guteunterrichtspraxis-nw.org · 2011-06-01 · Rund 85 % der im Haushalt eingesetzten Energie wird...

M A T E R I ALl E N F 0 R DEN U N T E R R ICH T BAN D 9

ARM I N K REM E R

S PAR E N VON HEl ZEN ERG I E DUR C H

BAU L ICH E MASS NAH ME N

MATERIALIEN ZU EINER UNTERRICHTSREIHE

MARBURG 1982

REDAKTION RGEORGEJLSTAumlUDELJAKREMER

HERAUSGEBER AG CHEMIE UND PHYSIK IN DER OBERSTUFE CO LUTZ STAumlUDELJGESAMTHOCHSCHULE KASSELJ FB 19JHEINRICH-PLETT-STRAszligE 40 J 3550 KASSEL

I N H ALT

1 ALLGEMEINE BESCHREIBUNG DES INHALTS S 1

2 ZUSAMMENHANG VON KURS INHALT UND KSP S 2

3 SACH-PROBLEMSTRUKTURSKIZZE MIT S 3 ANMERKUNGEN

4 DER TATSAumlCHLICHE UNTERRICHTSVERLAUF S 5

5 MATER lAll EN S 8 6 LITERATUR S32

7 ERFAHRUNGSBERICHT S35

8 HINWEISE ZUR LEISTUNGSUBERPRUFUNG S37

- 1 shy

1 Allgemeine Beschreibung des Inhalts

Die folgenden Materialien zu einer Unterrichtseinheit

Sparen von Heizenergie durch bauliche Maszlignahmen basieren

auf den Erfahrungen mit einem Grundkurs Physik (Jahrgangsshy

stufe 13) der an einem Berufsbildenden Gymnasium durchgeshy

fuumlhrt wurde

Rund 85 der im Haushalt eingesetzten Energie wird fuumlr die

Raumheizung verbraucht und nicht selten zum Fenster hinausshy

gefeuert Angesichts der explodierenden Heizkosten ist es

deshalb kein Wunder daszlig intensiv nach Mitteln und Wegen geshy

sucht wird um hier Abhilfe zu schaffen

Sparen von Heizenergie durch bauliche Maszlignahmen gehoumlrt

nicht nur zum Programm der Energie-Spar-Politik der Bundesshy

regierung sondern ist mittlerweile auch von den Werbeshy

agenturen der Industrie und der Banken als verkaufs- und

darlehenfoumlrderndes Argument entdeckt worden Was dem Vershy

braucher jedoch haumlufig fehlt sind Informationen die es

ihm ermoumlglichensowohl die energiepolitischen und oumlkonoshymischen sowie oumlkologischen Zusammenhaumlnge als auch die

physikalisch-technischen Loumlsungen zur Energieeinsparung

beurteilen zu koumlnnen

Hier versucht die Unterrichtseinheit anzusetzen

Die Schwerpunktsetzung soll dabei durch die Schuumller bzw

mit den Schuumllern erfolgen In der gemeinsamen Planung haben

sich folgende zwei Themenkomplexe ergeben

- Die politischen und oumlkonomischen Gruumlnde fuumlr dieOumllpreisshyexplosion (Stichwort unbegrenztes Wirtschaftswachstum)j Die Auswirkungen der Oumllpreisexplosion auf die staatliche Energiepolitik (Stichwort Ausbau der Kernenergie)

- Bauliche und technische Moumlglichkeiten zur Einsparung von Heizenergie (Stichwort DaumlmmungIsolierungVerbesserungen an der Heizanlage) Alternative Heizsysteme (Stichwort Sonnenkollektor fuumlr BrauchwassererwaumlrmungWaumlrmepumpe)

Die Unterrichtseinheit stuumltzt sich auf ein Unterrichtsshykonzept das im Rahmen eines Lehrgangs zum Thema Faumlchershyuumlbergreifende Projekte in den Physik-Grundkursen der SekII im Hessischen Institut fuumlr Lehrerfortbildung -Hauptsteile Reinhardswaldschule- von Walter ReichenbacherKnut Eberling und Armin Kremer erstellt wurde (Druckauftrag Nr 13351181)

- 2 shy

Die vorliegende Unterrichtseinheit kann nicht nur im Kurs Waumlrmelehre eingesetzt werden sondern eignet sich (bei entsprechenden ErgaumlnzungenModifikationen und Weglassungen) zum Beispiel auch fuumlr das Kursthema Technische Anwendungen

der Elektrizitaumltslehre -Unterthema Energiewirtschaft

(Kursstrukturplaumlne (KSP)S 22 ff)

2 Zusammenhang von Kursinhaltund Kursstrukturplaumlnen

Die Unterrichtseinheit bezieht sich auf die in den Hessischen

Kursstrukturplaumlnen gegebene Begruumlndung fuumlr den Physikuntershyricht in der Oberstufe insbesondere auf die Aspekte Ausshy

wirkungen physikalischer Erkenntnisse auf die Lebensverhaumlltshynisse der Menschen wie zB Umsetzung dieser Erkenntnisse in die Technik Verbesserung und Ausbreitung der Technik

wirtschaftliche Bedeutung und Risiko technischer Entwicklungshyen und gesellschaftliche Auswirkungen technisch-wirtschaftshylicher Entwicklungen (5 4)

Wie die Sach~Problemstrukturskizze verdeutlicht bietet das Thema unter den verschiedensten Fragestellungen die Moumlglichshy

keit die Schuumller zur Bereitschaft zum verantwortungsbewuszligten Handeln (5 1) anzuregen - eine Aufgabe die angesichts der

Aktualitaumlt der Energiefrage notwendiger denn je erscneint

Unter spezifisch physikalisch-technischen Gesichtspunkten koumlnnen die Schuumller dazu gefuumlhrt werden Technische Prozesse mit Hilfe physikalischer Kenntnisse (zu) analysieren(S 3)

in dem sie einerseits die thermodynamischen Grundbegriffe

Gesetze und Modelle (WaumlrmebegriffEnergieWaumlrmetransport WaumlrmeleitungWaumlrmestrahlung Konvektion (S 21 fraquo an techshynischen Beispielen wie Waumlrmepumpe Heizung und Waumlrmeshy

daumlmmung (5 21) umsetzen und anwenden sowie an einfachen Experimenten (5 2) uumlberpruumlfen koumlnnen

--Umwel t ~gesellschaftl iche politische I ntere ssen

L _---- ------------shyo Sonne I

Poli ti sehe Unabhaumlngigkei t (jkonomisc~ Heizenergieeinsparung Individuelle Interessen Imporfunabhaumlngigkei f Interessen -Foumlrderungsgesetze -Gesundheit (Baubiologie J

