Keller einplanen
- Ein Keller bietet später die Möglichkeit, Lebensmittel wie Kartoffeln und Obst ohne besondere Kühlung aufbewahren zu können. Die natürliche Kühle des Kellers genügt dazu, damit es sich monatelang hält.
- Größere Kühlgeräte finden später hier ihren Standort.
Bei geringen Umgebungstemperaturen arbeiten sie energetisch am effektivsten. Sie können die entstehende Abwärme besser abgeben und müssen nur eine geringe Umgebungstemperatur herunter kühlen.
- Pflanzen können hier sehr gut überwintern
- Zentrale Versorgungseinrichtungen finden hier einen Platz
Dachboden einplanen
- Der Dachboden dient als Isolierung für die Wohnräume und schützt sie zusätzlich vor eindringender Kälte und Wärme. Er wirkt wie ein Puffer, der die Temperaturschwankungen erst mit langer Verzögerung an die tiefer gelegenen Wohnräume weiter gibt.
- Der Dachboden ist relativ trocken und kann später auch elektrische/elektronische Kommunikationseinrichtungen aufnehmen (Antennen-, Satelliten- und andere zentrale Telekommunikationseinrichtungen)
- Der Dachboden kann später auch für weitere Nutzungsmöglichkeiten ausgebaut werden.
Solaranlagen einplanen
Auch wenn man beim Bau des Hauses noch keine Solaranlagen einbauen kann, so sollte man den späteren Einbau bereits vorher mit einplanen.
- Die Zugänglichkeit zur Dachfläche sollte bereits vorher geplant werden.
Sie kann später auch für eine Satellitenanlage oder Windkraftanlage genutzt werden. Eventuell finden später auch funkbasierte Telekommunikationseinrichtungen Platz auf dem Dach, die man dann auf diesem Weg erreichen kann.
- "Laufwege" in der Nähe der geplanten/zukünftigen Solarflächen.
Sie ermöglichen die Installation, Wartung und Reinigung der späteren Solarflächen.
- Wasserleitungen bis zum Dach hochführen lassen.
Damit kann eine spätere Warmwasserversorgung über Solarzellen (ohne erneute Umbauten) direkt angeschlossen werden
- Haupt-Versorgungsschacht zum Dach bereits mit einem starken Kabelstrang ausstatten, der eine spätere Stromversorgung des Hauses über Solar- oder Windkrraft ermöglichen kann.
Laut aktuellen Prognosen steuert die Erde auf eine Klimakatastrophe zu.
Diese kann dazu führen, dass es immer wärmer wird.
Die Solaranlage bietet die spätere Möglichkeit, das Haus durch reine Sonnenenergie kostenlos und unabhängig von allgemeinen Versorgungsnetzen zu kühlen.
Die Alternative dazu ist, dass es zu einer Abkühlung kommen kann.
Bis die Solarflächen von Schnee bedeckt sind, können sie Energie und warmes Wasser erzeugen. Durch vorher eingeplante Laufwege, kann man die Solarflächen immer wieder vom Schnee freiräumen, so dass sie wieder Energie oder warmes Wasser erzeugen können.
Solarflächen sind also nicht nur eine aktuelle Sparmöglichkeit, sondern auch eine Investition in die Zukunft .. egal wie sie auch aussehen wird. Ein Haus besteht in der Regel mehrere Generationen lang, so dass du nicht nur für dich planst und baust, sondern auch für spätere Generationen.
Windkraftanlage einplanen
In New York werden schon Walzengeneratoren auf Hochhäusern eingesetzt, die durch reine Windkraft Strom erzeugen. Man kann damit rechnen, dass diese Technik immer weiter perfektioniert werden wird und die Generatoren deshalb im Lauf der Jahrzehnte immer kleiner werden.
