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anorganische Baustoffe
mineralische:
metallische:
recycelte:
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organische Baustoffe
Holz
Kunststoffe
Baustoffe auf Erdölbasis
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Anforderungen an Baustoffe
- bauphysikalisch:
- Wärme, Feuchte, Schall und Brandschutz
- statisch:
- Zug und Druckfestigkeit
- Wohn und Arbeitsklima:
- Wohlfühlen im Raum
- ökologisch:
- Umweltverträglichkeit, Nachhaltigkeit
- wirtschaftlich:
- Preisgestaltung
Beständigkeit
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Aufgabe Wärmeschutz
Kostenersparnis und Klimaschutz
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Aufgabe Feuchteschutz
Gebäude vor Schäden an Bausubstanz schützen
--> Drainagen, Abdichtungsmaßnahmen
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Aufgabe Schallschutz
Schutz vor Außenlärm sowie Lärm im Gebäudeinneren
Erhalt der Gesundheit, Wohnbehaglichkeit
gesunde Menschen hören Töne von 20 - 20000 Hertz
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Aufgabe Brandschutz
beim Bauen ganzheitliches Brandschutzkonzept erstellen
- Baustoffklasse A (nicht brennbare Stoffe):
- A1 - ohne organ. Bestandteile: Beton, Ziegel, Eisen, Glas
- A2 - mit organ. Bestandteile: Glaswolle, Spezialschaumstoff
- Baustoffklasse B (brennbare Stoffe):
- B1-schwer entflammbar: Hartholz, Hartschaumstoff, Spezialspanplatten
- B2-normal entflammbar: Weichholz, Silikon, Textilien
- B3-leicht entflammbar: Polystyrol, Tapeten
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Umwandlung elektrischer Strom in andere Energieformen
- 1. Wärme: Heizkörper, Herd
- 2. Kälte: Kühlschrank, Gefrierschrank
- 3. Licht: Glühlampe
- 4. mechan. Kraft: Elektromotor
- 5. Strahlung: Röntgenstrahlung, UVLampe
- 6. Schall: Lautsprecher
- 7. chem. Reaktion: elektrolyse
- 8. pysiolog. Wirkung: Nervensystem
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Definition Solartechnologie + Beispiele aktive und passive Nutzung
Nutzung von Sonneneinstrahlung in Form von elekt. Energie oder Wärme
- aktive Nutzung:
- Fotovoltaik: Solarstrom durch Fotovoltaikzellen
- Solarthermie: Wärme durch Solarkollektoren, solarthermische Kühlsysteme, Solarkocher
- Solarthermiekraftwerke: Solar-Dish-Stirlinganlagen
- passive Nutzung:
- Passivhaus, Niedrigenergiehaus
- Solararchitektur durch Bautechnik
- Gewächshäuser, Folientunnel
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mögl. Nutzung Fotovoltaik
1. Umwandlung in Wechselstrom + Direktverbrauch im Haushalt oder Einspeisung öffentl. Stromnetz
2. Speicherung Gleichstroms in Batterien + spätere Umwandlung in Wechselstrom
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Aufbau Solarzelle
1. obere n-Schicht (negativ geladen nach außen) mit Phosphor dotiert
2. untere p-Schicht (positiv geladen nach außen) mit Boratomen dotiert
3. dazwischen bildet sich Grenzschicht
4. Kontaktfinger nehmen fließende Elektronen auf + leiten diese an Sammelschiene
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physikalische Eigenschaften Halbleiter mit Metallen
bei tiefer Temperatur meist elektr. Isolatoren
bei höherer Temperatur sehr gute Leiter
- Leitfähigkeit steigt im Gegensatz zu Metallen
- --> Widerstand R sinkt
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chemische + physikalische Eigenschaften Silicium
4. Hauptgruppe + 4 Valenzelektronen
alle 4 Valenzelektronen sind im Kristallgitter gebunden - keine frei bewegl. Elektronen - Isolator bei niedriger Temperatur
zunehmende Wärme - Kristallgitter durch Wärmestöße aufgebrochen - frei bewegl. Elektronen fließen - Strom wird geleitet
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unterschiedl. Solarzellen nennnen + beschreiben
Monokristalline: aus einheitlich, durchgehendem Kristallgitter, teure + aufwendige Herstellung, höchster Wirkungsgrad
polykristalline: durch viele kleine Einzelkristalle aufgebaut, zerbrochenem Glas, kostengünstigere Herstellung, geringerer Wirkungsgrad
amorphe: nicht geordnete Kristallgitter, sehr geringer Wirkungsgrad, Taschenrechner
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Aufgaben Solarthermie - Sonnenkollektoren
Sonnenstrahlung wird in Wärmeenergie umgewandelt
Nutzung für Heizung, Kühlund Wasserdesinfektion