~ ~ if---Klima Hondelsbi tanz -Auflagen zur Lebensstandard S02COfC0

2 Arbeitsplaumltze Baugenehmigung Lebensquali taumlt

-Staub WOhnl(omfort

-Radioshy r shy -finanzielle Belastunq

aktivitaumlt

shy middot Imiddot I I

~~~ I I

middot I I Imiddot w I

I Energietroumlger 1I ~ Kohle Oumll Gasmiddot I

I I r-- Strom

I 20degCmiddot I I

YEnergie- L J

I technologie ~iausubstanz lI I

aukonstruk t ion II I

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II I

I I 1-------- I Biologie I r--~ I

I Ialternative Heizsysteme Chemie

I I HI

Abwaumlrme Oumlkologie

I

WaumlrmedaumlmmungI I

~ i~~~re------------- i l I M dmiddot I

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Atom - Physik Thermodynamik Wirkungsgrad _ ____ ___ J

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I -BaustoffeI -Bau-und Dochform

I I -Deckenkon sfrukti onI I I I

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-Fenster

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rnyib~epumpe 1__________ )

I I ___________ __ --__________ J __ I zLr- -- ---- Saartechnologle rWarme transport Wdrmebegriff -Kt~a ------- Waumlrmetransport -R~fle-~~~---- -- - ----I multivalente ~--Steuern u Regeln Wirkungsgrad Grundelemenfe -Konvektion Absorbtion Heizsysteme I Thermostotventlle des Wetters -Strahlung IBrechun 9 Blockheizkraft - elektronische 3austatif( -LeitungI Umwandlung von Licht

~_~ werk Steuerung ______________ 2 L___________ _j in Waumlrmeenergie ____ -----______ 1 Zentralheizung I l L __________________ _Chemie der 3ausfotte IOfenheizltJ ___ J L _____ - -- --------shy-- - - -_ shy

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Grafik Angela Stille

- 4 shy

Anmerkungen zur Sach-Problemstrukturskizze

Die Sach-Problemstrukturskizze soll einen Uberblick uumlber

die Komplexitaumlt des Themas geben und n ich t als Grundshy

lage dienen (moumlglichst) alle Aspekte und ihre Vernetzungen

im Unterricht zu behandeln Die Skizze soll vielmehr Lehrer

und Schuumller dazu anregen den einen oder anderen Komplex oder einige Vernetzungen aus diesem Raster herauszugreifen

und zum Schwerpunkt des Unterrichts zu machen

Daszlig sich dabei Modifikationen ergeben (koumlnnen) zumal wenn

mit bzw von Schuumllern eine entsprechend geartete Problemshy

skizze im Unterricht erarbeitet wird ist nicht zuletzt beshy

absichtigt

Die Zuordnung der jeweiligen fachlichen Inhalte erfolgt

mittels der gestrichelten Pfeile und Kaumlsten Der Waumlrmeshy

bzwEnergiebegriff spielt bei fast allen aufgezeigten Beshyreichen eine mehr oder minder wichtige Rolle Um die Ubershy

sichtlichkeit zu wahren wurden die oumlkonomischen Interessen

jeweils nur implizit durch Pfeile angedeutet Die dicken

Verbindungspfeile stehen fuumlr den Energiefluszlig Alle geshy

nannten Bereiche sind nicht nur sachlogisch miteinander

verbunden sondern auch uumlber den gesellschaftspolitischen

Bereich miteinander verschraumlnkt

- 5 shy

4 Der tatsaumlchliche Unterrichtsverlauf

SPAREN VON HEIZENERGIE DURCH BAULICHE MASSNAHMEN

PROBLEMFINDUNG -Heizkosten -HeizungsartPrivate Heizung -Heizstoffe -Wohnkomfort

ERGEBNIS

Heizkosten laufen davon

~r----I URSACHEN UND MASSNAHMEN a--- POLITISCH-OumlKONOMISCHE

ASPEKTE

-Oumllpreisentwicklung -Abhaumlngigkeit vom Oumll -Maszlignahmen gegen die Oumllpreisentwicklung (Einschraumlnkungvershystaumlrkter Ausbau der Kernenergie)

- Staatl Foumlrderung des Heizenergiesparens (steuerlErmaumlszligigung oder Zuschuumlsse)

- - _--

MIT UNS KRIEGEN SIE DIE HEIZKOSTEN IN DEN GRIFF

Analyse und Auswertung von Werbeanzeigen der Bau-Heizungs- und Elekshytroindustrie sowie der Banken------ --shyGEMEINSAME ERKUNDUNGEN

Besuch einer Vershybraucherberatungsstelle

Besichtigung eines Neubau5

AUSBLICK

1--shy

BAULICHTECHNISCHEPROBLEMLOumlSUNG

-Daumlmmung

-Einsatz alternativer Energiequellen

KLAumlRUNG DER PHYSIKALISCHshyEN GRUNDLAGEN

-Waumlrmebegriff -Energie -Waumlrmetransport -Leistung -WirkungsgradSCHUumllERVERSUCHE -Waumlrmeleitung -Waumlrmestrahlung -Konvektion

1---- - --- ---- ~

BERECHNUNG DER ENERGIEshyKOSTEN -Verluste -Maszlignahmen (exemplarisch)

~- - - - -- - ~_TECHNISCHE MOumlGLICHKEITEN HEIZENERGIE ZU SPAREN -Heizungsanlage -Daumlmmung (MauerFenster) -alternative Heizsysteme

MODELL - RECHNUNG

-Vergleich und Beurteilung der behandelten Einzelmaszlignahmen bzgl Energieeinsparung

-Wo gibt es gesamtgesellschaftshy lich Bereiche fuumlr Energieeinshy -sparung Diskussion der staatl Initiativen und Schwerpunktsetzshyung durch Gegenuumlberstellung der Foumlrderbetraumlge des Bundes -Kohle- und Uran technologie -Foumlrderung alternativer Energie -Foumlrderung von Energiesparmaszligshy

nahmen

- 6 shy

Als Einstieg der die Energie(spar)problematik verdeutlichen und den Schuumllern Anknuumlpfungspunkt bieten sollte ihre eigene Betroffenheit zu erarbeiten wurde gewaumlhlt Zu Hause feststellen bzw erfragen

- die Heizkostenrechnungen - die Art der Heizung und des Heizstoffs - die Regelung - welche Raumlume der Wohnung bzw des Hauses beheizt werden

und welche Temperaturen sie durchschnittlich haben

Obwohl die zusammengetragenen Daten zum Teil luumlckenhaft waren (fehlende bzw unvollstaumlndige Heizkostenrechnungen

Aumlnderung der Heizungsanlage bzw Umstellung auf einen anderen Heizstoff) erbrachte die Auswertung das Ergebnis daszlig in

(fast) allen Haushalten der Schuumller die Heizkosten staumlndig gestiegen sind und angesichts der gegenwaumlrtigen Heizkostenshy

prognosen zu erwarten ist daszlig sie noch weiter steigen werden

Eine Abschaumltzung des Heizkostenanteils an den gesamten Energieshykosten des Haushalts konnte angesichts unvollstaumlndiger Vershy

gleichsdaten nur teilweise durchgefuumlhrt werden Hierzu wurden

zusaumltzlich Fremddaten herangezogen und diskutiert Es fehlten auch Angaben uumlber das individuelle Energieverhalten so daszlig der Aspekt der individuellen Heizenergie-Verbrauchssenkung zwar thematisiert aber in der Modell-Rechnung (M 14) noch nicht beruumlcksichtigt wurde Hier bieten sich Erweiterungen in der Eingangsshy

phase an

Die in der gemeinsamen Diskussion uumlber die Ursachen fuumlr und die Maszlignahmen gegen die Heizkostenexplosion thematisierten

politisch-oumlkonomischen Aspekte wurden von den Schuumllern in Referatform ausgearbeitet DiagrammeTabellen und ~hesen

wurden fuumlr alle Schuumller vervielfaumlltigt bzw auf Folie geshyschrieben Sollten die Schuumller mit dieser methodischen

AufgabensteIlung der selbstaumlndigen Bearbeitung von Referaten und ihrer Darbietung im Unterricht (noch) nicht vertraut

sein so ist es guumlnstiger wenn die Themenaspekte gemeinsam im Unterricht erarbeitet werden Relativ kurze Artikel vershysehen mit einem Arbeitsauftrag (Gruppenarbeit) sind hier sinnvoll (vgl Themenheft Energiepoli tik Energieprobleme

in Europa und Energiesparen Mi)

Alternativ zum Besuch der Verbraucherberatungsstelle bietet

sich ein Gespraumlch mit einem Vertreter der Stadtwerke an

- 7 shy

und anstelle einer Neu- bzw Rohbaubesichtigung die einer

Altbauinstandsetzung Hier kann man ua untersuchen Fenster Schwachstellen im Fensterbereich (Rolladenkaumlsten Heizkoumlrpershynischen) Innen- oder Auszligenisolierung Dachisolierung neue Heizungsanlage Abschluszligtuumlren sind die durchgefuumlhrten Maszligshynahmen sinnvoll in wessen Interesse werden sie durchgefuumlhrt wer traumlgt die Kosten was geschieht mit den Mietern Ausshywirkungen auf die Miete ferner Beruumlcksichtigung aumlsthetischshyer Aspekte wie zB bei Ersatz von unterteilten Altbaufenstern durch groszligflaumlchige Isolierfenster Fassadenerhaltung und -veraumlnderung (Straszligenbild)

Die aufgefuumlhrten physikalischen Grundlagen die zum Verstaumlndnis baulicher bzw technischer Loumlsungsmoumlglichkeiten Heizenergie zu sparen notwendig sind wurdensofern sie nicht in den Referaten angesprochen waren von mir thematisiert bzw problematisiert (vgl M 4 M 6) Die in diesem Zusammenhang durchgefuumlhrten Versuche ( vgl M 5) wurden durch Demonstrashytionen (Heizungsmodell) ergaumlnzt Sie dienten im wesentshylichen zur Veranschaulichung physikalischer Phaumlnomene

Zusaumltzlich oder alternativ zur Behandlung von Sonnenkollektoren fuumlr Brauchwassererwaumlrmung und Waumlrmepumpe bieten sich Solararchishytektur-Beispiele an an denen energiesparende Uberlegungen disshy

kutiert werden koumlnnen

- 8 shy

5 MATERIALIEN

M 1

Basislektuumlre fuumlr Referate

11

1 0 Energiepolitikft Themenheft der Zeitschrift Wochenschau fuumlrbull

politische Erziehung Sozial- und Gemeinshyschaft8kunde~ Heft 11980

Der Inhalt dieser Ausgabe

Probleme der Energiepolitik (Information) 2 Dokumentation 5

A Streitpunkte und Zielsetzungen 5 1 Der BOrgerprotest 5 2 Energiepolitische Konzepte 6

B oumllkrise 9 1 Der Stein des Anstoszliges 9 2 Multis im Kreuzfeuer 12

C Abriszlig der Problem lage 14 1 Daten zur Energiewirtschaft in der Bundesrepublik 14 2 Zur Entwicklung des Energieangebots 16 3 Wachstum und Energieverbrauch 17

D Spielraumlume politischen Handeins 21 1 Grundlinien der Energiepolitik der Bundesregierung 21 2 Alternativen zur Kernenergie 24

a) Vorrang der Kohle 24 b) Vielfalt der Wege 27

3 Energiequelle Sparen 33 33 36

a) Verkehrssektor

41b) Die privaten Haushalte

4 PolitIsche Folgerungen

Politik aktuell Was wird aus der Entspannung 43

2 Energieprobleme in Europa bull Themenheft der Zeitschrifti Wochenshyschau fuumlr politische Erziehung Sozial- und Gemeinschaftskunde~ Heft 41980

Redaktions-u Verlagsanschrift Adolf-Damaschke-Str103-105 6231 SchwalbachjTs-Limesstadt o

Der Inhalt

138 Ifur

Das Elnluumlhrungskapltel dOkumen-l tiert die Probleme der europaumlishyschen Energleversorgunn (stelgrnshy

EnergiepolitIk 1 1 Die Kohle 161

de preseAbhaumlng~ke von mshyporten) und begrlill et die Forde~ I rung nach einer gemeinsamen

re Art Energie zu geshywinnen 161

B 1 oumll- erst teurer dann

knapp 147 2 Widerstand gegen die

Atomenergie 153 1

A

Das Kapitel macht deutlich von welchen Voraussetzungen Energieshy

Energie - woher und wo- politik heute ausgehen muszlig (01shyverknappungProteste gegen AtomshyKraftwllrkel und welche IntereBSeii die EG-Laumlnder verfolgen

C Alternativen - dIe andeshy

2 Sanfte Energien 164 Das Nachoumllzeitalter147 1

3 Was bringt Sparen 167 Als Alternativen zu 01 und Atom stehen eine Reihe von Energle- quellen zur Diskussion die Im Scnluszligkapitel im Fuumlr und Wider dOkumentiert werden

3 Energiesparen Themenheft der Zeitschriftijarbeiten und lernen~ArbeitBerufWirtschaftTechnik in der Unterrichtspraxis Heft 41980

Friedrich Verlaa 3016 Seelze 6

I

M 2

STAATLICHE SPARHIIJFEN

Katalog der dUrCh ZUschuszlig foumlrclerbaren Maszlignahmen

Katalog der steuerlich bl9uumlnstlgten Maszlignahmen

Beguumlnstigt sind 1 MaBoahmen die ausdllie8lich nun Zwedre des Waumlrme- oder Laumlnnschutzes vorgenommen wCroen 2 der Anschluszlig an die Femwaumlrmeversorshyguog die Oberwiegend aus Anlagen der Kraft-Wlbme-Koppl~ zur Verbrennung von MOll oder zur Verwertung von A~ wAnne gespeist wild 3 der Einbau von WaumlrmCPJlllpenanlashygen Solaranlagen und AnJageD zur ROckshygewinnung von WArme einschlieszliglich der Anbindung an das HeiDystem Als MaBoahmen die aussdilieszliglich zum Zwedre des Waumlrme- oder Laumlnnschutzes vorgenommen werden sind insbesondere anzusehen L An Femtem und Au8eIltInoo

bull Ersatz von einfachverglasten Fenstern oder Fenstertuumlren dwdl isolier- odermebrshyfachverglaste Femter beziehungsweise Femtertuumlren bull ampsatt von Einfacltverglasung durch Isolier- und Mehrfadlverglasung bull Vorsatdenster oder -tuumlren beziehungsshyweise VorsatzflOgeI auf vorhandene einshyfachverglaste Fenster oder FenstertUnm bull ampsatt von Fenstern dwdl ScballshyschUtzfeoster bull Ergaumlnzung einer AuszligentOr dwdl eine InnentOr (WmdfangtOr)

2 An AuJeuw bull Dlimnlstoffe auf der Innen- oder AushyBeoseite

bull Daumlmmstoffe in der Luftllchicht von zweischaJigem Mauerwerk

An DIdaem bull Dlimnlstoffe im GebIIk des ausgebaushyten Dacbgesdlosscs

bull Daumlmmstoffe auf dem Flachdach

4 An JJeckm

