Lunar Project
ALGEMENE GEGEVENS
Afstudeerder
Naam Onno Lange
Studentnummer 2005227
E-mail oi.lange@student.avans.nl Telefoonnummer 06-46053522
Adres Koestraat 6
5014 ED, Tilburg
Afstudeerbedrijf
Naam Van Asten Doomen Architecten Begeleider Willem van Asten
E-mail info@vanastendoomen.com Telefoonnummer 043-5425656
Adres Goirkestraat 150 5046 GP, Tilburg
School
Naam Avans Hogeschool Tilburg
Studie Bouwkunde
Afstudeerrichting Architectuur
Begeleider Jack Deneke Architectuur
Edgar Claassen Architectuur Paul van Maris Constructie
Stein Simons Bouwfysica
E-mail studentinfo@avans.nl Telefoonnummer 013-5958100
Adres Professor Cobbenhagenlaan 13 5037 DA, Tilburg
Afstudeerperiode September 2011 – Juni 2012
INHOUDSOPGAVE
- INHOUDSOPGAVE 3
- VOORWOORD 4
- INLEIDING 5
- PROGRAMMA VAN EISEN 6
- ELEKTRICITEIT 7
- LIFE SUPPORT SYSTEM 9
- BINNENKLIMAAT 13
- WARMTEREFLECTIE 15
- HERMETISCHE SCHIL 16
- ZONLICH EN VERLICHTING 17
- BIJLAGEN 19
- BRONNENLIJST 19
VOORWOORD
Tijdens mijn studie bouwkunde aan de Avans Hogeschool in Tilburg heb ik een afstudeeropdracht gemaakt om mijn opleiding succesvol af te ronden. Voorafgaande aan deze afstudeeropdracht heb ik een literaire thesis geschreven in twee delen met de onderwerpen: “Astronomie en de architectuur”
en “Wetenschap en de architectuur”.
In het verlengde van de onderwerpen, besproken in mijn thesis, zal ik een vakantieverblijf gaan ontwerpen op de maan. De wetenschap staat hierbij in dienst van de architectuur, want zonder alle techniek kan dit gebouw niet bestaan. In dit verslag zal ik de constructieve opzet en de uitwerking hiervan toelichten.
Vanuit school hebben Jack Deneke en Edgar Claassen mij bij het architectonisch ontwerp begeleid.
Later in het proces hebben Stein Simons en Paul van Maris mij op respectievelijk bouwfysica en constructie begeleid. Mijn externe begeleider was Willen van Asten van “Van Asten Doomen Architecten” te Tilburg. Tevens wil ik Corné Verbundt bedanken voor advies omtrent de lay-out van mijn technische tekeningen en Suzan Drummen en Boris Hanjoel voor het meedenken in het ontwerpproces. Mijn dank gaat ook uit naar Meta Drummen en Igo Lange voor het kritisch bekijken en nalezen van mijn werk.
Onno Lange Tilburg Juni 2012
INLEIDING
Door de astronomie en de wetenschap te combineren met de architectuur ontstaat er als vanzelf een gebouw waarin de techniek sturend is voor het ontwerp. Alle bevindingen die in de thesis zijn
beschreven worden nu in de praktijk gebracht. Voor mij betekend dat het ontwerpen van een gebouw op de maan waar het leidende thema de techniek is.
Door de maan als locatie te kiezen voor het plaatsen van mijn gebouw ontstaan er andere
randvoorwaarden dan op aarde. Er is bijvoorbeeld geen atmosfeer, er zijn geen weersinvloeden, er is het gevaar van kosmische straling, de zwaartekracht is 6 keer minder dan op aarde, etc. De
problemen die hierdoor ontstaan zullen door middel van de wetenschap en de techniek worden opgelost. Het enige “gebouw” dat wij kennen dat in het vacuüm van de ruimte bestaat is het International Space Station. In grote lijnen zal dit als voorbeeld dienen voor de technische
oplossingen die ik nodig heb. Er zal een soort machine ontstaan die de ruimtetoerist in leven houd.
De techniek staat centraal en in dienst van de architectuur.
