Erneuerbare Energien in der Lehrerbildung v erankern! Aktionskarten für die Werkstatt Thema 7: Nachhaltig bauen
Inhaltsverzeichnis Stationen Folien-Nr. 1 Energiehaus-Skizzen 3 2 Tastspiel Dämmung 4 -5 3 Experimente am Modellhaus 6 -12
Energiehaus-Skizzen entwerfen Benötigte Materialien • • Checkliste Flipchart- oder Millimeterpapier Bleistift, Filzstift, Radiergummi Lineal, Geodreieck, Zirkel Clipart Aufgabe • Planen Sie ein Energiesparhaus anhand der ausliegenden Checkliste. • Gestalten Sie Ihr Zukunftshaus auch nach optischen bzw. architektonischen Überlegungen sowie energietechnischen Kriterien. • Zeichnen Sie die Komponenten (Baumaterial, Energieversorgung, Steuerungsund Regelungstechnik) ein, die Sie in Ihrem Haus der Zukunft haben möchten. • Beschriften Sie ihre Hausskizze und präsentieren Sie Ihre Skizzen im Plenum.
Tastspiel Dämmung Zum Spiel • Das Power-House von Kosmos wird mit Styropor gedämmt – was wenig nachhaltig ist. Wer ökologisch Bauen möchte, sollte auf nachwachsende und/oder recyclingfähige Dämmstoffe zurückgreifen. Eine Auswahl und ihre Dämmwirkung können Sie mit dem Tastspiel kennen lernen. Aufgabe 1. Gespielt wird im Team. Verbinden Sie einer Person die Augen. Diese versucht dann, allein durch Tasten zu erraten, um welchen Dämmstoff es sich handelt. Die andere Person kontrolliert die Antworten und hilft ggf. mit kleinen Tipps. Auf der Unterseite der Boxen steht der entsprechende Name des Dämmstoffs. 2. Versuchen Sie danach im Team, die Dämmwirkung der Materialien einzuschätzen, indem Sie die Boxen der Reihe nach sortieren – vom höchsten zum niedrigsten U-Wert. Kontrollieren können Sie die Reihenfolge mithilfe der U-Werte auf der Innenseite der Deckel. 3. Zum Schluss bitte die Boxen wieder in die passenden Deckel stellen und auf dem Tisch neu mischen.
Tastspiel Dämmung Hintergrundinformationen zu Dämmstoffen • Dämmstoffe müssen den europäischen Dämmstoffnormen DIN EN 13162 ff (z. B. DIN EN 13163 für expandiertes Polystyrol, EPS) entsprechen. Diese Normen ordnen den Produkten nach ihren Eigenschaften (Dickentoleranz, Biegefestigkeit usw. ) bestimmte Leistungsklassen (T 1 = Dickentoleranz bis 2 mm usw. ) zu. • Die so beschriebenen Dämmstoffe tragen das CE-Zeichen (Konformitätszeichen). Dieses bescheinigt, dass der Dämmstoff im europäischen Binnenmarkt gehandelt werden darf. • Teil der Kennzeichnung ist auch eine Aussage zur Wärmeleitfähigkeit. Dieser sogenannte U-Wert beschreibt, wie gut ein Stoff die Wärme weiterleitet. Das Formelzeichen für die Wärmeleitfähigkeit ist λ (Lambda, ein griechischer Buchstabe). Die Einheit der ist W/(m²K), sprich: Watt pro Meter und Kelvin. Mit dem U-Wert wird also ausgedrückt, welche Leistung pro m² des Bauteils auf einer Seite benötigt wird, um eine Temperaturdifferenz von 1 Kelvin aufrecht zu erhalten. Je kleiner der U-Wert ist, desto besser, weil weniger Wärme durch den Bauteil geleitet wird. Naturdämmstoffe Holzfaser, Zellulose, Stroh, Schafwolle, Neptutherm, Hanf, Roggenschrot, Flachs, Kork Herkömmliche Dämmstoffe Glaswolle, Steinwolle, Polystyrol
Experimente am Modellhaus Versuch 1: Dämmung • • • Power-House von Kosmos 2 Sekundenthermometer mit Messfühler Das Glasgefäß mit dem heißem Wasser funktioniert in etwas wie eine ausgedrehte Heizung, die noch Wärme abgibt, aber keine mehr nachliefert. Tauchsieder mit Becher, um Wasser aufzukochen und 2 Gläser Aufgabe 1. Messen Sie zunächst die Außentemperatur direkt vor der Haustür (das ist zugleich die Innentemperatur zum Messzeitpunkt 0). Notieren Sie diese und alle weiteren Messwerte in der Tabelle auf der Rückseite. 2. Füllen Sie das Glasgefäß mit heißem Wasser (mind. 50 °C), stellen Sie es ins Haus und messen Sie die Wassertemperatur. Das Wasser können Sie mit dem Tauchsieder oder einem Wasserkocher erhitzen. 3. Schließen Sie alle Öffnungen des Hauses, auch zum Anbau hin. Stecken Sie den Messfühler des kleinen Sekundenthermometers ins obere Loch und lassen Sie den Messfühler des größeren Sekundenthermometers ins Wasser hinab. 4. Messen Sie in 5 -Minuten-Intervallen die Innen- und Wassertemperatur. 5. Bitte das Haus, so wie es ist, stehen lassen (nicht lüften!).