bull Daumlmmstotfe an der Unterseite der Kelshylenlecke bull

bull Daumlmmstoffeander Unterseite derobershystell GeschoBdecte

bull Daumlmmstoffe im nicht ausgebautenDadlraum aufderobersten Geschoszligdecte

Nicht llegInsdgt sind ZIIID JWrpkf DidIt 8ILIIIddieJIU dem WInDe- oder LIrmidtutz dieoead

bull Verblendmauerwerlc und SOFannte Vorhangfsssaden an den Auszligenwaumlnden

bull RoWlden oder KJappIden an Femtem und Auszligentuumlren

bull VertlIfelungen und anderes DeIrormateshyrial an Winden Ilecken und im Dadashyraum

bull FuszligbodenbelAge

L VerIIes8eraag der Winnediiumung von uad AufteatiiIeD cb1b Didltung der Fugen zwisdlen Fluumlgelund Rahmen bei vorhandenen Fenstern und Auszligentuumlren bull ampsatz von Einfachverglasung durch 1iioIier- oder MehIfacbverglasung bull Vorsatdenster beziehungsweise Vor-satrfluumlampd fttr einfachvergJaste Fenster und ~ bull Eiahm DeUer Fenster beziehungsweise

FerJstatuumlren mit Isolier- oder MehIfacbshy~ als ampsatt von einfachverglasten Fenstern beziehungsweise Auszligentuumlren bull RoIlaumlden(auszligenangebradlteRoUadenshyltIsttn) Schiebe- oder Klapplaumlden 1 V~ der Winnedimnmng von AIdJeawIndeo cDdI

bull WIbmedlimmateria auf der Auszligenshyseik mindestens 40mm dick und unmittelshybare Beschichtung bull Waumlnnedlmmaterial auf der Auszligenseishyte mindestem 40 mm dick und hintershylOfteteVerlcleidung(vorhangfassadecoder vorgesetzte Auszligenscbale) bull Wlrmedllmmaterial auf der Innenseite mindestens 30 mm dick bull WIlnnedimmaterial in den Heizkoumlrshypemischen mindestens 10 mm dickgegeshyhenenampDs einsddieszliglidl reilektierender 0bedIIdle

bull Waumlnnedaumlmmateria in der Luftschicht von zweMdgtaIigern Mauerwerk (die EigshynUllfJ muszlig durdt Baugenehmigung nachshygewtesen ein)

l VesIIeaiaung WJnnedlimnumg von DIdIerD adl

bull Waumlrmedlmmaterial im Gebaumllk ausgeshybauter und beheizter Dachgeschosse minshydestens 60 mm dick

bull Wlbmedaumlmmaterial auf dem Flachshy dach mindestens 60 mm dick 4 V WJirmedIimmnng von Dedu1n adl bull WaumlnnedAmmateriai an der Unterseite der KdIerdedre mindestens 30 mm dick

bull Waumlnn~a1 an der Urt~iteder obersten Gescho6decke mindestens 30 mm dick

bull Waumlnnedaumlmmaterial im nicht ausgeshybauten Dachraum auf der obersten Geshyschoszligdedre mindestens 60 mm dick

15 Verminderung des Energieverlustes _ des EnergievedJrauc WIll zeotraIeo Heishyzuogs- uad ~ dunb

bull Anpassung der W~lumenstroumlmeurooder der Heizkoumlrperllaumlchen an den Wir- mebedarf der einzelnen Raumlume

bull Reduzierung der Brennerleistung bull ampsatt von Waumlrmecrzeugem (K~Iund Brenner) durch neue mit einer um mindestens 20 vHmiddot T ltrf1

~ kombinierten H~ch

serlresseln nach DIN 4702 nur solche die dwdl groszliges Heizwasser- oder Brauchshywasserspeichervolumenmiddot kleine Brennerleishystungen zulassen)

bull Veibesserungder Waumlrmedaumlmmung des WAnneetzeugersunddesVerteilungsnetze

bull Einbau von Einridttungen zur Begrenshyzung von StiIJstandamp- beziehlJD8SWeise Beshytriebsbereitscballsverlusten (zum Beiltpel Absperreinricbtungen im A~ Zugshybegrenzer Brennerabsdtluszligkfappei)

bull Veibesserung der Braudlwasserbereishytung in kombinierten H~Braucb-~ nach DIN 4702 durch JnshystalIation von Heizwasser- oder BraudJshyW8SlleISpeichem unter gleichzeitiger Vershyringerung der Brennedeistung Umstellung auf Femwirme Aumlnderung von zentralen H~ und Warmwasseran1agen innerha1bdes Geshybaumludes fiir den Anschluszlig an die Fernshyw~ die uumlberwiegend aus AnJagen der Kraft-Waumlrmekoppl~ zur Verbrennung von MOll oder zur Verwershytung von Abwaumlrme gespeist wini 7 Einbauvon ABI zur Rkkgewiummg von Winne 8 FJnIlau WIll ~ oder Solarshy einschlieszliglidl der Anbindung an ein konventionelles Heizsystem

Steuerbeguumlnsdgung Wer aus dem einen oder anderen Grund keine Aussicht auf einen staatlichen Zushyschuszlig hat muszlig dennoch nicht auf staatshyBche Foumlrderung verrichten Er kann die iteuerverguumlnstigung die fuumlr heizenergieshysparende Maszlignahmen gewaumlhrt wird in Anspruch nehmen Die gesetzliche Grundshylage dafuumlr bietet der sect 82a der Ein-

il kommensteuerdurchfiihrungsverordnung Die Voraussetzungen fuumlr die Steuervershyguumlnstigung unterscheiden sich in einigen Punkten von der Zuschuszligregelung Da gibt es zunaumlchst einige Vorteile

bull Auf die Steuerverguumlnstigung hat man einen Rechtsanspruch

bull die Houmlhe der Kosten ist unbegrenzt

bull es kommt nicht darauf an ob das Geshybaumlude Wohnzwecken oder betrieblichen Zwecken dient Diesen Vorteilen steht als Nachteil geshygenuumlber daszlig der Katalog der beguumlnsu ten Maszlignahmen etwas enger gefaszligt ist als in der Zuschuszligregelung (siehe Kasten) Rollaumlden und sogenannte Vorhangfasshysaden werden beispielsweise nicht gefOrshydert weil sie keine Maszlignahmen sind die wie die Durchfuhrungsverordnung vershylangt ausschlieszliglich zum Zwecke des Waumlnne- oder Laumlrmschutzes voreenomshymen werden ~

lutzs
Schreibmaschinentext
- 9 -
lutzs

- 10 shy

Die Houmlbe da Steuelverguumlnstigung kommen Eine Einsparung an HeizenershyInvestitionsobergrenzen wie beim Zushygie muszlig sich in der jaumlhrlichen Heizkoshyschuszlig gibt es nicht Die gesamten Kosten stenabrechnung niederschlagen fur beguumlnstigte Maszlignahmen koumlnnen von

der Steuer abgesetzt werden ~ Generell gilt daszlig nonnale Instandhalshynicht alles auf einmal sondern verteilt tungsmaszlignahmen wie zum Beispiel ein uumlber zehn Jahre In jedem Jahr koumlnnen norinaler Hausfassadenanstrich mit der also 10 Prozent der Kosten von dem steushy Miete abgegolten sind und deshalb eine erpflichtigen Einkommen abgezogen wershy Mieterhouml6ungnichtgerechtferti~istEnershyden Die Houmlhe der staatlichen Foumlrderung giesparmaszlignahmen sind aber m der Reshydie bei diesem Abschreibungwetfahren gel keine Instandsetzungsmaszlignahmen unter dem Strich herauskommt haumlngt von hier werden nicht nur bauliche Maumlngel der Houmlhe des Einkommens ab beseitigt Vielmehr gilt eine Maszlignahme

durch die nachhaltiglaquo Energie eingeshyDie Steueretpamisse koumlnnen erheblich sein So koumlnnen Ehepaare mit s~ wird nach dem Gesetz als Modershyeinem zu versteyernden Jahreseinkomshy msierung Der Vermieter hat das Recht men von 50 000 Mark bei Energiespar- fur heizenergiesparende Investitionen wie

fur andere Modemisierungsrnaszlignahmen investitionen -In Houmlhe von 10 (XX) Mark elf Prozent der Kosten auf die Jahresmieshyzehn Jahrelang jaumlhrlich 356 Mark an te aufzuschl~en Staatliche ZuschuumlsseSteuern sparen auch zinsverbilligte Darlehn und MietershyFolgen fiir den Mieter darlehn muumlssen jedoch vorher von den Bauliche Maszlignahmen zur Energieeinspashy Kosten abgezogen werden Bei preisgeshyrung muszlig der Mieter im allgemeinen bundenem Wobnraum richtet stch die dulden es sei denn er kann nachweishy Mieterhoumlhung nach der zulaumlssigen Koshysen daszlig die Maszlignahmen fur ihn oder stenmiete Hat der Eigentuumlmer dageshyseine Familie eine Haumlrte bedeuten wuumlrshy gen die steuerliche Verguumlnstigung wahrshyden die auch unter Wuumlrdigung der beshy genommen so braucht er in diesem Fall rechtigten Interessen des Vermieters und von seinen umlagefahigen Kosten seinen anderer Mieter des Gebaumludes nicht zu Steuervorteil niclit abzuziehen Er kann rechtfertigen ist Mieter sollten allerdings seine Kosten in Form der elfprorentigen beruumlcksiclJtigen daszlig ihnen energiesparenshy Umlage an seine Mieter weitergeben de Maszlignalimen auch finanziell zugute

Beim Finanzamt nachfragen ob die steuerlich bzw o durch Zuschuumlsse beguumlnstigten Maszlignahmen noch gelten

Stiftung Warentest (Hrsg) test -Energie-Sonderheft- Dez o 80 (gekuumlrzt) bull

- 11 -

M 3

SPAREN SOLL BELOHNTiiERDEN

bull in einem Mehrfamilienhaus oder einem Wohnshyblock bei dem die Heizkosten pauschal

zwn Beispiel nach den Quadratmetern der Wohnflaumlche - auf die Mieter oder

Wohnungseigentuumlmer umgelegt werden macht sich die Ersparnis des einzelnen kaum oder gar nicht in seinem Porteshymonnaie bemerkbar Er spart quasi fur alle anderen mit Warwn sollte man also seine liebgewordenen Gewohnheiten muumlhsam aumlndern Warum Heizkoumlrper in wenig genutzten Raumlumen - zum Beispiel dem Schlafzimmer niedrig stellen warshyum nur ein paarmal am Tag kurz luumlften wenn doch dauernd geoumlffnete Kippfenster viel bequemer sind Erst wenn der sparsame Heizer belohnte und der verschwenderische durch eine houmlhere Zahlung raquobestrafte wird duumlrfte sich das Heizverhalten merklich aumlndern Dashydurch koumlnnten 15 bis 20 Prozent Heizshyenergie eingespart werden Das Zauberwort heiszligt gtlverbrauchsabhaumlnshy

gige Heizkostenabrechnunglaquo Was das bedeutet wissen schon viele denn diese Art der Abrechnung ist fur preisg~burshydenen Wohnraum (mit Ubergangsfnst bIS 1983) bereits vorgeschrieben Auszligerdem wird sie immer haumlufiger in Mietvertraumlgen individuell vereinbart Die Heizkosten wershyden zum Teil nach dem Verbrauch der jeweiligen Wohnung und zum Teil nach der Wohnflaumlche dem wnbauten Raum oder einer anderen Bezugsgroumlszlige verteilt Auch die Kosten der Warmwasserversorshygung werden oft entsprechend umgelegt Diese Art der Abrechnung soll nun auch fuumlr nicht preisg~gtundenen Wohnr~um Pflicht werden (Uber Ausnahmebereiche informieren die Landesregierungen)

Das soll in der Verordnung uumlber die vershybrauchsabhaumlngige Abrechnung der Heizshyund Warmwasserkostene festgelegt wershyden die voraussichtlich schon Anfang 1981 in Kraft treten wird Die Bundesreshygienmg erhofft sich ~urlth dies~n vorgeshyschriebenen SparanrelZ eme HelZCnergteshyeinsparung von 15 Prozent

Der VerteilWJgSSChluumlssel Nach dem Verbrauch sollen voraussIchtshylich mindestens 50 aber houmlchstens 70 Proshyzent der Heiz- beziehungsweise der Warmshywasserkosten verteilt werden Die Grundshykosten die pauschal nach der Wohn- oder Nutzflaumlche oder dem umbauten Raum aufgeteilt werden koumlnnen also 50 bis 30 Prozent der Gesamtkosten ausmachen In diesem Rahmen darf der Hauseigentuumlshymeroderdie Gemeinschaft der Wohnungsshyeigentuumlmer den Verteilungsschluumlssel selbst bestimmen

Um nach dem individUellen VClbraum abrechnen zu koumlnnen muszlig er zunaumlchst einnIal ermittelt Werden Die Verordnung wird dafur kein bestimmtes System vorshyschreiben Die Geraumlte muumlssen aUerdinamp den Qualitaumltsanforderungen der DINshyNorm 4713 (erst im Entllrf vorhanden) genuumlgen Grund~aumll1lich kann man zwishyschen Heilkostenverteilern nach dem Vershydungtungprifl7ip elektrischen V weilem ins Rohrleitungsnetz eingebauten Waumlnneshyzaumlhlern und Was~erzaumlhlern waumlhlen

Bereits eingebaute Geraumlte da betrifft immerhin mehrere Millionen Wohshynungen koumlnnen jedoch in jedem Fall weiter verwendet werden auch wenn sie den Mindestanforderungen nicht entspreshychen

Die Vennicterentscheiden Da fuumlr die Ausstattung rmt Verbrauchsshyerfassunusgeraumlten eine Ubergangsfrist plant 386 1984) vorgesehen ist koumlnnen die von der Verordnun hetroffenen Hausshyund Wohnungseigentu~ner in Ruhe uumlberleshygen welchesSyslenlsieeinhauen lassen und IeJche Firma sie damit beauftragen

Wrr meinen da von der Entscheidung hauptsaumlchlich die Mieter betroffen sind sollte der Hauseigentuumlmer obwohl er nicht dazu verpflichtet ist die Angeshylegenheit mit den Mietern besprechen und sie auch an dem Beschluszlig beteilishygen Zwar muszlig der Ve~eter zunaumlchst die Kosten fur den Embau von Vershybrauchsmeszliggeraumlten voll trage~ er kann die Mieter jedoch im Rahmen emer Mletshyerhoumlhung um 11 der Investitionskosten auf die Jahresmiete nach sect 3 des Mletshyhoumlhegesetzes daran beteiligen - allerdings erst nach Inkrafttreten der Verordnung

Mietemchte und llnichten Die Mieter sind nur dazu verpflichtet die Anbringung der Ablesegeraumlte zu geshystatten und den Ablesern Zutritt zur Wohshynung zu gewaumlhren Sie haben ihrerseits wiederum AnSprudl auf eme ordnungsshygemaumlszlige und uumlbersichtliche Heizkostenabshyrechnung Auszligerdem ist der Vermieter verpflichtet lhnen Einsicht ill saumlmtliche Unterlagen fuumlr die Abrechnun) zu geshywaumlhren