Een zeer lastig item voor mij was om het gebouw te toetsen aan de hand van de bouwfysische berekeningen. Ik heb dus geen EPC-berekening uitgevoerd, maar ik heb geprobeerd aan de hand van het beschrijven van de verschillende processen te bewijzen dat mijn gebouw haalbaar is. Denk hierbij aan de scheikundige processen van een binnenklimaat of de manier van isoleren door middel van warmtereflectie. Mijn referentieproject is hierbij het International Space Station geweest.
PROGRAMMA VAN EISEN
Doordat het gebouw op de maan is gesitueerd gelden er andere randvoorwaarden van hier op aarde.
Er is geen atmosfeer buiten het gebouw, enkel het vacuüm van de ruimte. Hierdoor is er dus geen mogelijkheid om te ventileren of lucht toe te voegen van buiten en er dient een hermetische schil te zijn die het gebouw luchtdicht afsluit met buiten. De lucht in het gebouw dient dus constant te worden gezuiverd om ervoor te zorgen dat er geen giftige cocktail van gassen ontstaat.
Doordat er geen atmosfeer is zijn er gigantische verschillen in temperatuur in de zon en schaduwkant. Er is geen lucht die de warmte kan vasthouden, enkel het materiaal wordt
opgewarmd. Normale isolatie zal dus niet voldoen en er zullen hoogwaardige materialen gebruikt moeten worden om de kou en hitte buiten te houden.
Er is geen elektriciteitsnet waar het gebouw op kan worden aangesloten, het gebouw dient dus in zijn eigen energiehuisvesting te kunnen voorzien. Hiervoor zullen zonnepanelen worden gebruikt.
Het overschot aan elektriciteit dat wordt geproduceerd , wordt opgeslagen in accu’s om te gebruiken op het moment dat het in de schaduw ligt.
ELEKTRICITEIT
Alle elektriciteit benodigd voor het gebouw zal via zonnepanelen worden opgewekt. De zonnecellen die worden gebruikt leveren een vermogen van 41%. Conventionele zonnepanelen leveren een gemiddeld rendement van tussen de 5 en 15%. De cellen worden gemaakt door middel van een reeks gallium arsenide gebaseerde micro cellen te plaatsen in drie lagen. Doordat de cellen heel klein zijn, wordt ongebruikte resthitte beter over de cellen heen verspreid.
Als vergelijking voor het vermogen heb ik het International Space Station als referentie genomen. De zonnepanelen van het International Space Station (ISS) leveren een vermogen van 83,6 kW. Deze panelen zijn verdeelt over 4 vleugels, waarbij elke vleugel voorziet in 20,9 kW. De afmetingen van één vleugel zijn 33,5m bij 11,6m. Een oppervlak van 388,6 m2. Dit betekent dat de panelen een vermogen leveren van:
20900 = 53,8 W/m2 388,6
De panelen van het ISS zijn echter nog gebaseerd op silicium en leveren maar een vermogen van 14,5%. De panelen die worden gebruikt voor het gebouw leveren een vermogen van 41%, door de nieuwe manier van energie opwekken.
41% = 2,83 14,5%
Oftewel, het vermogen van de zonnepanelen gebruikt op mijn gebouw is 2,83 keer zo hoog, dit resulteert in onderstaand vermogen.
53,8 * 2,83 = 152 W/m2
Het totale oppervlak van de panelen is 165 m2, het totale vermogen is dus 25,1 kWh. Per dag komt dat neer op 602 kWh
Schatting van het benodigde vermogen voor mijn gebouw is 400 kW per dag. Er wordt rekening mee gehouden dat panelen eventueel kapot kunnen gaan, vandaar dat er 200 kW meer kan worden geproduceerd dan benodigd. Mocht een vleugel uitvallen dan kan nog steeds voldoende elektriciteit worden opgewekt.
De cellen worden geprint op een flexibele folie die de cellen elektronisch verbindt. Elk groepje van 8 cellen word beschermd door middel van een bypass diode die ervoor zorgt dat er bij het defect van een cel een minimaal prestatie verlies ontstaat.
Het gewicht zonnepanelen van op de maan is 0,2 kg/m2.