- Installationsfläche einplanen (siehe Solaranlagen)
- Stromversorgungsleitung des Hauses einplanen (siehe Solaranlagen)
Während Solaranlagen ihren Betrieb bei Schnee einstellen (wenn sie bedeckt sind), arbeiten Windkraftanlagen auch dann noch weiter. Windkraftanlagen sind aber nur dort sinnvoll, wo es entsprechende Wetterbedingungen gibt.
Da Windkraftanlagen aber auch separat aufgestellt werden können, und nicht von einer Dachfläche abhängig sind, kann die Planung und Installation auch später noch stattfinden.
Wichtig ist jedoch, dass man sich bereits vorher darüber informiert, wo sie am effektivsten eingesetzt werden könnten. Ohne größeres Grundstück, sollte man das Dach in die Überlegung einbeziehen.
Geothermieanlage einplanen
Diese Anlagen beziehen ihre Wärmeleistung aus dem Boden. Heute (2014) stecken sie zwar noch generell in der ersten Erprobungsphase, es ist jedoch damit zu rechnen, dass sie im Laufe der Jahre so erschwinglich werden, dass man sie eventuell später nachrüsten möchte.
- Kellerraum im Haus für so eine Anlage reservieren/einplanen.
Hier findet später die zentrale Anlage ihren Platz.
- Bereits beim Ausschachten des Kellers einen separaten "Zusatzraum" ausschachten und ummauern lasen.
Dieser Raum ist absichtlich "außerhalb des Hauses". Hier findet später die eigentliche Entnahmeeinheit ihren Platz. Bis zum Einbau kann dieser Raum als "Kühlraum" benutzt werden, da er "tief in der Erde" steckt und vom Rest des Hauses abgetrennt ist.
Dieser Raum braucht keine Verbindung nach draußen. Er wird durch eine Betonplatte abgeschlossen, die dann später mit Erde bedeckt wird.
Dieser Raum muss nur gegen Feuchtigkeit isoliert werden. Wärmeisolierungen gegen den umgebenden Erdboden sind sogar unerwünscht. Da er "außerhalb des Hauses" liegt, sollte er vom Haus durch eine entsprechend dicke (normale Außenmauer) Mauer getrennt werden. Diese übernimmt die Isolierfunktion.
Zugang zum Haus besteht nur durch eine (möglichst stark isolierte) Stahltür. So kann die Tür bis zum Einbau der Anlage auch die Funktion einer normalen Wand übernehmen.
Geothermieanlagen entziehen dem Erdboden sogar noch bei tief gefrorenem Boden Wärme. Sie sind in der Lage, das Haus (mit) zu heizen. Da sie aber auch Energie benötigen, ist eine Kombination von Solar- oder Windkraft mit einer Geothermieanlage sinnvoll um sowohl möglichst zum Nulltarif als auch völlig autark Energie und Wärme erzeugen zu können.
Isolierung von Außenwänden
Die Erfahrungen der letzten Jahrhunderte haben ergeben, dass möglichst dicke Mauern sowohl gegen Wärme als auch gegen Kälte isolieren. Die Wandstärke spielt also eine sehr große Rolle und sollte lieber übertrieben dick als sparsam dünn sein.
- Mit modernen Materialien kann und sollte man auch die Außenwände so isolieren, dass sie einen ähnlichen Effekt wie dicke Bruchsteinmauern erzielen.
- Man sollte die Isolierung außerhalb anbringen, damit sie Temperaturschwankungen schon isolieren, bevor sie das eigentliche Haus erreichen können.
Die optimalen Energiesparhäuser werden aktuell komplett mit Erde bedeckt, die damit zusätzlich auch als Gartenfläche genutzt werden kann. Hier übernimmt die Erde also die Isolierfunktion, die je nach Beschüttungshöhe eine entsprechende Isolierwirkung erzeugen kann.
Eine optimal isolierte Außenwand sorgt für ein Raumklima, das nicht durch Außentemperaturen beeinflusst wird.