Die Deue Heizkostenabreclmung Wie wird eine Heizkostenabrechnung in Zukunft aussehen Welche Positionen

duumlrfen darin auftauchen Entsprechend der Neubaumietenverordnung fuumlr preisshygebundenen Wohnraum soll nun auch ~ der Heizkostenverordnung fur den frelshyfinanzierten Wohnungsbauvorgeschrieben werden welche Betnebskosten houmlcllstens umgelegt werden koumlnnen Im einzelnen sind das die Kosten

bull der verbrauchten Brennstoffe und ihrer lieferung (bei Fernwaumlnne Grund- Arshybeits- und Verrechnungpreis)

bull des Betriebsstroms

bull der Bedienung Uumlberwachung und Pilege der Anlage

bull der regelmaumlszligigen Pruumlfung der Beshy

tirebsbereitschaftund -sicherheit einschlieszligshylich Einstellung durch den Fachmann

bull der Reinigung der Anlage und des Betriebsraurns

bull der Immissionsmessungen und

bull die laufenden Kosten der Verbrauchsshyerfassung (Wartung Ablesedienst und Rechnungserstellung)

Fuumlr die Kosten der Warmwasserversorshygung gilt aumlhnliches

Wie eine solche AufStellung der Heizshyund Warmwasserkosten aussehen kann zeigt unser Beispiel ein Computerblatt einer Waumlrmemeszligdienstfmna Einige Posishytionen haben wir fur Sie erlaumlutert

Fehlerquellen Diese Art der Heizkostenabrechnung per CompUler die jetzt wohl gang und gaumlbe werden wird macht einen halbamtlichen Eindruck Sie sollten sich jedoch nicht scheuen die so offiziell wirkenden Zahshylen zu uumlberpruumlfen In die Heizkostenabshyrechnun~ schleichen sich naumlmlich leicht Fehler em Das kann bei Heizkostenvermiddot teilern nach dem Verdunstungsprinzip schon damit beginnen daszlig der Fluumlssigshykeitsstand falsch abgelesen wurde Sie sollten deshalb beim Austausch der Roumlhrshychen unbedingt dabeisein und sich geshygebenenfalls erklaumlren lassen wie der Abshylesewert zustande kommt

Kritikpunkte Vergleichen Sie Ihre Abrechnung jewe~ mit der des VOljahres Dann haben Sie auch eine ge1sse Kontrolle daruumlber ob

Sie vernuumlnftig geheizt haben oder nicht Waumlhrend der Heizperiode koumlnnen Sie das leider nicht feststellen Der fluumlssigkeitsshystand der Roumlhrchen geht nur sehr langsam zuruumlck und auch den leicht ablesbaren Verrechnungseinheiten der elektrischen Verteiler kann man nur dann Verbrauchsshywerte zuordnen wenn der Gesamtvershybrauch des Hauses bekannt ist Das krishytisieren die Verbaumlnde der Wohnungswirtshyschaft der Deutsche Mieterbund der Zentralverband der Deutschen Haus- Wohnungs- und Grundeigentuumlmer sowie der Gesamtverband gemeinnuumltziger Wohshynungunternehmen in ungewohnter Einigkeit

Sie wenden sich jedoch hauptsaumlchlich desshywegen gegen die geplante Verordnung weil das Problem der raquoexponierten Wohnlagen und des Waumlrmekhiuslaquo nicht angemessen beruumlcksichtigt wird Worum geht es dabei Exponierte Wohnungen also Wohnungen mit viel Auszligenwaumlnden benoumltigen ftir die gleiche Raumtempeshyratur msbesondere bei schlecht isoliershyten Gebaumluden mehr Heizenergie als die geschuumltzt liegenden Diesen zusaumltzlichen Verbrauch kann der Bewohner auch durch vernuumlnftiges Heizverhalten nicht verrinshygern Es waumlre deshalb nur gerecht meishynen die Verbaumlnde wenn Bewohnern dieshyser Wohnungen ein Heizkostenbonus geshywaumlhrt wuumlrde Davon will das Wirtschaftsshyministerium nichts wissen Der Waumlrmeshywert einer Wohnung mUumlSSe in der Grundshymiete beruumlcksichtigt werden nicht in den Heizkosten Das Argument leuchtet ein die Konsequenz jedoch - alle Mieten muumlszligten neu ausgehandelt werden - ist auf dem Wohnungsmarkt nach Ansicht des Mieterbundes bloszlige Theorie da hier die Gesetzes des freien Marktes nicht funkshytionieren Zumindest kUrzfristig werden die Mieten also nicht den Waumlrmewert widerspiegeln Um Ungerechtigkeiten zu mildern bleibt zunaumlchst nur die houmlhere verbrauchsunabhaumlngige Pauschale von 50 Prozent

~ Stiftung Warentest (gekuumlrzt)

Erlaumluterung des Formulars

Zu L Fuumlr saumlmtliche Anlieferungen und Nebenkosten muszlig das Rechnungsshydatum angegeben werden Der Restbeshystand wird mit dem Preis der letzten Lieferung(en) bewertet

Zu 2 Heiz- und Warmwasserkosten koumlnnen nach unterschiedlichen Verfahshyren ermittelt werden die auf dem Rechnungsformular erklaumlrt sein sollten In diesem Beispiel ist der GesarntvershybrauchanWarmwasserrnitderOumllmenge multipliziert worden die benoumltigt wird um einen Kubikmeter Wasser auf die eingestellte Temperatur zu erwaumlrmen Entsprechend dem Prozentsatz dieser Oumllmenge am Gesamtverbrauch wershyden dann auch die uumlbrigen Kosten als Warmwasserkosten angesehen Die Aufteilung der Gesamtheiz- und Warmwasserkosten in Grund- und Vershybrauchskosten (ermittelt mit Heiz- und Warmwasserkostenverteiler) erfolgt nach dem jeweils gewaumlhlten VerteishylungsschlUumlSSel (hier 50 50~

Zu 3 Bei der Ermittlung der Kosten pro Quadratmeter und pro Strich wird mit mehreren Stellen hinter dem Komshyma gerechnet um Rundungsfehler auszuschalten

Das gilt auch ftlr den raquoWaumlrmeklaulaquo ein simples physikalisches Phaumlnomen Eine schlechter beheizte Wohnung raquostiehltlaquo zwangslaumlufig einen gewissen Prozentsatz der Heizenergie einer Nachbarwohnung mit houmlherer Temperatur Schon bei eIshynem Temperaturunterschied von nur zwei Grad kriechen etwa 15 Prozent der Waumlrshyme durch die Wand iszligs kaumlltere Zimmer ein Problem rur die verbrauchsabhaumlngige Heizkostenabrechnung Technisch laumlszligt es sich zwar schon heute loumlsen das Verfahshyren ist jedoch kompliziert und teuer

Probleme gibt es also nach wie vor bleibt zu hoffen daszlig die Verordnung ihren eishygentlichen Zweck erreicht Energiesparen durch vernuumlnftiges Heizen bull

(Hrsg) test -Energie-Sonderheft- Dez 180

Heizkostenabrechnung tllrdln~

HermIIIauIFtt

EGL

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bull bullBETI UEGENSeH~AFT All VI ESENGRUND 25

1 dlre_b~_boIdor--__

BRENNSTOFF - HEIZOEl IN l

RESTIESUMf)

ANFANGSBESTAND ~ l200001300~79 ANLIEFERUNG 1020000 50519

520000 100110 220000 300~10

YERBRAUCH KESSElItE IN lGIING BRENMERWRTUNG IISSIONSMESSUNG 8ETRIEISSTROM

1640000

KOSTENOER YEA8RAUCHSEAFASSUNamp AUF AlLE WOHNuNC

1 4_ 414 r =shy 10519 - 300~80 366

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M 4

LEHRERARBEITS - BLATT

Thema Waumlrme-Waumlrmetransport-Temperatur-Energie

In Arbeitsgruppen sollen folgende Beispiele behandelt werden

1 Waumlrmeabgabe von Heizshy Beschreibe moumlglichst deshykoumlrpern tailliertwie der Vorgang

ablaumluft 2 Waumlrmeabgabe der Wie unterscheidet sich dies

Sonne von den anderen beiden Beispielen

30 Heiszliger TopfPIanne Wieso verbrennt man sich mit Metallgriff beim Anfassen leicht die

Finger

Zusammentragen der Arbeitsgruppen-Ergebnisse Nach Verstaumlndnis der Phaumlnomene werden die BezeichnungenK 0 n v e k t ion W auml r m e s t rah I u n g und W auml r m eIe i tun g eingefuumlhrt(Mit Hilfe der drei Beispie~kann der Waumlrmebegriff definiert werden)Moumlglicher Zwischenschritt Arbeitsauftrag Versuche herauszufinden ob Waumlrme und Temperatur vershyschiedene Dinge oder Namen fuumlr das ~leiche sind (Gegebenenshyfalls Temperaturbegriff wiederholen)Eventuell - Betrachtung des Waumlrmetransports von der Sonne zur Erde

trotz tiefer Temperatur im Weltraum - BeispielBecherglas mit kochendem Wasser ll auf Bunsenflamme

heranziehen konstante Temperatur trotz staumlndiger Energieshyzufuhr

- Gleichbleibende Heizkoumlrpertemperatur trotz staumlndiger Waumlrmeshyabgabe diskutieren

Ergebnis Definition der Waumlrme als Energieform (Gegebenenshyfalls Wiederholung des Energiebegriffs)

Thema Anwendungen und Messung der zugefuumlhrten Waumlrme

Arbeitsauftrag Betrachte Koumlrper denen offensichtlich unterschiedlich viel Waumlrme zugefuumlhrt wurde zB 2 gleiche Naumlgel einer wurde auf Rotglut erhitzt der andere nur auf 100degC Oder Ein duumlnner Metalldraht der zum Gluumlhen gebracht wurde und ein Glasstab der zum Gluumlhen gebracht wurde Versuche experimentell zu ermitteln wieviel Waumlrme denn nun konkret zugefuumlhrt wurde (Bereitstellen eines Kalori shymeter-Gefaumlszliges)

Ergebnis Meszligvorschrift fuumlr die zugefuumlhrte Waumlrme

A Q = cmiddot m bull AT L T = TEnd bull - TAnf bull

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M 5


Anregung von SChuumllerexRerimenten zur Ermittlung des Temperaturverlaufs im auerwerk

YTON-Stein Auf der einen Seite Raumtemperaturlauf der anderen Seite ein Blechbehaumllter mit Eiswasshysermischung Isolierung der anderen Steinshyseiten durch Abdeokung mit StyroporplattenEinige Bohrungen als Meszligstellen zwisohen den Temperaturen

Thermometer

~ Styropor

Raumshytemperatu YTON - STEIN

Styroporverkleidung Blechbehaumllter mit Eiswasser

Weiteres Experiment um zu zeigen daszlig die transportierteWaumlrmemenge von der Groumlszlige der Temperaturdifferenz abhaumlngt o

YTON-Stein Ausgebohrt mit gutsitzender Kupferhuumllsein die kochendes Wasser eingefuumlllt wird Messen der Abkuumlhlung und Ermittlung der hindurchwandernden Waumlrmemenge in Abhaumlngigkeit von der Temperatur

T1 YTON-STEIN

Kupferhuumllse mit kochendem Wasser

Ergebnis Durchgewanderte Waumlrmemenge pro Zeit ist proportional zur Temperaturdifferenz Plausibelmiddot machen der restlicamp~~l~~haumlngigshykeitenMaterialartMateriald1cke~Groumlszlige der durchstroumlmten Flaumlche

Gleichung P = k Amiddoto T 6 T = (T2 - T1 )

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- 15 shy

Bezeichnungen

P = Waumlrmeleistung in Watt

k = Waumlrmedurchgangszahl (gibt an wieviel Waumlrme durch einen Quadratmeter Mauerwerk pro Grad Temperaturdifferenz hinshydurchwandert Die Einheit des k-Wertes ist Wm2middotK)

T= Temperaturdifferenz in Kelvin A = durchstroumlmte Flaumlche

Gegenuumlberstellung mit der Gleichung 6Q = cmiddotm-4T

AUFGABEN - Berechne den Warmeverlust des Klassenraumes wenn T1 = geshy

messene Auszligentemperatur (beruumlcksichtige Fenstern und Mauern extra und ob es sich um Auszligen- oder Innenwaumlnde handelt) = 20deg0T2

- Berechne die Waumlrmeverluste fuumlr einen Raum in Eurer Wohnung

- 16 shyM 6

SCHtlLER-ARBEITS-BLATT

Rechnerischer Vergleich der durchgehenden Waumlrme leistung an einer gegebenen Auszligenwand - bei verschiedenen Materialien - bei verschiedener Dicke der Materialien - bei verschiedenen Fenstern Vergleiche

Fenster Einfachshyverglasung

Doppelshyverglasung

Dreifachshyverglasung

k-Wert in W m2 K

6 +28-35 +19-23

+ Je nach Rahmenmaterial und SCheibenabstand

Mauer 30 cm Kalksand-Lochsteine

k-Wert in W 157

m2 K

365 cm Vollziegel

123

25 cm Gasbeton

078

Berechnung der Energiekosten +Heizwertangaben

1 1 Heizoumll = 988 kWhl 1 m3 Erdgas = 860 kWhm3

1 kWh Strom = 1 kWh 1 kg Brechkoks = 779 kWhkg

+ Das sind ideale Waumlrmeaumlguivalente Es treten Verluste auf (zoB o Waumlrme der AbgaseHeizkesselabstrahlung bullbull )

Erfahrungswerte fuumlr die Nutzung+ Tagespreis

Heizoumll 75 DM je 1

Erdgas 76 DM je m3

Koks 70 DM je 50 kg strom++ 98 DM je kWh Nachtstrom 98 DM je kWh

+ Wiederholung bzwo Einfuumlhrung der Bezeichnung Wirkungsgrad ++ Beachte den schlechten Wirkungsgrad bei der stromershy

zeugung Aufgabe Gib zu den vorher berechneten Waumlrmeverlusten die

Kosten an (Es sind alle wichtigen Daten vorhanden um fuumlr Neubauten die Mauer- und Fensterart fuumlr kostengUnstiges Heizen zu ermitteln)

- 17 shy

M 7

1 WARMWASSERHEIZUNG ALS REGELKREISMODELL 1)

Die Regelung der Raumtemperatur in unseren Wohnungen ist wohl der fuumlr Schuumller bekannteste und auch am besten durchschaubare Fall eines technischen Regevorgangs Er wird in der einschlaumlgigen Literatur uumlber Kybernetik und auch in Schulbuumlchern gern als Beispiel heranshygezogen und graphisch veranschaulicht

Stellmiddot Wert ua- $qrUww CWot_~ Strom

Fllllungs[ Mensch ] glied SOli ~ Wert Q1wUnKhtt r

reg regreg

reg reg

Regelglied (Thermostat)

__atur

ltmiddotWert

(ltWormalionttlfet StroM --shyFuumlhlglied

Starmiddot G6II

Stauglled (Wohnung zu end RaIft)

Regelstrecke

KonSlrukriOIlSSchlIIu 1(gt FUllkrionsmodes zur Warmwasserheizung