De zonnepanelen worden uitgevouwen op het moment dat de bovenste module is bevestigd aan het constructieve frame. De panelen zitten op elkaar gevouwen en staan op spanning door een veer aan het uiteinde van elk paneel te bevestigen. Deze veren worden op spanning gehouden door een kabel van kevlar. Een thermisch mes snijd deze kabel door, waarna de panelen zichzelf uitklappen en de veren een starre verbinding vormen, die als constructief element dient voor de panelen. De elektriciteit wordt aan de achterzijde van de panelen doorgegeven naar de hoofdmodule.
Figuur 1. Zonnepanelen die worden toegepast en hoe deze worden uitgeklapt. De groene cel is een op arsenide gebaseerde zonnecel en linksonder is het accusysteem te zien voor stroomopslag.
Het constructieve frame van de zonnepanelen is bevestigd op een onderliggende constructie die het volledige pakket van zonnepanelen kan draaien. Dit om ervoor te zorgen dat de panelen altijd in de richting van de zon staan en daardoor dus een maximaal rendement opleveren.
Op het moment dat het gebouw in de schaduw zit kan er geen energie worden opgewekt door middel van de zonnepanelen. Hiervoor zijn er nikkel-waterstof (Ni-H2) batterijen die als accu’s dienen voor de opslag van elektriciteit. Het Ni-H2 ontwerp van de batterijen zorgt voor een hoge energie dichtheid bij een laag gewicht. Elk ESS bestaat uit drie nikkel-waterstof batterijen.
LIFE SUPPORT SYSTEM
In het gebouw is een gesloten systeem, het “life support system”, dat in het zogenoemde levensonderhoud voorziet. Denk hierbij aan het zuiveren van afvalwater en het zuiveren van de lucht. Van groot belang hierbij is dat er een zo hoog mogelijk rendement wordt behaald. De verschillende processen worden hieronder besproken.
Luchtsamenstelling
Voor de atmosfeer in het gebouw wordt dezelfde verhouding tussen stikstofgas N2 (78%), zuurstof O2
(21%) en koolstofdioxide CO2(0,03%) gehandhaafd als hier op aarde. Op aarde bestaat het resterende volume uit edelgassen (argon, neon, helium) en waterdamp, voor de kunstmatige atmosfeer is dat echter niet relevant en deze worden dus niet toegevoegd. Als de atmosfeer voor een groot gedeelte uit zuurstof zou zijn opgebouwd zou dit voor het menselijk lichaam niet uitmaken, maar het levert een veel groter brandgevaar op. Er wordt constant een hoeveelheid zuurstof toegevoegd aan het gebouw om ervoor te zorgen dat de concentratie O2 rond de 21% blijft.
Elektrolyse
Als alle benodigde zuurstof zou worden opgeslagen in tanks dan zou dit een gigantische hoeveelheid opslag vergen. Dit is niet functioneel voor de ruimte-indeling. De zuurstof die nodig is om te
overleven in het gebouw wordt door middel van elektrolyse gemaakt. Hierbij wordt elektriciteit gebruikt om water te splitsen in O2 en H2. (Figuur 2)
2 H2O → 2 H2 + O2
De zuurstof wordt door het gebouw gepompt en het waterstofgas wordt gebruikt in het CO2
reductieproces.
Het is van belang dat hiervoor zuiver water wordt gebruikt om ervoor te zorgen dat er geen andere reacties optreden. Puur water geleidt echter geen stroom, daarom wordt er een elektrolyt
toegevoegd. Hiervoor wordt natriumhydroxide gebruikt, een zout dat oplost in water. Er zijn uit voorzorg wel zuurstofflessen aan boord, mocht er met de systemen iets mis gaan, waarbij één fles één persoon één dag van lucht kan voorzien.
Figuur 2. Schematische weergave van elekrolyse
Zuiveren atmosfeer
Doordat wij mensen gassen en micro-organismen produceren die zonder zuivering ervoor zorgen dat de lucht snel vervuild raakt is, er een filtersysteem nodig. Gassen als methaan (CH4), ammoniak (NH3), methanol (CH4O) en aceton (C2H6O) worden door ons uitgeademd en uitgezweet. De lucht gaat langs filters, gevuld met actieve koolstof, die alle niet gewenste gassen absorbeert. De koolstofatomen gaan een actieve verbinding aan met alle moleculen behalve O2, N2 en H2O.