Isolierung von Innenwänden
Wenn die Außenwände gegen Temperaturänderungen isoliert sind, müssen wir jetzt nur noch dafür sorgen, dass keine Wärme verloren geht.
Als alleinige Isolierung sind Innenisolierungen schlecht geeignet, da das Mauerwerk des Hauses die Temperaturänderungen bereits großflächig aufgenommen haben und dann nach innen abstrahlen.
Um eine ähnliche Isolierwirkung wie eine Außenisolierung erzielen zu können, müsste die Isolierschicht mindestens so dick sein wie eine Außenisolierung. Das kostet dann aber Wohnraum oder man müsste sehr großzügig planen.
Eine entsprechend großzügige Planung von Wohnräumen scheidet aus folgenden logischen Gründen aus:
- Jeder Raum müsste viel größer werden als eigentlich an Wohnraum benötigt wird.
- Jeder zusätzliche Quadratmeter umbauten Raumes kostet bedeutend mehr als eine entsprechende Außenisolierung. Nicht vergessen, dass dadurch auch die Decken und das Dach größer werden müssen.
- Wenn die Außenwände nicht genügend isoliert sind, bilden sich in allen Decken und Böden Wärme-/Kältebrücken, die die Temperaturunterschiede direkt in den Wohnraum leiten.
- Wenn man einen Innenraum entsprechend isolieren will (so dass es die gleiche Wirkung wie eine Außenisolierung erhält) , muss man nicht nur die Außenwand (von innen) isolieren, sondern auch den Boden und die Decke. Bei einem Raum von 4x4x2 Meter muss man also 4x2 Meter Außenwand + 4x4 Meter Decke + 4x4 Meter Boden isolieren. Statt 8 qm Außenisolierung werden also 40 qm Innenisolierung nötig, damit man auch die Temperaturbrücken entsprechend gedämmt hätte.
Als Isoliermaterial scheidet Mineralwolle/Steinwolle/Glaswolle eindeutig aus.
Mineralwolle ist dort sehr gut geeignet, wo man sehr gut dran kommt und wo man viele unebene Bereiche hat (z. B. Dachisolierung von innen)
Was die produzierende Wirtschaft nicht verrät sind folgende Fakten:
1) Mineralwolle nimmt keine Feuchtigkeit auf, sondern leitet sie nur nach unten ab
Sie wirkt damit ähnlich wie eine normale Wand. Da sie aber nicht massiv ist, sammelt sich die Feuchtigkeit mit den Jahren am Boden innerhalb der Mineralwolle. Dort kann sie (durch die Isolierwirkung) nicht verdunsten und wird immer weiter steigen.
Die Feuchtigkeit bekommt damit die Langzeitchance, ins Mauerwerk einzudringen. Schimmel- und Pilzbefall sind also später durchaus "im Rahmen des Möglichen".
2) Mineralwolle löst sich nach einigen Jahren auf
Mineralwolle wird auch zu Schallschutzzwecken in der Industrie eingesetzt. Dort werden sie wie folgt eingebaut:
Man füllt eine "Kassette" aus Stahlblech mit Mineralwolle. Diese Kassette enthält an der Oberfläche Löcher, damit der Schall zur Mineralwolle kommt und durch die Mineralwolle gedämmt werden kann.
Es dauert nur rund 5-7 Jahre, bis aus der schallisolierenden Mineralwolle ein feines Pulver ohne Zusammenhalt oder Isolierwirkung geworden ist. Danach müssen die Kassetten ausgebaut und ersetzt oder neu befüllt werden.
Mineralwolle verliert durch Schalldruck nach einer gewissen Zeit an Zusammenhalt und löst sich in seine Bestandteile auf. Das ist ein Fakt.