VERSCHIEDENE REGELANLAGEN

Anwendungsfall Regelungssystem

Einzelraumheizung Raumtemperaturregelung Zu allen Anlagen

gehoumlrt die Ausruumlstung mit Nachtshyabsenkung

und Thermostatshy

ventilen

Kleines Einfamilienhaus Etagenheizung Reihenhaus Fertighaus

Raumtemperatu rregel ung eventuell mit Auszligentemperaturaufschaltung

Groszliges Einfamilienhaus Mehrfamilienhaus

Witterungsgefuumlhrte Vorlauftemperaturregelung

Haumluser mit sehr groszligen Mauershydicken (gute Waumlrmespeicherung)

Raumtemperaturregelung

2 0 WAumlRME NACH MASS 2)

Neben vielen altbewaumlhrten Hausshymittelrlo verhalf die Energiekrise auch

den zwar seit langem bekannten bisher aber nur unter Komfort-Gesichtspunkten betrachteten Thermostatventilen fuumlr die Zentralheizung zu neuen Ehren - diesshynal allerdings vor allem unter dem Aspekt der Heizkosten- und Oumlleinsparung

Die Heizungsanlagenverordnung chreib~ den Einbau von Thermostatventilen bei Neubauten vor Und ~tsprech~de A~fshylagen fuumlr Altbauten smo zummdest un Gespraumlch Kaum eine andere Investition im Bereich Jer Energieeinsparung macht sich so sehnen bezahlt In ein bis spaumltestens vIer Jahren haben sich die Thermostatventile in der Regel amortisiert

Bei einer Nachruumlstung werden die Einbaukosten in der Regel bei 60 Mark liegen Dazu kommen die Kosten fuumlr das Ventil von 25 bis 50 Mark

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Llmwiilzshy r-~

pm~___ j ~ Zentra 1shygerJt

WitlenmgsgefDhrle VorlauftemperaturreshygelUng

Regelung der Heizung Bei der Temperaturregelung lassen sich zwei Arten unterscheiden Im ersten Fall wird die Vorlauftemperatur uumlber einen Stellmotor an Mischventil zentral geshysteuert wobei als Grundlage entweder die Auszligentemperatur oder ein sogenannshyter Testraum dient Die Temperatur ist dann nur in einem einzigen Raum steushyerbar

Die Nachteile der zentralen Vorlauftemshyperatursteuerung liegen a~f der Hand Alle Raumlume ob Kuumlche Diele Bad oder Schlafzimmer werden gleichmaumlszligig mit Heizwaumlrme versorgt Die innere Energieshyzufuhr - zum Beispiel durch Licht einen Herd oder die Bewohner - kann nicht a~genutzt werden

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Bessere Ergebnisse bringt die individuelle Re~elung der Raumtemp~ratur ThermshystatIsche Heizk~rnervent~e regeln die Temperatur Ul aumluumlm uD halten sie inl Rahmen technischer Moumlglidtkeiten konshystant Ihre irkungsweis besteht darin daszlig sie die aw11temperatur messen und

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mit dem eingestellten Wert (Sollwert) vershygleichen Liegt die Temperatur im Raum uumlber diesem Wert wird der WasSerdurchshyfluszlig durch den Heizkoumlrper verringert

das Ventil sChlieszligt Im entgegengesetzshyten Fall Wird der Wasserdurchfluszlig erhoumlht - das Ventil oumlffnet

1m Gegensatz zu uumlblichen Handmischem tragen Theanostatventile auf diese Weishyse zur Energieeinsparung bei Alle in den Raum einfallende Fremdwaumlrme - sei es Sonneneinstrahlung Beleuchturlgswaumlrme Menschenwaumlrme oder die Waumlrme von1elektrischen Geraumlten erhoumlhen von selbst die Raumtemperatur Mit thern1ostatishysehen Heizkoumlrperventilen Wird die Waumlrshy

meabgabe am Heizkoumlrper fast um die gleiche Menge ve~gert wie der ~f~ll von Fremdwaumlrme steigt Fuumlr den uuen 1St das ganz einfach daran zu erkennen daszlig zum Beispiel im Winter der Heizkoumlrper bei Sonneneinstrahlung nicht so heiszlig wird weil die Sonne ja einen Teil der Raumshyerwaumlrmung uumlbernommen hat Am besten fuumlr einen sparsamen Energi~shyverbrauch ist eine Kombination von Wltshyterungsgeftihrter Regelung der Vorlaufshytemperatur an Heizkessel und individushyeller Regelung durch Thermostatventile Auf diese WeISe kann sowohl der Enershygiebedarf eines Hauses ldobal nach dem Klima gesteuert als aucli die Raumtemshyperatur auf die jeweilige Nutzung abgeshystimmt werden Und wer ein uumlbnges tun moumlchte kann seine Anlage zusaumltzlich mit einem Zeitprogranlffi zur automatischen Nachtabsenkung ausstatten

11~~rJIshy

gtIlC


Darauf sollten Sie achten Der Temperaturfiihler sollte nie verdeckt sein etwa durch Gardinen oder Moumlbel Dann bilden sich naumlmlich Waumlrmestaus und das Ventil regelt die Raumtemperatur nicht mehr Wenn Sie auf lange Vorhaumlnshyge oder Heizkoumlrperverkleidu1gen ni(ht verzichten wollen oder wenn Jer Heizshykoumlrper in einer Nische steckt sollten Sie Thermostate mit Femfilhler waumlhlen

Steuerung der Umwaumllzpumpe durch den Raumthermostaten

Wrrd die Vorlauftemperatur zentrd Jurch einen Innenraum-Thermostaten gere1dt so darf in diesem Raum meist -das Wohnzimmer -kein ThermostatventIl einshygebaut werden Unangenehme Ruumlckshykopplungseffektc waumlren ~sonst die Folge Die Tempera tur dieses Raumes wird durch die zentrale Heizungsregelung bestimmt

Steuerung der Pumpe mit einer Schaltuhr

Wenn Sie Thermostatventile benuumltzen ist vem~tiges L~en besnders wichtig Durch die stets gleichmaumlszligige Raunltemshyperatur eruumlbrigt sich das Luumlften zur Reshygulierung der Temperatur Wenn Sie zu fange luumlften flihlt der Thernwsla die Kaumlfle und oumlffnet das Ventil weit auf Die kostbare Waumlnne entweicht dunh das oflene Fenster ins Freie bull

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1)aus A Wenk G Trommer13Naturerscheinung Energie13Braunschweig 1977132) gek aus Stiftung13Warentest test Energie-13Sonderheft 198013Abb KhBoumlse Heizkosten13sparen Koumlln 1980
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H 8

Klimaelemente und Klimafaktoren Die vorangegangenen Beispiele zeigen daszlig die klimashy

tischen Bedingungen einen wesentlichen Einfluszlig auf die Architektur ausuumlben Um den Energiebedarf eines Hauses so gering wie moumlglich zu halten ist es daher erforderlich von Beginn der Planung an alle Klimaeinfluumlsse zu beshyruumlcksichtigen und fuumlr das Gebaumlude zu nutzen

Die wichtigsten Klimaelemente sind So nnenstrahlu ng Temperatur Wasserdampfgehalt der Luft Niederschlaumlge Luftdruck und Winde

Unterschiedliche klimatische Bedingungen ergeben sich durch die geographische und topographische Lage eines Ortes Auszligerdem durch die Verteilung von Meer und Land und die Beziehung eines Ortes zum Meer oder zum Gebirge

Alle diese Klimafaktoren beeinflussen die einzelnen Klimaelemente in ihrer Intensitaumlt Dadurch ergeben sich unterschiedliche Klimabereiche

31 Das Klima in der Bundesrepublik Deutschland

Die Bundesrepublik Deutschland liegt etwa zwischen dem 6 und 13 Grad oumlstlicher Laumlnge und dein 48 und 54 Grad noumlrdlicher Breite Wegen der vorherrschenden Winde aus West bis Suumldwest wird das Klima wesentlich durch den Einfluszlig des Atlantischen Ozeans mit Ausshylaumlufern des Golfstromes und der Nordsee gepraumlgt Die Einfluumlsse des Landklimas von Osten werden weitgehend zuruumlckgedraumlngt so daszlig sich ein gemaumlszligigtes Klima einstellt

Windeinfluszlig

Die Abb 7 zeigt deutlich daszlig die Winde aus westlichen Richtungen weitaus haumlufiger sind als aus anderen Richshytungen

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L N NO 0 50 5 SW W NW N Himmelsrichtung

Neben der Windrichtung ist die herrschende Windgeshyschwindigkeit von Bedeutung Dabei laumlszligt sich feststellen daszlig mit zunehmendem Abstand vom Meer die Windgeshyschwindigkeit geringer wird

Besonders auffallend ist daszlig in Muumlnchen mit durchshyschnittlich 2 ms eine sehr geringe Windgeschwindigkeit herrscht

ms 7 6 I--- I I Mittelwerte

- r--~burg -~-- -r--~ E=I-- - - ----~en 11

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~ 0 Jon Morz MOl Juli Sept Nov

Febr Apr Juni Aug Okt Dez Monate

Miniere monatliche Windgeschwindigkeit in verschiedenen deutschen Staumldrtn

Sonneneinstrahlullg Nebcn dem Wind ist die Sonneneinstrahlung ein wichshy

tiges Klimaciclllcnt Die Sonneneinstrahlung ist vom Sonnenstand und von der Sonnenscheindauer abhaumlngig

Der Sonncnstand bttraumlgt mittags fuumlr einen Ort 515deg Noumlrdlicher Brcite (Dortlllund)

151 0 LUrWilltcrsonnenwendeam 2112 3850 LUr Tag- und Nachtgleiche am 213 und 219 619() LUr Sornmergtonnenwende am 216 [75]

Die Sonnenschcillliaucr ist in der Bundesrepublik regional unterschiedlich Durch intensivere Wolkenbilshydung im KuumlstcnLHreich und durch Luftverschmutzung in Industriegebicnn und Stiidtcn wird die Sonnenscheinshydauer bceimraumlchtigt Sie Iicgt deshalb im Durchschnitt zwischcn 1300 und 2000 ha

Wie bertil crwaumlhnt kann das Klima in der Bundesshyrepublik als gClllaumll~igt bClcidmet werden Die mittlcre Jahrestemperatur liegt bci ca_ 283 K (+ 10degC) Die mittshylere Wintcrtelllperatur hegt c[wa 100 darunter und die mittlere Sommertemperatur etwa 10deg daruumlber [13]

Die Tabellc leilt dal~ die maximalen und minimalen Temperaturcn jeweils noch einmal ca mehr bzw100

weniger betragen als die mittleren Winter- und Sommershytemperaturen

Kleinklimatische Einfluumlsse (Mikroklima) Neben dem beschriebenen Makroklima spielt das JeweilIge Mikroklima eine entscheidende Rolle Zum einen wird das Mikroklima durch die Unterschiede zwischen Stadt und Land in folgenden Punkten beeinshyfluszligt Wegen der Dunst- und Staubglocke uumlber den Staumldten ist die Sonneneinstrahlung waumlhrend der Sommermonate ca S geringer als auf dem Lande

l-laumlufigkeit der Windrichtungen in Berlin a) bezogen auf alle Windgeschwindigkeiten im 1ahr Durch Vetminderung der Waumlrmeabstrahlung und die b) bezogen auf alle Windgeschwindigkeiten im Winter groszlige Waumlrmeabgabe der Staumldte liegt die Temperatur

10c) bezogen auf alle Windgeschwindigkeiten gt S ms im Winter jedoch etwa uumlber der auf dem Lande Die Windgeshyschwindigkeit in den Staumldten liegt um etwa 30 unter

Durchhnilllich Sonchndur

Slunde prO Jhr

c=J lOOO b 1900

~ 1900 bis 1800

nIIIIIIIIIIII1 800 bl 1700

~ 1100bi1600

t A 600bl500

~ 1500bll400

1 ~1

~ Berlm

Zonen durchschnittlicher Sonnenscheindauer

der auf dem Lande Dies fuumlhrt besonders an warmen Tagen zu einer um ca SO geringeren naumlchtlichen Abkuumlhshylung in den Staumldten [80] Neben den Unterschieden zwischen Stadt und Land wird das Mikroklima durch Waumllder Hanglagen Fluumlsse Seen und Gebaumlude merklich beeinfluszligt So stellt sich zB vor der Suumldfassade eines Hauses ein wesentlich freundlicheres Klima ein als vor der Nordfassade Waumlhrend im Suumlden unter Umstaumlnden sogar Weinreben gedeihen ist es vor der Nordfassade sonnenarm kalt feucht und rauh [30]

Auszligerdem muszlig in einem Tal mit geringeren Temperashyturen als an den begrenzenden Haumlngen gerechnet werden Tagsuumlber steigt die Luft aus dem Tal an den Haumlngen auf und erwaumlrmt sich durch die Sonnenstrahlung immer

mehr Nachts wenn sich die Luft abkuumlhlt flieszligt sie an den Haumlngen hinunter ins Tal Waumlhrend an den Haumlngen immer noch waumlrmere Luft von oben nachstroumlmt sammelt sich im Tal die kalte Luft Besonders im Fruumlhjahr und Herbst ist deshalb die Nachtfrostgefahr in Taumllern groumlszliger als an Haumlngen oder auf Houmlhen Der houmlhere Heizenergieshyverbrauch im Tal liegt damit auf der Hand

Niederschlaumlge

Die Niederschlagsmengen werden vorwiegend durch Houmlhenzuumlge beeinfluszligt Die meisten Niederschlaumlge fallen an der Luvseite (dem Wind zugewandt) Hier muumlssen die Wolken in houmlhere kaumlltere Luftschichten aufsteigen Dies fuumlhrt dann zur Kondensation des Wasserdampfes und damit zu Regen oder Schneefall Auf der anderen Seite der Houmlhenzuumlge ist das Klima trockener und es herrscht mehr Sonnenschein

Die im Sommer am haumlufigsten zu beobachtende Wolkenart ist der Cumulus die Haufenwolke

Die Wolkengroumlszlige und damit auch die Ergiebigkeit der Niederschlaumlge ist abhaumlngig von den Temperaturen der Luftschichten

Mittl Jahresmaximum Jahresminimum

Ort Jahresshy mittshy absoshy mittshy abso- Heiz- Heizshytemp leres lutes leres lutes tage gradshyoe oe oe oe oe tage

Berlin-Dahlem 84 326 372 Bremen-Flugh 89 306 344 Essen 93 316 351 Frankfurt aM 96 320 378 Hamburg 85 300 335 Hannover-Flugh 87 311 364 Karlsruhe 99 325 382 Kiel 76 274 313 Koumlln 95 321 357 Muumlnchen-Flugh 74 316 362