Schematisch weergegeven:
gas + C ↔ [gas·C]
C is hier koolstof en [gas·C] het gas dat een verbinding aangaat met het koolstofatoom. Het is een evenwichtsreactie, die net zo lang door gaat tot het filter vol is. Op het moment dat het filter vol is, dient deze te worden vervangen en wordt het oude filter in contact gebracht met het vacuüm van de ruimte, om zo het filter weer te regenereren.
CO2 wordt niet door koolstoffilters verwijderd, maar gescheiden door zogenaamde zeolieten. Dit zijn halfdoorlatende minerale korrels die CO2 kunnen scheiden van de andere gassen, zuurstof en stikstof. De gezuiverde lucht wordt weer teruggeblazen in de verschillende compartimenten van het gebouw. CO2 dat niet gebruikt wordt, wordt de ruimte ingeblazen. Een gedeelte van de CO2 wordt weer gebruikt. Deze komt in een systeem terecht waar het chemisch wordt bewerkt (zie vak F in figuur 1).
In vak F wordt van het afvalgas H2 en CO2 methaan en water gemaakt, zie onderstaande reactie.
CO2 + 4 H2 → 2 H2O + CH4
Het water wordt weer gebruikt om het gebouw van zuurstof te voorzien door elektrolyse, hier zitten namelijk geen bijproducten bij die het elektrolyseproces kunnen verstoren. Het Methaan wordt geloosd in de ruimte. Bij elkaar opgeteld geeft dit de volgende reacties:
Een persoon verbrandt in zijn lichaam glucose. Hiervoor verbrandt hij zuurstof en zet hij zuurstof om in CO2 door middel van ademen. Bij de urine zit water.
Glucose verbranding: C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O
De hiervoor benodigde benodigd komt uit elektrolyse Water elektrolyse: 2 H2O → 2 H2 + O2
Ten slotte wordt het waterstofgas dat hierbij ontstaat, gebruikt om de lucht te zuiveren van CO2. CO2 reductie: CO2 + 4 H2 → 2 H2O + CH4
Deze drie reactievergelijkingen zijn van belang voor het verbranden van voedsel. De vergelijkingen moeten echter wel kloppend worden gemaakt. Voor de verbranding van één molecuul glucose zijn 6 zuurstofmoleculen nodig (vergelijking 1). Bij vergelijking twee worden vervolgens twee 12
watermoleculen gesplitst. De reactievergelijking dient dus met 6 te worden vermenigvuldigd. De 12 waterstofatomen die hierbij vrij komen kun je bij vergelijking 3 kwijt door deze met 3 te
vermenigvuldigen.
C6H12O6 + 6 O2 = 6 CO2 + 6 H2O (vergelijking 1) (2 H2O → 2 H2 + O2) * 6 = 12 H2O → 12 H2 + 6 O2 (vergelijking 2) (CO2 + 4 H2 → 2 H2O + CH4) * 3 = 3 CO2 + 12 H2 → 6 H2O + 3 CH4 (vergelijking 3)
Alle vergelijkingen bij elkaar opgeteld geeft:
C6H12O6 + 6 O2 + 12 H2O + 3 CO2 + 12 H2 → 6 CO2 + 6 H2O + 12 H2 + 6 O2 + 6 H2O + 3 CH4
Tegen elkaar wegstrepen van factoren levert de volgende reactievergelijking op:
C6H12O6 → 3 CO2 + 3 CH4
Uiteindelijk komt er bij de verbranding van één glucosemolecuul dus 3 methaanmoleculen en 3 koolstofdioxidemoleculen vrij. Deze 6 gasmoleculen kunnen niet worden gebruikt en dienen dus te worden geloosd.