Es ist davon auszugehen, dass die Strukturen von Mineralwolle auch in anderen Einsatzbereichen mit der Zeit die Bindung zueinander verlieren werden. Sie entkoppeln sich und es bleibt nur noch der Hohlraum übrig, der vorher mit der Mineralwolle gefüllt war. Auch wenn allein der Hohlraum schon selbst eine isolierende Wirkung hat, so ist diese Wirkung natürlich nicht so hoch als wenn die eigentliche Isolierung noch bestehen würde.
Wer auf Langzeit plant, sollte deshalb auch für diesen Fall vorplanen:
Setzt man Mineralwolle als Isolator ein, sollte sie so eingebaut werden, dass man später die Isolierwirkung immer wieder kontrollieren kann und eventuell durch neues Isoliermaterial ergänzen kann.
Das "Kassetten-System! ist für diese Zwecke eigentlich sehr gut geeignet.
In der Industrie sind die Kassetten jedoch so konstruiert, dass sie auf jeden Fall komplett ausgebaut werden müssen. Sie bilden selbst komplette Wände, die den Schall isolieren und begrenzen.
Als Wärmeisolierung wäre zu empfehlen, dass die innenraumseitige Fläche der Kassette durch Schrauben oder andere Halterungen befestigt sind, die eine spätere Öffnung ermöglichen.
Das Kassettenmaterial muss nicht aus Stahl sein, da es hier keine tragende Funktion hat. Durch das Material der Kassette kann man auch den anderen Nachteil der Mineralwolle (keine Feuchtigkeitsaufnahme) kompensieren.
Soll die Innenisolierung aber auch eine brandhemmende Wirkung haben, gibt es keine Alternative zu Mineralwolle.
Sie brennt nicht und isoliert immer stärker gegen Hitze, je stärker sie sich erwärmt. Dafür ist sie (heute) das Nonplusultra in Sachen Wärmeisolierung.
Zisternen zum Sammeln von Regenwasser und Brauchwasser
Eine Zisterne ist eigentlich nur ein ummauerter Raum, in dem man Wasser sammeln kann. Das ist sozusagen die primitive Urform eines Wasserspeichers. Am oberen Ende lässt man eine Aussparung, die als Überlauf dienen soll. Dort wird sie an den Kanal angeschlossen.
Regenwasserzisterne
In solchen Zisternen kann man Regenwasser sammeln, das man später als kostenloses Brauchwasser benutzen kann. Sowohl zum Waschen , Wäschewaschen, Putzen, Blumengießen und zu allen anderen Sachen, für die man kein besonders reines Trinkwasser benötigt, kann man Regenwasser benutzen.
Da Regenwasser besonders weich ist, benötigt man weniger Wasch- und Putzmittel wenn man es zum Reinigen benutzt.
Durch eine Regenwasserzisterne spart man also Ressourcen und dauerhaft Geld.
Zisterne für Brauchwasser
Um eine solche Zisterne dauerhaft nutzen zu können, muss das Abwasser bereits vorher getrennt werden: Innerhalb des Hauses muss ein extra Fallrohr vorhanden sein, an dem nur Waschbecken und Duschen angeschlossen sind. Für die Fäkalien aus den Toiletten benötigt man ein gesondertes Fallrohr.
Im Keller sollte vor der Zisterne eine Wartungsklappe im Fallrohr eingebaut werden. Hinter dieser Wartungsklappe wird eine Filterkassette eingesetzt, die Grobstoffe aus dem Brauchwasser abfangen kann.
Es ist davon auszugehen, dass im Laufe der Jahre auch Stoffe in die Waschbecken geschüttet werden, die zu einer Verschlammung der Zisterne führen können. Ein paar einfache "Maschendrahtfilter" können diese abfangen.
Zuerst ganz grob und dann immer feiner werdend. Konstruiert man diese wie eine einfache Schublade, kann man sie später einfach herausziehen und reinigen.
Selbstverständlich werden alle Zisternen auch an den Hauptkanal angeschlossen. Die Zisternen sollten direkt nebeneinander gebaut werden, damit man beide über nur ein Hauptrohr an den Kanal anschließen kann.