-147 -260 252 3809 -126 -218 256 3703 -113 -204 249 3470 -128 -215 242 3387 -115 -211 257 3724 -139 -250 257 3782 -139 -232 242 3409 -112 -200 262 3813 -122 -195 242 3223 -160 -254 255 4046

Jahresmaxima und -minima der Temshyperatur sowie Gradtage der deutschen Staumldte

aus KoOhlwein Energiebewuszligte EigenheimplanungWiesbaden und Berlin 1979

HINWEIS Von den staatlichen Wetteraumlmtern kann man fuumlr jeden Ort (bzw Region) Tabellen uumlber das Klima der vershygangenen 120 Jahre erhalten

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M 9

Ziele Forderungen und Maszlignahmen fuumlr em klimagerechtes Gebaumlude

Ziel der Planung ist die Schaffung eines Gebaumludes mit physiologisch und psychologisch optimalem Innenklima Dies 5011 bei den vorherrschenden auszligenklimatischen Beding-ugen durch minimalen Energieeinsatz erreicht werdenDabei ist jede Maszlignahme auf ihre Wirtschaftshylichkeit hin zu uumlberpruumlfen

Behaglichkeitsfeld fuumlr das Wertepaar Kaumlufttemperatur t RaumumschlieszligungsfIaumlchentcmpe-L ratur tu

Baustoff oder Belag Temperaturabfall

nach 10 min [grd]

Beurteilung

-Teppichbelag Filzschichten Korkplatten Nadelhol zdielen Korkl inoleum Hanhozparken (Buche Eiche)

0204 0609 11 17 18 21

gut fuszligwarm

fuszligwarm

Behagl ichkeitsgrenze 20 fuszligwarm

Steinholzunterschicht Porengips Steinholzunterschicht linoleum Anhydr it- G ipsnulzsc hicht dichte Kunststoffbelaumlge PVC Gummi

Spach tel belaumlge Beton Terrazzo Ziegel Naturstein

Betonwerkstein

22 30 3040 3540

3545

50 70

maumlszligig fuszligkalt

fuszligkalt

entschieden fuszligk ~It

Oie Tabelle zeigt den Temperaturmiddot abfall in einem kuumlnstlichen Fuf nach 10 min bei unterschiedlichen Bodenbeshylaumlgen

Energieeinsparung im HochbauI I I I I

Rein bauliche Heiztechnische Apparative Maszlignahmen Maszlignahmen Maszlignahmen

Ba ukoumlrper -Gestalt ung Instationaumlres Heizen Wirkungsgradsteigerung bei (Grundriszlig) (Heizungsbetriebsart aumlndern)

(Brenner Kessel uswl Waumlrmeerzeugung

Waumlrmeschutz der Gebaumlude-huumllle (Dach Wand Fenster

Regelung und Heizgeraumlt dynamisieren

Waumlrmeaustauscher (Luft Wasser Erdreich)

Keller) Effektivere Waumlrmeuumlbermiddot Waumlrmepumpe

Luumlftung (Fensterfugen) tragung im Raum (zB Flaumlche nstr ah lu ngsheizungl

Luftregenerierung

Sonnenkollektoren

Schematische Obericht uumlber die Moumlglichkeiten der Energieeinsparung im Hochbau

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aus K Ohlwein Energiebewuszligte Eigenheimplanung WiesbadenBerlin 1979

Heizen mit Sonnenwaumlrme

M 10

Noch steht die Nutzung der Solarenershygie im Schatten der herkoumlmmlichen

Energiearten Nach wie vor entsteht die in der Bundesrepublik verbrauchte Enershygie zu fast hundert Prozent durch Vershybrennung von Kohle Erdoumll und Erdgas oder durch Spaltung von Uran Die Solarshytechnik mit Sonnenkollektoren und Waumlrshymepumpen laumlszligt sich aber fiinf Jahre nach ihrer Markteinfuhrung in der Bundesreshypublik nicht mehr laumlnger als teures Spielshyzeug wohlhabender und umweltbewuszligter Idealisten abstempeln Die nach SchaumltshyZlJIlgen der Industrie derzeit rund 10 (XX)

Solaranlagen sind vielmehr zu einem feshysten Bestandteil neuzeitlicher Heizungsshytechnik geworden Ob sich die Zahl der Anlagen auch weishyterhin schwunghaft erhoumlhen wird haumlngt nicht zuletzt von ihrer Rentabilitaumlt gegenshyuumlber anderen Heizungsarten der Preisshyentwicklung beim Heizoumll und der Relation zwischen Anschaffungspreis und erwarteter Lebensdauer ab Nicht berucksichtigt in einer solchen Wirtschaftlichkeitsberechshy

nungwerdenallerdingsdie Umweltfreundshylichkeit einer Solaranlage die Unabhaumlnshygigkeit von anderen zumeist importierten Energietraumlgern sowie die Einsparung von hochwertigen fossilen Energietraumlgem

In der Bundesrepublik werden rund zwei Drittel der Mineraloumllprodukte im Niedershytemperaturbereich fuumlr Raumheizung und Warmwasserbereitung verwendet Diese Energiemenge lieszlige sich rein theoretisch durch Sonnenenergie ersetzen

Wie arbeitet eine Solaranlage Das auffaumllligste Merkmal einer Solaranshylage sind die - meist in das Dach eingeshylassenen - Kollektoren in denen das emshyfallende Sonnenlicht in Waumlrme verwandelt wird Temperaturen von etwa 40 bis 100 Grad Celsius wie sie fuumlr Raumheizung und Brauchwasser erforderlich sind lassen sich

Sonnenenergie lohnt sich vor allem fuumlr

das Brauchwasser

am wirtschaftlichsten mit sogenannten raquoFlachkollektorenlaquo erzeugen Zwar gibt es diese raquoEnergiesamrnlerlaquo in den untershyschiedlichsten technischen AusfUhrungen Um den raquoTreibhauseffekt voll nutzen zu koumlnnen sind die technischen Bausteine jeshydoch immer gleich

bull Sonnenstrahlen durchdringen auf dem Hausdach (meist zwei) Glasscheiben und treffen auf eine Absorberplatte aus zum Beispiel mattschwarzem Metall

bull Die Absorberplatte raquoschlucktlaquo die kurzshywelligen Sonnenstrahlen und erwaumlrmt sich dadurch Die Sonnenwaumlrme bleibt jedoch nicht in der Platte sondern wird als langshywellige Infrarotstrahlung wieder abgegeshyben das heiszligt als thermische Energie

bull Eine Isolierschicht hinter der A bsorbershyplatte soll eventuellen Waumlrmeverlust nach auszligen verhindern

bull Durchden Kollektor wird ein raquoWaumlrmeshytraumlgerlaquo (zum Beispiel Wasser oder Luft) geshyschickt der sich erhitzt und die so entstanshydene Waumlrme entweder direkt oder indirekt (uumlber einen Waumlrmetauscher) abgibt Das auf diese Weise aufgeheizte Wasser wird dann gespeichert um es bei Bedarf an die Brauchwasser-Zapfstellen oder in die Heishyzung zu schicken

bull Je nach Art des raquoWaumlrmetraumlgers wershyden Fluumlssigkeits-(Wasser-) und Luftkollekshytoren unterschieden Wegen der guten Speicherkapazitaumlt des Wassers uumlberwiegen Fluumlssigkeil~kollektoren

Sonnenkollektoren nutzen neben dem dishyrekt einfallenden Sonnenschein auch das Streulicht das von allen Hinunelsrichtunshygen auf sie fallt Im Gegensatz zu beishyspielsweise Hohlspiegeln koumlnnen Flachkolshylektoren die Sonnenenergie also auch bei bewoumllktem Wetter in Waumlrme umwandeln

Gegen einen naturbedingten Umstand sind freilich selbst Flachkollektoren machtlos naumlmlich gegen die jahreszeitliche Schwanshykung der Sonneneinstrahlung An warmen Junitagen ist sie rund achtmal groumlszliger als an truumlben lanuartagen Das bedeutet daszlig Sonnenenergie ausgerechnet dann im Uumlberfluszlig vorhanden ist wenn sie am weshynigsten gebraucht wird

bull Wichtig Wegen der jahreszeitlichen Schwankungen der Sonneneinstrahlung muszlig vor den in vielen tec~hen Beschreishybungen angegebenen Mittelwerten gewarnt werden da sie sich auf den Jahresdurcbshysdmitt beziehen Wer seine Anlage nach diesen irrefiihrendeo Mittelwerten auslegt muszlig damit rechnen daszlig sie sich im Wmter als amgenuumlgend meist

Problem Waumlnnespeicher Sorgenkind aller Slaraniagen ist nach wie vor der WaumlrmespeIcher Belder Warmwasshyserbereitungist das Problem nicht so gravieshyrend Der stetige Warmwasserbedarf beshydeutet daszlig die solar gewonnene Waumlrme nicht lange im Speicher aufbewahrt werden muszlig Bet der Solarheizung kaumlme es hingeshygen darauf an daszlig ein groszliger Speicher die ID1 Sommer uumlberschuumlssige Waumlrme in den Winter hinuumlberretten kann

Technisch ist ein Waumlrmespeicher mit derarshytigen Ausmaszligen und Anforderungen kein

besonderes Problem Es sind vielmehr die hohen Kosten weshalb sich raquoLangzeitshyspeicher noch nicht rentieren Unter klishymatischen Bedingungen wie in der Bundesshyrepublik liegt die guumlnstigste Speicherdauer zwischen zwei und sieben Tagen

Aufgrund des Speicherproblems kommt bisher keine Solarheizung ohne zusaumlt4iche Waumlrmequelle aus Nur waumlhrend der Uumlbershygangsmonate im Friihjahroder Herbst vershymag sie den Bedarf zu decken Im Winter muszlig eine andere Heizung die fehlende Waumlrme erzeugen

Waumlnnedaumlmmamg ist wichtig Die Kosten fuumlr den Kollektor und den Speicher lassen sich nur dann in vertretbashyren Groumlszligen halten wenn das Haus sehr gut gedaumlnlszliglt ist Wer mit Sonnenener~e heizt sollte auf eine auszligergewoumlhnlich gute Waumlrmedaumlmmung achten Verhindert werden muumlssen nicht nur Waumlrmeverluste durch moumlgliche Ruumlckstrahlung an die Aushyszligenluft sondern auch die des Absorbers an die Luft des Dachbodens hinter ihm Wichtig Alleineinegute Waumlrmedaumlmmung eines Hauses bedeutet schon so viel Enershygieeinsparung daszlig sie sich auch dann rohnt wenn nicht unmittelbar an den Einshybau einer Solarheizung gedacht wird Tatshysaumlchlich kann die Energieersparnis durch die Gebaumludedaumlmmung groumlszliger sein als die durch die Solarheizung

Amtliche Genehmigung Trotz finanzieller staatlicher Foumlrderung muumlssen vor dem Einbau einer Solaranlashyge aber auch amtliche Huumlrden genomshymen werden Der Einbau ist naumlmlich geshynehmigungspflichtig und die Zustimmung der Baubehoumlrden ist auch bei der Instalshylation in bestehenden Haumlusern keinesshywegs gewiszlig Der erste Schritt zu einer Solaranlage sollte also immer der Gang zur Baubehoumlrde sein

Abgeschmettert werden kann eine Geshynehmigung aus vielen Gruumlnden - mal ist es der Landschaftsschutz mal die Denkshymalspflege und manchmal auch schlicht das Erscheinungsbild eines Straszligenzuges Zu allem Uumlbel unterscheidet sich die amtshyliche Genehmigungspraxis nicht nur von Bundesland zu Bundesland sondern sogar von Kreis zu Kreis

Wer sich trotz amtlicher Huumlrden und hoher Kosten fUr eine Solaranlage interessiert tut gut daran sich sein Haus zunaumlchst einmal genau anzusehen Hat es keine Dachllaumlche nach Suumlden ist die Dacht1aumlche nicht um etwa 45 Grad geneigt lohnt der Einbau von Solarkollektoren selten Eine Ausnahme bilden lediglich Flachdaumlcher auf denen die

Kollektoren in beliebiger Richtung und Neigung aufgestellt werden koumlnnen

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-

Typen- und Preiswinwarr Die Entscheidung fuumlr eine bestimmte Solarshyanlage wird durch die Vielfalt der anshygebotenen Typen erschwert Dabei ist ein bekannterName keineswegs eine Garantie fuumlr Erfahrungen mit der Solartechnik Die haben in viel staumlrkerem Maszlige die kleinen Anbieter gesammelt Der Schwerpunkt der groszligen Fumen liegt statt dessen mehr in der Forschung und Entwicklung

Der geringere Entwicklungsaufwand bei kleinerenAnbieternsprichtnicht unbedingt gegen ihr Produkt Die Perfektion hochgeshyzuumlchteter Kollektoren spart in erster Linie Kollektorflaumlche Deshalb muumlssen Anlagen mit einfacheren Kollektoren aber rucht weniger fuumlr ihren Zweck geeignet sein Bei sehr preiswerten Kollektoren kann es Probleme mit der Haltbarkeit geben Die Anforderungen an das Material des Kollekshytors sind sehr hoch Es muszlig allen Witshyterungseinfluumlssen starken Temperaturshyschwankungen und sehr oft auch Schaumlden durch chemische Luftverschmutzung standhalten

bull Auf jeden FaU muumlssen Bauherren desshyhalb darauf achten daszlig iImen die zweijaumlhshyrige Garantie nach der VOB (VerdingungsshyordnungfuumlrdasBauwesen) eingeraumlumt wird Die VOB ist fuumlr die Heizungsbranche uumlbshylich Sperrt sich ein lnstaUateur gegen dieshyse GarantiesoUte IDlbedingtein andererAnshybieter gewaumlhlt wenkn Eine weitere raquoFuszligangellaquo fuumlr unkundige Inshyteressenten verbirgt sich in Prospekten einiger Hersteller wenn von Wirtschaftlichshykeit die Rede ist Die Angaben beruhen naumlmlich aufderAnnahme abnorm schlechshyter W irkung~gradeder Oumllheizung und stetig steigender Olpreise Weggelassen werden die Verzinsung des geldlichen Aufwandes fuumlr die Solaranlage und die Installationsk~ sten Tatsaumlchlich machen die Einbaukosten aber den Loumlwenanteil derRechnungfurdie gebrauchsfertige Anlage aus Sie k~ auf diese Weise rund 30000 Mark erreIchen

23 shy