Wat we zien uit deze totaalreactie, waar glucose direct wordt omgezet in koolstofdioxide en methaangas, dat er door middel van de systemen van elektrolyse en CO2 reductie netto geen
zuurstof hoeft te worden toegevoegd om deze kringloop draaiende te houden. Alle energie die nodig is om deze processen aan de gang te houden komt, van de elektriciteit die wordt opgewekt door de zonnepanelen.
Op de volgende pagina is een overzichtsschema getekend dat bovengenoemde processen schematisch weergeeft.
Figuur 4. Installatieschema
BINNENKLIMAAT
De temperatuur kan buiten oplopen tot 127 oC in de zon kant en de temperatuur kan dalen tot -130
oC in de schaduwzijde. Het is van belang dat er binnen echter een klimaat is rond de 20 oC. Het grootste probleem in het gebouw is niet de lage temperatuur, maar oververhitting. Doordat er een thermische schil om het gebouw zit die alle warmte binnen houd en alle kou buiten, ontstaat er al snel het gevaar van oververhitting. Koelen kost echter veel meer energie dan verwarmen, dus dient er een andere oplossing te worden bedacht dan bijvoorbeeld een aircosysteem.
Er zal een mechanisch systeem worden toegepast, dat in een gesloten circuit warmte verzameld, warmte transporteert en warmte verwijdert. Restwarmte wordt op twee manieren verwijderd, door middel van koude platen en door middel van warmtewisselaars. Beide systemen worden door middel van ammonia gekoeld aan de buitenkant van het gebouw. De verhitte ammonia stroomt door
radiatoren aan de buitenkant van het gebouw. De warmte wordt vrijgegeven aan de ruimte, waardoor de ammonia wordt gekoeld terwijl het door de radiatoren stroomt.
Het is noodzakelijk om voor koeling gebruik te maken van ammonia in plaats van water, aangezien water bevriest bij 0 oC, hetgeen betekend zou betekenen dat het water direct zou bevriezen aan de buitenkant. Bij ammonia ligt het vriespunt op -77,73 oC en het kookpunt op -33,34 oC. Door de leidingen die binnen worden gebruikt om het complex te koelen stroomt wel water in verband met de veiligheid.
Warmteweerstand
Materialen toegepast in buitenwand Aluminium
Kapton Mylar Koolstofvezel Dacron Kevlar
Warmteweerstand berekenen verschillende materialen:
R = d λ
Aluminium: 0,0067 / 237 = 2.83 * 10-5 m2K/W Kapton: 0,0008 / 0,12 = 0,00167 m2K/W Dacron: 0,004 / 0,15 = 0,0267
Koolstofvezel: 0,016 / 24 = 6,67 * 10-4 m2K/W Totale warmteweerstand circa 0,31 m2K/W
Zoals is te zien uit deze berekening zijn de materialen mylar en kapton zeer hoogwaardig qua warmteweerstand, maar door de geringe dikte is de RC-waarde veel te laag om te kunnen bewijzen dat deze wand voldoet.
Normaal gesproken wordt hier op aarde bij een gebouw de RC-waarde berekend door de hele wanddikte mee te nemen in de berekening. Hierbij wordt ook de spouw meegeteld omdat via convectie warmteoverdracht via de lucht plaats vind. Warmte is niets anders dan moleculen die op
en neer bewegen, waarbij geldt hoe hoger de temperatuur, des te sneller bewegen de moleculen. Er is een absoluut nulpunt, namelijk op -273, 15 oC. Kouder dan dit kan het niet worden, want bij deze temperatuur staan alle moleculen stil. Er is geen maximum voor de temperatuur omdat moleculen altijd sneller kunnen bewegen, uiteindelijk ontstaat er wel een nieuwe fase, namelijk plasma. Dit verschijnsel treedt bijvoorbeeld op in het binnenste van de zon, of in kernfusiereactoren.
In het vacuüm van de ruimte zijn zo goed als geen moleculen, er is niks, wat dus betekend dat er geen warmte via straling kan worden doorgegeven. Door de behaaglijkheid van mijn gebouw te kunnen waarborgen, wordt er beredeneert vanuit het reflecteren van warmte en kou.