meist flüssiger Wärmeträger (Öl/Wasser) aufgeheizt
positionierung nach Süden, 30° Neigungswinkel-volle Ausnutzung eingestrahlte Wärmeenergie
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Prinzip therm. Kollektors + Aufbau Flachkollektor
Solarabsorber wandelt Strahlungsenergie Sonne in Wärme um + gibt diese an durchfließende Wärmeträger ab
wärme mit Wärmeträger aus Kollektor abgeführt + direkt verwendet/abgespeichert
1. Gehäuse aufgebaut aus Aluminiumwanne- 2. Kupferblech als Wärmeabsorber
- 3. dahinter unbedingt erforderliche Wärmedämmung aus Mineralwolle/ Holzfaserplatten
- 4. durchfließende Wärmeträger in Kupferrohre geleitet - Schlangenführung
- 5. gehärtete Glasplatte als Abdeckung
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Bau + Funktionsweise solarthermische Anlage
- im Pufferspeicher/Bauchwasserspeicher erfolgt Wärmeaustausch - Wärme aus durchfließendem Wärmeträger wird auf Nutzwasser übertragen
- um ganzjährig erforderl. Warmwasser entnehmen + konventionelle Wärmequelle (Gas, Öl, Pellets)
Anlagen zur Raumheizung - größer dimensioniert
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Dimensionierung solarthermische Anlage
- Gesamtanlage an Bedarf anpassen
- Speichervolumen + Kollektorfläche müssen zueinander passen
- - eine Person benötigt etwa 35-40l Warmwasser mit 60° pro Tag
- - pro Person 80l Speichervolumen einplanen
- -pro Quadratmenter Gesamtkollektorfläche erhält man ca. 50l Speichervolumen
- -für Warmwasserbereitung nur kleine Fläche erforderlich - ca 1-1,5 quadratmeter pro Person
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passive Nutzung Sonnenenergie
Wahl sonniges Grundstück
Kompakter Baukörper
gute Isolierung des Hause
gute Wärmedämmung erforderlich
passender Dachvorsprung
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Zukunft Solarenergie
Fotovoltaik und Solarthermie werden in Zukunft immer mehr an Bedeutung gewinnen
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Ursachen Schimmelbildung + Prävention
Steigt Luftfeuchtigkeit an Oberfläche für längere Zeit (tage) über Niveau von ca. 80% relative Feuchte, so wird an der Oberfläche Schimmel wachsen.
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- Reinigungszustand Oberfläche entscheidet über Geschwindigkeit des Wachstums
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- Gute Luftzirkulation verhindert Schimmelausbreitung
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- Taupunkt muss außerhalb des Gebäudes liegen, damit von außen kein Wasser eintritt und man die Schimmelbildung verhindert
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Thermografie
bildgebendes Verfahren
Wärmebildkameras messen Wärmeabstrahlung gebäude + Stellen mit hohem Verlust sichtbar
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U-Wert
Wärmedurchgangswert
gibt an wieviel Wärme in einer Sekunde durch einen Quadradtmeter eines Bauelements geht, wenn Temperaturunterschied zwischen innen und außen 1°C beträgt
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Infrarotstrahlung
vom Menschen als Wärmestrahlung empfunden
- Aufgrund der thermischen Bewegung der Atome bzw. Moleküle senden alle Körper so genannte „Temperaturstrahlung“ aus - Wellenlängenbereich hängt von Temperatur Körpers ab
- für den Menschen nicht direkt sichtbare IR-Strahlung kann deshalb in Wärmebildkamera dazu verwendet werden, Qualität Wärmeisolierung von Gebäuden zu überprüfen, oder auch, um in Dunkelheit Objekte mit höherer Temperatur (d.h. Lebewesen) entdecken zu können.
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Aufgabe Dämmstoffe
- Isolieren Gebäude
- Senken so den Energieverbrauch
- d.h. sie müssen:
- schlecht Wärme leiten
- sehr gut Wärme speichern
- keine Feuchtigkeit aufnehmen
- brandbeständig
- gesundheitlich unbedenklich sein
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Beispiele Dämmstoffe + Rohstoffe + gesundheitl. Wirkung
- Glaswolle:
- Quarsand, Altglas - Hautreizungen, Staubentwicklung
- Steinwolle:
- Basalt, Bindemittel - Staubentwicklung
- Blähton:
- gebrannter Ton - Staubentwicklung
- expandiertes Polystyrol:
- aufgeschäumtes PS-Granulat + anschließende Heißdampfverklebung - bei Brand freisetzung giftiges Styrol
- Holzfaserplatte:
- Fasern Nadelhölzer - Holzstaubbelastung
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