Da Hauptrohr sollte mit einer Y-Abzweigung oben an die beiden Zisternen angeschlossen werden. Es wird dazu gleichzeitig auch so hoch geführt, dass man einen Absperrschieber direkt unter dem Erdboden integrieren kann.
Dieser ist unbedingt empfehlenswert, damit man bei Überflutungen und Hochwasser, das Haus vom Kanalsystem trennen kann. So kann das Wasser aus dem Kanal nicht in die Zisternen oder ins Haus hoch drücken.
Um das Wasser der Zisternen zweckgebunden erneut nutzen zu können, brauchen wir natürlich noch weitere Installationen:
Ein Zusatztank auf dem Dachboden des Hauses
Hier hinein wird das Zisternenwasser gepumpt, so dass es später jederzeit mit dem nötigen Wasserdruck genutzt werden kann. Kleine Pumpen befördern das Zisternenwasser nach oben. Sie können Solar- oder Windenergie nutzen und müssen nicht besonders stark sein. Sie müssen ja nur den oberen Tank auffüllen.
Getrennte Rohrleitungen
In jede Etage wird eine Entnahmestelle für Regenwasser, Brauchwasser und Frischwasser eingebaut. Von dort aus kann man die eigentlichen Anschlüsse weiter führen.
In den einzelnen Rohrsystemen kann man (direkt hinter dem Tank) noch eine weitere Art der Energieerzeugung einbauen: Energie durch Wasserkraft. Ein kleines Schaufelrad das an einem Dynamo hängt, kann durchaus schon den Strom erzeugen, der für das Wiederauffüllen der oberen Tanks benötigt wird.
Wir schaffen uns also fast schon ein kleines Perpetuum Mobile:
Sobald der obere Tank einmal gefüllt ist, kann die zum erneuten Hochpumpen benötigte Energie, durch den reinen Wasserverbrauch wieder erzeugt werden. Am Ende benötigt man fast Null Energie für die Pumpvorgänge.
Sobald Wasser entnommen wird, wird Pumpenergie erzeugt, die wieder neues Wasser in den oberen Tank pumpen lässt.
Wartungsöffnungen und Einspeisezugänge
Wir wollen das Wasser natürlich möglichst oft verwenden. Das Wasser aus der Regenwasserzisterne soll danach erneut als Brauchwasser in Toiletten zur Verfügung stehen können. Man kann es aber auch gleichzeitig keinem zumuten, dass er z.B. Putzwasser durch das ganze Haus schleppt. Das würde auf Dauer sowieso keiner machen.
Wir brauchen also in jeder Etage des Hauses eine "Einspeiseöffnung", die direkt mit der Brauchwasserzisterne verbunden ist. Das hört sich komplizierter an als es ist. Einfach ein hohes "Induistriewaschbecken" (wie man sie in Werkstätten oft noch findet) einbauen, das eine "normale Eimermenge" aufnehmen kann. Nun kann man Putzwasser dort hinein schütten und es dem erneuten Gebrauch zuführen.
Die Zisternen werden im Laufe der Jahre unweigerlich verschlammen. Dagegen werden keine Filter helfen. Irgendwann ist es so weit, dass sich viel am Boden abgesetzt hat und man es wieder entfernen muss.
Aus diesem Grund werden die Zisternen außerhalb des Hauses angesiedelt und mit einem Betondeckel abgeschlossen. In den jeweiligen Deckel wird einfach ein Loch geschnitten, das durch einen "Kanaldeckel" geschlossen wird. Später kann man diese Deckel einfach wieder herausnehmen, um die Zisternen zu prüfen und zu reinigen.
Bitte nicht vergessen, bereits beim Bau der Zisternen Leiterstufen zu integrieren. Finger weg von später rostendem Stahl. Mauert einfach Sprossen in die Wand wie bei einem Schwimmbad. Die werden auch Jahrzehnte später noch nutzbar sein.