WARMTEREFLECTIE
De buitengevel bestaat uit aluminium gevelplaten die worden gespoten met een coating van het bedrijf Hy-Tech. Dit bedrijf is een spin-off van NASA en zij maken industriële coatings die onder andere worden gebruikt voor leidingen en kernreactoren en andere gebouwdelen waarbij hoogwaardige verf met een hoge warmte-of koude reflectie vereist is. De coating die ik gebruik is een heldere metallic reflecterende witte verf, die 5 keer dikker is dan een normale coating. Door meerdere lagen over elkaar te spuiten kan tot wel 40% van de warmte worden gereflecteerd (RC#233 Industrial Insulation Coating)
Mijn thermische schil zit echter pas achter de buitengevel. Deze wordt om de buitenkant van mijn constructie gevouwen en is uit verschillende lagen van kapton en dacron opgebouwd. Kapton zorgt voornamelijk voor de reflectie van warmte, kou en straling. Dacron fungeert meer als afstandshouder tussen de verschillende lagen om ervoor te zorgen dat de kapton dekens niet met elkaar in contact komen, om de warmte via convectie aan elkaar over te brengen. De kaptondekens hebben slechts een dikte van 0,06 mm. Naast een zeer sterke isolerende en warmte reflecterende waarde heeft kapton ook een straling werende werking. Elke laag kapton wordt voorzien van een nanocoating silicium oxide om een hogere sterkte van het materiaal te creëren. Ook wordt er een coating van aluminium over gespoten, waardoor het materiaal een zilverkleurig uiterlijk krijgt. Dit zorgt voor een nog betere reflectie van de warmte.
De verschillende dekens worden door middel van een drukgevoelige tape van kapton met aan elkaar geplakt. Deze tape blijft zijn werking behouden bij grote hoeveelheden straling en bij temperaturen van -100 oC tot + 250 oC.
De manier waarop dit principe werkt is ongeveer hetzelfde als aluminiumfolie in een oven. Als je aluminiumfolie in een oven van 250 oC legt en na een uur de oven open doet, dan kun je het aluminiumfolie direct met je handen eruit pakken. Dit komt omdat bijna alle warmte wordt gereflecteerd, en omdat het als een deken ligt uitgespreid.
Mijn hoofddraagconstructie wordt ook ingepakt met een aantal lagen kapton om ervoor te zorgen dat er minder werking optreed in de constructie.
HERMETISCHE SCHIL
Er is op de maan geen atmosfeer, enkel het vacuüm van de ruimte. Zonder bescherming overleeft een mens het ongeveer 30 seconden tot een minuut. Het is dus van belang dat er op geen enkele manier een lek naar buiten kan ontstaat en dat de binnenste wand van het gebouw voor een hermetische schil zorgt.
De binnenwand van het gebouw bestaat uit twee koolstofvezel platen van 8 mm dik met een tussenruimte van 12 mm. Rondom de verschillende platen wordt een rubberen sluitstrip bevestigd waardoor als het ware een dubbele beglazing ontstaat, maar dan voor de wand. Door middel van afstandshouders, die om de 150 mm worden geplaatst, wordt deze tussenruimte gerealiseerd.
Het voordeel van koolstofvezel platen is de hoge sterkteklasse van het materiaal, het geringe gewicht en de bewerkelijkheid. De romp van een formule 1 wagen is bijvoorbeeld gemaakt van koolstofvezel.
Waar de platen bij elkaar komen, wordt een aluminium plaat van 3 mm dikte over de twee platen heen gelegd. Deze wordt verlijmd en door middel van popnagels aan de achterliggende constructie bevestigd. Hierdoor worden alle naden afgesloten en ontstaat er een schil die hermetisch afsluit. De binnenwand werkt dus tevens als damp en water werende laag. Op het moment dat er raam wordt geplaatst, worden deze platen tegen het kozijn aangelijmd en gekit, waardoor hier ook weer een hermetische verbinding wordt gevormd. Hetzelfde geld voor de stijgpunten tussen de modules die afzonderlijk kunnen worden afgesloten in geval van nood. (Zie vormtekening bijlage)
ZONLICHT EN VERLICHTING
Doordat een gevelopening een zwak punt in het gebouw is worden er relatief weinig ramen
toegepast. De onderste module heeft zelfs helemaal geen ramen. Hierdoor is de zontoetreding niet te meten aan de hand van het glaspercentage. Er bestaat ook geen dag en nacht cyclus op de maan zoals wij die op aarde kennen.