Die verwirrende Vielfalt des Angebots auch in teclUlischer Hinsicht macht eine vershygleichende Marktuumlbersicht fast unmoumlglich Die wirtschaftlichste Anwendung derSolarshyenergie ist neben der Schwimmbadheizung die Brauchwassererwaumlrmung Die Brauchshywasseranlage sollte fuumlr einen Vier-Pe~ nen-Haushalt ausgelegt sein Das heiszligt fuumlr jedes der vier Familierunitglieder muszlig sie taumlglich 70 Liter Warmwasser mit eishyner Temperatur von 45 Grad liefern koumlnshynen Das entspricht etwa dem bundesdeutshyschen Durchschnittsverbrauch

Die Preise fuumlr eine derartige Anlage lieshygen bei etwa 10 000 Mark plus EinbaushyKosten Preisdifferenzen ergeben sich zum einen aus den sehr unterschiedlichen Konshyzeptionen der einzelnen Anlagen zum anshyderen aber auch aus der Unuumlbersichtlichshykeit des Marktes die wohl mancher Hershysteller nutzt recht grob uumlber den Daumen zu ka1kulieren

Einige Anbieter empfehlen eine Zusatzheishyzung andere die Kopplung mit einer Zenshytralheizungsanlage und wieder andere meishynen daszlig auf eine zusaumltzliche Nachwaumlrshymungdes Brauchwassers verzichtet werden koumlnne Manche Anlagen arbeiten mit hohen Betriebsdrucken was zusaumltzliche Sicherheitseinrichtungen erfordern kann Eine bestmoumlgliche Ausnutzung der Sonshynenenergie versuchen einige Anbieter dashydurch zu erzielen daszlig der Fluszlig durch den Kollektor temperaturabhaumlngig gesteuert wird Diese Liste der Unterschiede lieszlige sich fast beliebig fortsetzen Um ausfuumlhrliche raquoErkundungstourenlaquo kommt also kein interessierter Bauherr herum Wer sich entshyschieden hat zunaumlchst auf eine Solaranshylage zu verzichten sollte aber den moumlgshylichen spaumlt~en Einbau bei der Planung beruumlcksIchtIgen bull

=====C=tgtltl======Kaltwaseflul

Solaranlage zur Brauchwasserbereitung

1 = Obertemperaturschutz 2 = Sicherheitsventil 3 = AbepenventIJe

aus Stiftung Warentest (Hrsg) test -Energie-Sonderheft-Dezember 1980 ( 1P 1r_ +

- 24 shyM 11

Die Sonne - unerschoumlpfliche Energiequelle

Von der gewaltigen Energiemenge die die Sonne abstrahlt erhaumllt unsere Erde nur einen winzigen Bruchteil Dieser winzige Bruchteil betraumlgt immerhin 4200000000000000 (42 Millionen Milliarden) Kilowattstunden Tag fuumlr Tag Der Gesamtenergieverbrauch der Welt betrug 1970 lediglich 0004 der eingestrahlten Sonnenenergie Und noch ein Vergleich Wuumlrde man alle Waumllder alle vorhandenen KOhle- Erdoumll- und Torfvorraumlte der Erde auf einmal verbrennen so wuumlrde dabei nicht mehr Energie frei wershyden als die Erde in drei Tagen von der Sonne empfaumlngt Wozu diese Zahlen Um zu verdeutlichen welche Energiemengen tagtaumlglich auf die Erde niederprasseln Wenn es den Menschen gelingt diese Energie technisch zu nutzen ist die Energieversorgung fuumlr alle Zukunft gesichert Denn die Sonnenenergie ist die einzige unerschoumlpfliche Energiequelle Welche Moumlglichkeiten gibt es schon heute diese Energie fuumlr die Menschen zu nutzen

Umwandlung der Sonnenenergie in Waumlrme

Sonnenstrahlen bestehen zu einem groszligen Teil aus Waumlrmestrahlen die den bestrahlten Gegenstand erwaumlrmen Jeder wird schon einmal erfahren haben wie unertraumlglich heiszlig es in einem Auto werden kann wenn dieses laumlngere Zeit in der Sonne gestanden hat die Temperatur im Innenraum des Autos kann 60 - 80 C erreichen obWOhl sie drauszligen nur bei 20 C liegt Wie ist das moumlglich Das Auto kann Waumlrme sammeln Der Innenraum des Autos erwaumlrmt sich Sind Fenster und Tuumlren geschlossen so ist der Innenraum von der Auszligenluft abgeschlossen (isoliert) und es findet keine Waumlrmeaustausch statt - die Temperatur steigt bei fortgesetzter Sonneneinstrahlung immer houmlher Je dunkler das Auto und dessen Inneneinrichtung ist desto staumlrker erwaumlrmt es sich denn dunkle Gegenstaumlnde koumlnnen die Waumlrmestrahlen besshyser aufnehmen (absorbieren) als helle Gegenstaumlnde Ein schwarzes Auto ist also ein guter Sonnensammler oder Sonnenkollektor wie man in der Fachsprache sagt

Diesen beim Auto beschriebenen Vorgang kann sich der Mensch fuumlr seine Zwecke nutzshybar machen Zur Warmwasserbereitung und Heizung mit Hilfe von Sonnenkollektoren auf dem Dach

Ein Dorf heizt mit der Sonne In Bayern entsteht eine Solarsiedlung 21 Haumluser 1m Test

Penzbell (dpa) Jahren abgegolten sein Der Kaufpreis der Hluller Das erste Solardorf dpr Bundesrepublik entsteht liegt Je nach Groumlszlige zwischen 270 000 und 340 000

derzeit Im oberbayerischen Penzberg Die von einer Mark Munchener Firma errichtete Wohnanlage mit 21 Da ge8amte Projekt Ist rur Kellner zugleich ein Hausern bezieht ihre Energie tur Warmwa81er und Versuch Jede der Haumluser arbeitet mit einem Heizung durch Sonnenkollektoren und aus Waumlrmeshy anderen EnerglelparsYltem Dadurch bietet Ich die pumpen aus einem vorbeitJieszliglnden Bach Die von Moumlglichkeit mit Langzeltmesungen Beobachtunshyder flrma entwickelten Ganzjahreskollektoren arshy gen Ergebnisse Ober Wirkungsgrad Energleeinlpamiddot beiten - nach AnjllIben des Unternehmens - auch bei rungen und Materialverhalten von Anlagen zu bedecktem Himmel und bll zu Temperaturen von sammeln die unter denselben PraxlllbedlnampUnrn minus 30 Orad Eine elektronisch gesteuerte Abtaushy arbeiten Oll Kollektoren venorgen in enter Linie einrichtung 8011 die Kollektorennache Im Winter die Hiiuler mit Warmwasaer die ObenchuBwlrme Ichnee- und eisfrei halten wird an die Heizung abgegeben Die Energie fuumlr dia

Helzung holen Ich Waumlrmepumpen aus elDem Bach Die Olersparnls fOr die gesamte Anlage dIe Im dessen Waumlrme selbst noch bel 28 Grad eautztAugust 1981 fertig sein 1011 Ist mit rund 100000 werden kllnn Litern Heizoumll pro Jllhr errechnet worden Fuumlr ein

einzelnes Hau vermlnd(rn Ilch die Jaumlhrlichen Die Zukunft lieht Kellner der 1972 In der Heizkosten um mehr all 2000 Mark Die gesamten Bauleitung dei MOnchmer Olympiadorfes tlu war Invntillonskosten bezlftert Firmenchef Bernd Kellshy in einer noch welkrgehenden tolaren VenoflWll ner mit zehn Millionen Mark Das neue Energlevershy Mit einem In der Wohnanlage errichteten Forshylorgungssystem verteuert die Baukosten um etwa IIChunphaul will er demontrleren daa dia zehn Prozent DII~er Mlhrnufwnnd dOrf te jecoch Solarenergie einen Anteil von 80 Prozent om - ~() Kellner - bel 8trlllndln oumllprelsen In WfnWn Energlebedllrf erzielen kann

Goumlttinger Tageblatt vom 871980

Bau und Funktion von Sonnenkollektoren Die Funktionsweise von Sonnenkollektoren ist aumluszligerst einfach Durch eine Doppelglasscheibe trifft das Licht auf eine mattschwarze Flaumlche (Absorber) Im Absorber verlaushyfen Rohrschlangen die von Wasser durchstroumlmt werden Beim Durchlauf durch den Absorber erwaumlrmt sich das Wasser durch die Sonneneinstrahlung und kann nun im Haushalt fuumlr verschiedene Zwecke genutzt werden (Heizung Warmwasserbereitung ) Der Sonnenkollektor liefert auch warmes Wasser wenn die Sonne nicht direkt scheint Allein das diffuse Licht vom Tage reicht aus um das Wasser im Kollektor zu erwaumlrmen

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50 kannst du einen 50nnenkoUektor selbst bauen

Ein schwltHzer Schlauch von ca 2 m Laumlnge wird zu einer Spirale aufgewunden Mit einern Klebstreifen laumlszligt er sich zusammenhalten und auf ein Brett befestigen In das eine Ende des Schlauchs wird ein Trichter geshystecktDas andere Ende wird mit einer Schlauchklemme oder eimlm Hahn verschlossen Der Schlauch wird mit Wasser gefuumlllt und so aufgestellt daszlig die Sonne moumlgshylichst senkrecht auf die Schlauchspirale scheint Nach ca 20 Minuten wird der HAhn geoumlffnet und die Tempemtur des Wassers gemessen Versuche selbst deinen Sonnenkollektor zu verbessern indem du eine GInsscheibe uumlber die Spiralb deckst und die Schluchspiral(~ nltlcl unten und zu den Seiten hin isolierst (mit Styropor oder Holzwolle)

ausGoumltt1nper Irbeitflkre1s pepen Itomenergie (llrsp) - Unterr1chtseinhe1 t Atomenergie fUr di( S1 ul]

2Auflage Goumlttingen 1981

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M 12

IDas Energiesparhaus uumlbertrifft alle Erwartungen

uumlbertroffen 1978 bei der Inbetriebshynahme des Modellprojekts zur EnergieshyeirwpalWl4i und Nutrung der Sonnenshykralt im Freiburger Stadtteil Tiel1szligen rechneten die technischen Leiter noch mit einer generellen Energieeinsparung Von rund 20 Prozent gegenuumlber einem Haus herkoumlmmiicher Bauweise Jetzt nalth der ersten Auswertung der Forshyschungsergebntsse stellte sich heraus daszlig durch Sonnenenergie Waumlrmedichshytung und ausgefeilte Reglersysterile eine weit houmlhere Gesamtenergieeinsparung erreicht werden konnte

Im Rahmendes vom Bundesministeshyrium fuumlr ForSchung und Wissensehaft getragenen Forschungsprogrammraquo zur Sonnenenergienutzung lieszlig die Bundesshyregierupg in Tiengen ein in dieser Groumlshyszligenordnung auf der Welt einmaliges ZwoumllfFamilien-Modellhaus errichten gebaut von der Freiburger staumldtischen Siedlungsgesellschaft das unter der Autsicht der Deutl(hen Forschungsshyund Versuchsanstalt fuumlr Luft- und Raumfahrt stehtDas Forfchungsproshyjekt laumluft bis 1982

Die ersten Ergebnisse Der Gesamtshywlirrnebedarf wurde um rund 50 Proshyzent gegenuumlber der herkoumlmmlichen Bauweise reduziert 60 Prozent des ~ middotmiddotjWarmwasserverbrauchs koDntenwit li1l1~ Her $Qflszligil e~wmt

VQr lem eIIlGbeSoiiders ausshyGeblildelsdlltionfuhttedazu

daszlig pro Quadratmeter und Jahr nur 17 Liter Oumll fuumlr die Heizung benoumltigt wur-

FRANKFURTER RUNDSCHAU VOM 1431981313

1~l8JueModenprOjekt in Freiburg 50 Prozent

EnergieeinsparuDg 60 Prozent

sonnenwarmes Wasser

Die Erwartungen wurden bei weiteITh den (gegenuumlber 31 Liter in einem vershygleichbaren konventionellen HltlWl) Bei einem Oumllpreis von 65 Pfennig pro Liter lieszlige~ sich jaumlhrlich rund 6000 Mark einshysparen

Die Warmwasserkosten betrugen 1979 und 1~60 fuumlnf Mark pro Kubikmetershybei einem Fernheizwerk in Freiburg kostete der Kubikmeter neun Mark Rechnet man mit einem Strompreis von

20 Pfennig pro Kilowattstunde spart demnach ein Vier-Personen-Haushalt im Jllhr 295 Mark an Wannwasserkoshysten Damit lieszlige sich wie die Projektshyleiter errechneten der Zinsdienst fuumlr eine 9370 Mark teure Solaranlage bei zehn Prozent Zins und einer Tilgung von 15 Jahren aufbringen - Steuerershysparnis und Steigerung des Srompreises bull nicht gerechnet 11

In dem Zwoumllf-Parteien-HaWl am Tuniberg wohnen 25 MeMthenDie beshyheizte Wohnflaumlche ist 652 Quadratmeter groszlig Durchschnittlich werden 1150 Liter Wasser pro Tag benoumltigt das 45 Grad warm ist die wesentlichsten Eleshy i

bull sOndern sogar um 60 Prozent reduziert i werden koumlnnte

Getestet wird im Tiengener Sonnen- haus zunaumlchst einmal elie Effektivitaumlt von Hoch1ei~tungskollektoren Bei dem Modellhaus wurden sogenannte Vakushyum-Kollektoren installiert die nach dem gleichen Prinzip wie konventioshynelle Kollektoren arbeiten Eine shwarze Absorberflaumlche nimmt die I

mente dieses Modellhauses dreifach verglaste Fenster und eine 10-Zentimeshyter dicke Auszligenisolation sorgen fuumlr eine wirkungsvolle Waumlrmedaumlmmung Zwei mit Vakuum-Kollektoren ausgeruumlstete Selaranlagen sind zur cWllmIwalserbeshyreitung und Ur Unterstuumltzung der Raumheizung eingesetzt Ein differenshyziertes iRegelwagssystelll (40 i IllOumlIlidle Betriebsweisen) sorgt fuumlr eine oPtimale Anpassung der Energieleistung an den jeweils benoumltigten Bedarf

Noch nicht im moumlglichen Maszlige pershyfektioniert ist das Luumlftungssystem bei i dem die Wissenschaftler bei der RUumlCk-I gewinnung von Abwaumlrme noch zusaumltz- liches Einsparpotential sehen Man geht davon aWl daszlig der Gesamtenergiebe- i darf des HaWles dann nicht nur um 50

einfallende Energie der Sonnenstrahlen auf Die Flaumlche wird in der Sonne heiszlig und leitet Ihre Energie an einen Kuumlhlkanal weiter Beim Vakuum-Kolshylektor ist diese aufgewaumlrmrte Absorbershyflaumlche von einem luftleeren Raum wie bei einer Thermosflasche umgeben so daszlig bedeutend geringere Verluste aufshytreten als beim konventionellen Kollekshytor