Natürlich kann man an die Zisternen nun auch noch Leitungen anschließen, damit man das Zisternenwasser direkt entnehmen kann. Sie sollten möglichst tief liegen und auch einen sehr großen Durchmesser haben.
Grund ist, dass sie einen Doppelnutzen haben sollen:
1) reine Wasserentnahme
Der maximale Wasserdruck aus der Zisterne steht zur Verfügung. Hier bekommt man also sehr sehr schnell Wasser zum sofortigen Gebrauch.
2) Wartungsablauf
Wenn die Rohre groß genug sind, kann man später das Öffnen der Zisterne von außen einsparen. Man kann einfach das Wasser mit maximalem Druck entnehmen und bekommt auf diese Art auch das heraus, was sich in der Zisterne abgesetzt hat. Er dient also sowohl zur Reinigung als auch zum Notablass des gespeicherten Wassers.
Schließt man ein großes Rohr direkt von der Zisterne an den Kanal an (zum Anschluss des Fäkalienfallrohres führen) kann man alles aus der Zisterne direkt in den Hauptwasserkanal führen lassen. Damit kann man auch den "Fäkalienanschluss" von Zeit zu Zeit einmal reinigen. Dieses Rohr sollte aber einen massiven Sperrschieber haben, damit kein Wasser aus dem Hauptkanal in die Zisterne gedrückt werden kann.
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Wir haben in der vorherigen Planung ein Haus konstruiert, das grundsätzlich alle Arten der Eigenenergieerzeugung nutzen kann:
Windkraft und Solarkraft auf dem Dach, Geothermie aus dem Boden und Wasserkraft in den Fallrohren und Wasserleitungen.
Natürlich ist es heute noch Utopie, dass man alles parallel in ein einziges "normales Haus" einbauen würde. Das System ist insgesamt noch viel zu teuer.
Hinzu kommt, dass ein Großteil der Baukosten wahrscheinlich auch für die Versorgungsleitungen benötigt würde:
- Leitungssysteme vom Dach bis zur Heizung um Solarkraft zum Heizen nutzen zu können.
- Stromleitungen vom Dach bis zum Keller um den selbst erzeugten Strom nutzen zu können
- 2 Hauptfallrohre: 1x für Fäkalien und 1x für Brauchwasser
- 3 unabhängige Rohrleitungssysteme für Frischwasser, Brauchwasser, Regenwasser
Jetzt brauchen wir eigentlich noch einen oder mehrere Energiespeicher, damit wir die Energie auch dann abrufen können, wenn sie gerade nicht erzeugt wird. Die Wassertanks oben im Haus stellen zwar so einen Energiespeicher dar, sind jedoch (realistisch gesehen) nicht dafür nutzbar.
Wir müssen also eine Technik einbauen, die die erzeugte Energie speichern kann.
Batteriesysteme sind teuer und halten nicht lange genug. Wasserspeicher müssten viel zu groß sein, als dass sie zu realisieren wären. Chemische Systeme sind bislang nur im Kleineinsatz oder in der Erprobung .. aber .. es besteht Hoffnung, dass sie bereits in den nächsten Jahren zur Verfügung stehen könnten.
Ein weiterer Raum sollte also für diese Energiespeicherung vorgesehen bleiben. Auch dieser Raum könnte außerhalb des Hauses sein und der späteren Nutzung vorbehalten bleiben.
Unser fiktives Haus hat jetzt also schon mehrere Anbauten, die unter der Erde unsichtbar sind ... relativ wenig kosten und später ihrem Zweck zugeführt werden können.
- 2 Zisternen
- 1 Geothermieraum
- 1 Energiespiecherraum
Im nächsten Teil widmen wir uns der Art, wie wir das Haus heizen, kühlen und belüften können, damit es möglichst effektiv betrieben werden kann.