um nicht beschädigt zu werden. Die auf einfache
Weise gebaute und gesteuerte Photovoltaikanlage mit Sonnennachführung gemäß Erfindung
kann auf einfache Weise auf einem Flachdach montiert werden, indem
der Mast 14 in das mit der Außenhülle 1 verbundene Rohr 27 gesteckt
wird.
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Die
Verspannvorrichtung macht es möglich, das
Haus je nach Bedarf mit der Fundamentplatte fest zu verbinden, anzuheben,
um die Winkelposition des Hauses zu ändern, oder das Haus ganz von
der Fundamentplatte zu lösen.
So wird ein Aufschwimmen des Hauses bei Hochwasser ermöglicht.
Die Verspannvorrichtung setzt sich aus einem mit der Fundamentplatte 28 fest
verbundenen Rohr 29, durch welches die Versorgungs- und
Entsorgungsleitungen verlaufen, und einem mit der Außenhülle 1 des
Hauses verbundenen Rohr 30 zusammen. Mit Hilfe einer Schraube 32 über Leisten 33, 34 und 35 wird
das Haus um wenige Zentimeter gehoben, um eine Änderung des Positionierungswinkels
zu ermöglichen.
Ein Gummiring 36 zentriert das Haus zum Rohr 29 und
ermöglicht
eine gewisse Bewegungsfreiheit in horizontaler Richtung, wodurch
Erdbebenwellen weniger auf die Hausstruktur übertragen werden und die Hausstruktur
noch dazu weitgehend erdbebenresistent ist.
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An
mindestens einer Ecke des Hauses wird eine Windkraftanlage gemäß Erfindung
befestigt. Die Windkraftanlage 37 gemäß Erfindung setzt sich aus einer
Windturbine 38, einem Diffusor 39, welche die Effizienz
der Windturbine erhöht
und die Geräuschabstrahlung
vermindert, und einem Mast 40, welcher wiederum in einem
Mast 41 drehbar gelagert ist, zusammen. Die Stromübertragung
der Windturbine zum Verbraucher geschieht mit Hilfe von im Kasten 42 angeordneten
Schleifringen. Luftstrahllenker 43 positionieren die Windkraftanlage 37 immer
optimal zum Wind. Um Inspektionen und Reparaturen an der Windturbine
auf einfache Weise durchzuführen, wird
die ganze Anlage mit Mast 41 um einen Drehbolzen 44 geschwenkt,
nachdem der Bolzen 45 haurausgenommen ist.
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Die
Photovoltaik- und Windkraftanlagen gemäß Erfindung sind prädestiniert
für die
Aufstellung auf allen Gebäuden
mit Flachdach; von Ferienhäusern
bis zu großen
Sport-, Schwimm- und Industriehallen. Das Problem mit der Schneelast,
was in vielen Fällen
Anfang des Jahres 2006 zum Einsturz von Gebäuden mit tödlichen Folgen führte, ist
beim Flachdach 48 gemäß Erfindung
beseitigt. Das wird dadurch ermöglicht,
daß die
Dächer
aus Stahl, Aluminium oder einem anderen Metall gebaut und durch die
Zirkulation von Warmwasser durch Rechteckrohre 46, welche
als Versteifung für
das Dachblech 47 dienen, aufgewärmt werden und den Schnee so
zum Schmelzen bringen. Eine bevorzugte Ausführung des Hauses gemäß Erfindung
ist eine Hausyacht, welche dadurch ausgebildet wird, daß das Haus
auf Katamaranrümpfen 54 angeordnet
wird. Zwischen den Rümpfen
ist ein Schaufelrad 49 angeordnet, welches die Hausyacht
antreibt, aber auch Fluß-
oder Meeresströmung
für die
Energieerzeugung nutzen kann. Aufgrund dargelegter Eigenschaften
ist das naturkatastrophenresistente Null-Emissions-Haus gemäß Erfindung ein Haus der Gegenwart
und Zukunft, weil es die Menschen vor den schlimmsten Naturkatastrophenarten
und drastischer Energiekostenerhöhung
schützen
kann, was herkömmliche
Häuser nicht
können.