Op de aarde duurt een dag 24 uur, dit betekend dat de aarde in 24 uur tijd om zijn eigen as draait. Dit komt er grofweg op neer dat er per dag gemiddeld 14 uur zonlicht is. Tevens staat de as van de aarde 23% uit het lood. Dit zorgt ervoor dat de ene helft van het jaar de zon op het noordelijk halfrond van de aarde is geconcentreerd en de andere helft op het zuidelijk halfrond, oftewel de seizoenen.
De maan draait daarentegen in 27,3 dagen om de aarde, tevens draait de maan in 27,3 dagen om zijn eigen as. Dit betekend in de praktijk dat wij altijd dezelfde kant van de maan zien. Dit betekend echter ook iets voor het zonlicht, doordat de maan zo traag om zijn eigen as draait, duurt een dag er dus 27,3 aardse dagen. De as van de maan staat voor 5% uit het lood. De locatie van de zon ten opzichte van het maanoppervlak is dus nagenoeg altijd gelijk. Hieruit kunnen we concluderen dat het maanoppervlakte ten plaatse van de evenaar van de maan de helft van de tijd geen zonlicht ontvangt en de andere helft van de tijd continue zonlicht ontvangt. Dit is voor de plaatsing van het gebouw echter niet efficiënt, aangezien we zo veel mogelijk zonlicht nodig hebben om energie op te wekken.
De geologische opbouw van de zuidpool is dusdanig dat het hoogteverschil tussen het laagste en hoogste punt bijna 12 km is. Doordat dit gebied als het ware uitsteekt ten opzichte van het maanoppervlak schijnt er 90% van de tijd de zon. Hier ligt ook de Shackleton krater. Dit is een inslagkrater van zo’n 3,6 miljard jaar oud waarbij de kraterrand 24,6 dagen van de omlooptijd zonlicht ontvangt. In de bodem van de krater is echter nooit zonlicht. Hierdoor is de temperatuur in de krater zelf -233 C. Hoogstwaarschijnlijk is er in dit kraterdal ijs te vinden, of bevroren waterstof dat weer kan worden gebruikt als water voor het gebouw.
Doordat de zon altijd heel laag aan de horizon staat is er zonwering nodig om het directe zonlicht tegen te houden. Conventionele zonwering is hiervoor echter niet geschikt omdat de hoeveelheid tegen te houden zonlicht gereguleerd dient te worden. Hiervoor zal gebruik worden gemaakt van smartglass. Dit is glas waar door middel van een elektrische spanning de transparantie en kleur kan worden geregeld. De ramen bestaan uit 4 dubbele beglazing om warmte en kou buiten te houden.
De buitenste 3 glasplaten worden voorzien van een nanocoating goud om schadelijke UV-straling te reflecteren. De binnenste 3 glasplaten zijn uitgevoerd in smartglass, waardoor er tot 99% van het zonlicht kan worden geblokkeerd.
De verlichting die ik gebruik zal bestaan uit led lampen. Deze worden gemonteerd in het verlaagde plafond en zullen bestaan uit spots bevestigd in de plaat en strips rondom.
Figuur 5. Werking smartglass en voorbeeld geblindeerde ramen
BIJLAGES
B01 Plattegronden 1:50 A1
B02 Plattegronden 1.50 A1
B03 Gevels 1:100 A1
B04 Doorsnedes 1:50 A0
V01 Vormtekening/detaillering 1:20 / 1:10 / 1:5 A0
V02 Vormtekening/detaillering 1:20 / 1:10 / 1:5 A0
V03 Vormtekening/detaillering 1:20 / 1:10 / 1:5 A0
V04 Indeling raket 1:100 / 1:200 A1
C01 Constructieve detaillering 1:5 A0
BRONNENLIJST
www.nasa.gov www.esa.int www.dutchspace.nl www.wikipedia.org www.hytechsales.com www.boeing.com www.ugalon.nl