Versuch 1: Messwerte Zeit 0 min 5 min 10 min 15 min Innentemperatur Wassertemperatur Außentemperatur
Experimente am Modellhaus Versuch 2: Dämmung • • Power-House von Kosmos 2 Sekundenthermometer mit Messfühler Das Glasgefäß mit dem heißem Wasser funktioniert in etwa wie eine ausgedrehte Heizung, die noch Wärme abgibt, aber keine mehr nachliefert. Aufgabe 1. Schauen Sie sich den Versuchsaufbau und die Messwerte von Gruppe 1 an, bevor Sie testen, wie schnell sich das Haus bei Dauerlüftung wieder abkühlt. 2. Öffnen Sie zunächst beim Modellhaus alle Fenster und Türen. 3. Messen Sie mit den Sekundenthermometern in 5 -Minuten-Intervallen die Innen- und Wassertemperatur und notieren Sie die Messwerte auf der Rückseite. 4. Messen Sie am Ende noch die Außentemperatur direkt vor der Haustür. 5. Zum Schluss bitte das Wasser ausschütten sowie Fenster und Türen wieder schließen.
Versuch 2: Messwerte Zeit 0 min 5 min 10 min 15 min Innentemperatur Wassertemperatur Außentemperatur
Experimente am Modellhaus Versuch 3: Solarthermie • • • Power-House von Kosmos schwarze Flasche mit Wasser Sekundenthermometer mit Messfühler Aufgabe 1. Füllen Sie die schwarze Flasche mit kaltem Wasser und messen Sie dessen Temperatur mit dem Sekundenthermometer. Stecken Sie dazu den Messfühler in das kleine Loch am Flaschenhals. Notieren Sie die Temperatur auf der Rückseite. 2. Legen Sie die schwarze Flasche in das Fach auf dem Dach und stellen Sie das Haus – richtig ausgerichtet – in die Sonne. Bei Bewölkung, können Sie auch einen Baustrahler benutzen. 3. Messen Sie in 5 -Minuten-Intervallen die Wassertemperatur im Innern der Flasche und halten Sie die Werte ebenfalls in der Tabelle fest. 4. Zum Schluss bitte das Wasser ausleeren.
Versuch 3: Messwerte Zeit 0 min 5 min 10 min 15 min Wassertemperatur
Experimente am Modellhaus Versuch 4: Solar- und Windstrom • • Power-House von Kosmos Solarzelle, LED, rotes und schwarzes Kabel Windrad Multimeter Aufgabe 1. Bringen Sie das Außenlicht mit Solarenergie zum Leuchten. 2. Wie viel Licht benötigt die Solarzelle, damit die LED leuchtet? Versuchen Sie es mit Tageslicht, direkter Sonne und auch mit künstlichem Licht. 3. Drehen Sie das Haus der Sonne heraus und schatten Sie die Solarzelle partiell ab. Beobachten Sie dabei die LED. 4. Ergänzend können Sie in den unterschiedlichen Situationen mit dem Multimeter Spannung und Stromstärke messen. 5. Erzeugen Sie anschließend Strom durch Wind. 6. Wenn Sie fertig sind, bitte das Windrad wieder abbauen.
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