niemiddot Vakuum-Kollektoren haben so eilel der beteiligten Wissenschaftler

zuverlaumlssig einwandfrei und hocheffishyzient seit APtiril 1978 gearbeitet Bei

l eiliemder ~ c~i~eit KOHektdr-JYperi ckonntm lirrJ~tt 62 Proshyl zent derei~n~ung in ther- mtsdhe Ene~ Umgewandelt werden Bei derri~eiten Typ laumlg der Jahres wirltungsgrad bei 46 Prozent Zum V_leich Bei konventionellen Koliek- ~r

toren macht der jaumlhrliChe Durchshyschnittsgrad 20 bis 30 Prozent aus

Die bisherige Energiebilanz bei der solaren Warmwasserbereitung im Tienshy

middot gener Modellhaus liest sich beeindrukshy

kleinen Beitrag zu einer solch langfri shystigen psychologischen Aufruumlstung wie es ein am Tiengener Solarhaus beshyteiligter Wissenschaftler ausdrUumlckte hat man denn auch bei dem Modellprojekt am Tuniberg geleistet Es wurden nur Fenster installiert die man zwar normal oumlffnen aber nicht kippen kann Es sei naumlmlich eine weitverbreitete energetishysche Suumlnde so ein Wissenschaftler mittels eins gekippten Fensters dauernd leicht zu luumlften anstatt mehrere Male das Fenster fuumlr kurze Zeit ganz zu oumlffshynen

Uumlber die Moumlglichkeiten zur Energieshyeinsparung informiert auch die bevorshy

middot stehende Internationale Sanitaumlr- Heishyzungs- und Klimaausstellung Sie finshydet vom 17 bis 22 Maumlrz dieses Jahres in Frankfurt am Main statt

KARL-OTTO SATTLER

kernt Der solare Deckungsgrad des gesamten WarmwassersystelIlB betrug 1979 56 Prozent und 1980 61 Prozent Dieser -DeckunglSgrad (also 60 Prozent der zur Erwaumlrmung des Wassers noumltigen Energie kamen von der Sonne) wurde im Freiburger Solarhaus mit einer Kolshylektorflaumlche von einem Quadratmeter pro Bewohner erzielt Will man aumlhnliche hohe Wirkungen bei herkoumlmmlichen Solarsystemen erzielen so braucht man wioe die Forscher hervorheben eine Kolshylektorflaumlche von 25- bis 3facher Groumlszlige

Die Siedlungsgesellschaft Freiburg muszligte fuumlr den Bau des Solarhauses am Tuniberg 1945 Millionen Mark auibrinshygen Rund 25 Prozent naumlmlich 550000 Mark entfielen auf zusaumltzliche Ausgashyben fuumlr Isolation Regler- und Meszligsyshysterne (die Sonnenkollektoren stellten die Herstellerfirmen als Forschungsobshyjekt~ rur Verfuumlgung) Bei einer Serienshyfertigung solcher Energiesparhaumluser laumlgen die Zusatzausgaben allerdings unshyter 25 Prozent da im Tiengener Modellshyprojekt in den 550000 Mark betraumlchtshyHche Ausisectaben fuumlrhochkoffilPlizierte

cOmPUter- ul)d Meszligsy~ zur Ermitt shylung der ]1nergiestroumlme enthalbm sind

Das Bonner FOlSChungsministerium middot nannte inFr~iburg drei Schwerpunkte bei der weiteren Forschung nach Moumlgshylichkeiten zur Energieeinsparungbei Wohnhaumlusern Zum einen geht es womi t in Tiengen bereits begonnen wurde um die Ruumlckgewinnung VOl)

Energie aus der Luumlftungswaumlrme Zum anderen will man untersuchen in welshychem Maszlige Abwaumlrme aus Abwaumlssern zuruumlckgewonnen werden kann Schlieszligshylich steht auch die Erprobung der Einshyspeisung von Solarenergie in Fernwaumlrshymenetze und die Nutzung industrieller Prozeszligwaumlrme fuumlr die Heizung von Wohnhaumlusern auf dem Programm

Freilich nuumltzt alle Forschung nuumltzt alle technische Neuerung und Vorsorge zur Energieeinsparung wenig wenn nicht der Mensch sinnvoll mit den ihm g)botenen Moumlglichkeiten umgeht wenn s~n fahrlaumlssiges Verhalten vielmehr zur Energieverschwendung fuumlhrt Einen

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WoumlrmeverteilunQsshymedium

33 bor

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M 13

Die Waumlrmepumpe - der umgekehrte Kuumlhlschrank Das technische Prinzip der Waumlrmepumpe ist bereits 100 Jahre alt Verwirklicht wurde es in einem Geraumlt das heute in fast jedem Haushalt steht - dem Kuumlhlschrank Eine Kaumlltepumpe pumpt aus dem Innenraum des Kuumlhlschranks Waumlrme ab Diese Waumlrme wird uumlber Rohrshyschlangen an der Ruumlckseite des Kuumlhlschranks an die Umgebung abgegeben (Das ist leicht nachzupruumlfen indem du die Ruumlckseite des Kuumlhlschranks einmal anfaszligt) Durch den Entzug von Waumlrmeenergie aus dem Kuumlhlschrank wird es im Innenraum kaumllter auszligen aber waumlrmer Genau nach dem umgekehrten Prinzip funktioniert die Waumlrmepumpe Der Innenraum des Hauses soll nicht kalt werden wie beim Kuumlhlschrank sondern warm Dies wird erreicht indem der Umgebung des Hauses (zB dem Grundwasser einem Gewaumlsser der Luft oder dem Boden) Waumlrme entzogen und uumlber eine Waumlrmepumpe dem Haus zugefuumlhrt wird Dies sei am Beispiel der Wasser-Waumlrmepumpe verdeutlicht Das Grundwasser hat meist nur eine Temperatur von ca 10degC Nun wirst du fragen wie man diesem kalten Wasser Waumlrme entziehen soll Doch das ist ganz einfach denn auch 10degC kaltes Wasser enthaumllt noch Waumlrme 10deg ist waumlrmer als 5deg Wenn ich das Wasser also beispielsweise von 10deg auf 5degC abkuumlhle so habe ich ihm 5deg Waumlrme entzogen die ich fuumlr Heizzwecke nutzen kann Zum Heizen wird im Haus aber eine Temperatur von ca 60degC benoumltigt Aus 10degC warmem Wasser sol also 60degC warmes Wasser gewonnen werden Oder anders ausgedruumlckt Die dem Grundwasser entzogene Waumlrmeenergie muszlig auf ein houmlheres Temperaturniveau gepumpt werden Wie ist das moumlglich Man macht sich dazu die physikalischen Eigenschaften des Verdampfungsprozesses zu Nutze Wenn eine Fluumlssigkeit verdampft oder verdunstet so entzieht sie dabei der Umgebung Waumlrmeenergie Das kannst du selbst uumlberpruumlfen Reibe die Unterseite deines Handgelenks mit reinem Alkohol ein Waumlhrend der Alkohol verdunstet entzieht er der Umgebung in diesem Fall deiner Haut Waumlrme Die Haut wird kaumllter Genau das Gleiche geschieht bei der Waumlrmepumpe Die Grundwasser wirLi Waumlrme entzogen indem eine Fluumlssigkeit verdampft die damit die Waumlrme abfuumlhrt Eine geeignete Fluumlssigkeit ist Frigen Das Frigen hat die Eigenschaft schon bei sehr niedrigen Temperaturen zu verdampfen schon ab 2degC Durch diese Frigen-Fluumlssigkeit wird im Verdampfer uumlber Rohrschlangen Grundwasser oder anderes Wasser geleitet Dabei verdampft sie und entzieht dem Wasser Waumlrme

Dm Heizungsshysystem

Funktionsschema einer waumlrmepUIDne(aus Ni PhysikChemieH 8813299)

Umweit

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- 28 shyDieser erwaumlrmte Frigen-Dampf ist noch nicht heiszlig genug Er wird zunaumlchst durch einen Kompressor vershydIchtet dh unter Druck gesetzt Durch dieses Verdichten steigt seine Temperatur auf ca 60degC an (Diese Eigenschaft - daszlig Gas durch Verdichten waumlrmer wird - kannst du selbst mit einer Luftpumpe nachpruumlfen Halte das Ventil zu druumlcke die Luft ein paar mal fest zusammen Dann spuumlrst du am Luftpumpenhals wie es waumlrmer wird) Der heiszlige unter Druck stehende Frigendampfkommt nun im Verfluumlssiger mit den Leitungen des Heizungsshywassers in Kontakt und erwaumlrmt dieses Durch diese Waumlrmeabgabe sinkt die Temperatur des Frigens es wird wieder fluumlssig Anschlieszligend wird die noch unter Druck stehende Frigen-Fluumlssigkeit durch eine Drossel gefuumlhrt und dadurch entspannt (kein Druck mehr) die abgekuumlhlte Frigen-Fluumlssigkeit flieszligt wieder in den Verdampfer und der Kreislauf ist geschlossen

Mit der Waumlrmepumpe Energie sparen

die Waumlrmepumpe liefert nicht nur Energie sondern verbraucht auch Energie und zwar zum Antrieb des Kompressors Der Kompressormotor muszlig (wie ein Automotor) angetrieben werden Dies ist moumlglich mit Gas Diesel oder Strom Wuumlrde der Kompressor genausoviel Gas verbrauchen wie eine Gasheizung dann koumlnnte rnan natuumlrlich genau so gut direkt mit Gas heizen ohne den Umweg der Waumlrmepumpe Vergleicht man aber die Gasheizung mit der Waumlrmepumpe so schneidet die Waumlrmepumpe erheblich besser ab Beim Gasbrenner gehen 35 der eingesetzten Energie verloren nur 65 werden nutzbar in Form von Waumlrme Die Waumlrmepumpe liefert dagegen mehr Waumlrmeenergie als an Antriebsenergie fuumlr den Komshypressor hineingesteckt wurde weil zusaumltzlich kostenlos Energie aus der Umwelt dem-Grundwasser zB gewonnen wird

~pd1pe mit Netzstrombetrieb

100 PEE

30 Strom

Umgebungsshywaumlrme

Gas- oder Oieselwaumlr mepu mpe

32 Kraft

100 PEE

68 Waumlrme 50

I I I IL J

WaumlrmeshyPEE =Primaumlrenergieeinsatz pumpe

620 Umgebungsshyo warme

I 1 I I

Wird der Kompressor allershydings mit Strom angetrieben (elektrische Waumlrmepumpe) was leider bei den meisten Waumlrmepumpen noch der Fall ist dann ist das Verhaumlltnis von eingesetzter Energie zu nutzshybarer Energie viel schlechter Das liegt daran daszlig die Enershygieverluste bei der Stromproshyduktion im Kraftwerk so hoch sind daszlig es energiepolitisch unsinnig waumlre damit eine Waumlrshymepumpe anzutreiben (Bei der Stromproduktion in Waumlrmeshykraftwerken gehen uumlber 60 der Energie als laumlstige Abwaumlrshyme verloren und belasten die Umwelt - mit der elektrisch anshygetriebenen Waumlrmepumpe wuumlrde man der Umwelt muumlhshysam wieder Waumlrme entziehen)

Deshalb ist es volkswirtshyschaftlich viel sinnvoller Gas oder Diesel fuumlr den Kompresshysorantrieb zu verwenden - so kann die dabei frei werdende Waumlrme gleich mit zur Heizung des Hauses benutzt werden Energie geht nicht verloren die Umwelt wird nicht belastet und im Vergleich zur eingeshysetzten Energie erhalten wir 160 () nutzbare Waumlrmeshyenergie Siehe dazu auch die nebenshystehende Darstellung der Energiebilanzen

lutzs
aus Goumlttinger Arbeitskreis13gegen Atomenergie UE Atom-13energie in der SI uns SII132 Aufl Goumlttingen 1981
lutzs

- 29 shy

M 14


Berechnung des Einflusses einer Zusatzdaumlmmung

MODELLRECHNUNG

Gesucht k-Wert fuumlr die isolierte Wand als Einheit To T1 T2

p

InnenAuszligen

Benutzte Beziehungen P = kAmiddot(T2-To ) = kmiddotAmiddot4T

Erlaumlutern daszlig der Waumlrmetransport stets in einer Richtung erfolgt

P = P1 = wobei gilt = k1middot A(T1 - )P2 P1 To

= k2A-(T2 - T1 )P2

P 1 = k 1 Amiddot 4 T

= k 2 middotA At T P2

Durch einsetzen von P fuumlr P1 und P2 erhaumllt man

+ Px = Amiddot~t T

2

Also

Dividiert man die Gleichung durch P so folgt

- 30 shy

M 15

LEHRER- BZW SCHUumlLERARBEITS-BLATT

Aufgaben Berechne die k-Wert-Verringerung einer 30 cm dicken Kalksand-Lochsteinwand durch Anbringen einer zusaumltzshylichen Daumlmmschicht aus Styropor bei einer Daumlmmschichtshydicke von a) 4 cm b) 7 cm c) 10 cm

Material Wand Daumlmme ~hicht Wk-Wert in -m2K

4 cm 7 cm 1o cm 157 088 050 035

- Berechne die k-Wert-Verringerung einer 25 cm dicken Gasbetonwand (k=ot78) bei einer 5 cm starken Daumlmmschicht aus Mineralfaser (k=075)

Aufgabenbeispiel Berechne die Verringerung des Waumlrmeverlustes bei einer zusaumltzlichen Waumlrmedaumlmmung einer 24 cm dicken Hohlblockshywand (k=14) mit 5 cm Styropor (k=07) Raumtemperatur 20degC Auszligentemperatur 4degC

WOhne Daumlmmung t- = kmiddott T 14 bull 16 K = 224 -m2m K

14 07 Mit Daumlmmung = = 14+07

P W Wr = kA T = 047 - bull 16 K = 75 2m2K m

ErsparniS wi = (224 - 75)W = 149 22m m

Weitere KonkretisierungEinfamiiienhaus mit 230 m2 Auszligenwand und einer Heizperiode von Oktober bis Maumlrz bei einer mittleren Auszligentemperatur von 4deg0 waumlhrend dieser Zeit Berechnung der Energieeinsparung

P W 2W= l-A-t = 149 2 middot230 m middot180-24 h = 148 MWh m

Bei einem Preis von 011 DM pro kWh ergibt sich eine jaumlhrliche Einsparung von 1628 DM Bei einem m2-PreiB fuumlr eine Auszligenisolierung von 70 DM betraumlgt die Amortisationszeit zehn Jahreo

- 31 shy

M 16

Und was tut die Regierung

Foumlrdert sie die Entwicklung alternativer Energien Am besten laumlszligt sich das an der Bereitshystellung von Forschungsgeldern fuumlr die Entwicklung von neuen Energiequellen uumlberpruumlfen

Geplante Gesamtaufwendungen fuumlr Energieforschung und Technologie 1977 - 1980

490Mio DM

940 Mio DM

180 Mio DM 379 Mio DM

4532 Mio DM

= 75 fuumlr Energieeinsparmoumlglichkeiten

- 144 fuumlr Kohle Oumll und Gas

- 28 fuumlr Sonnen- und Windenergie 58 fuumlr Kernfusion

- 695 fuumlr Atomenergie

Viele Steuergelder fuumlr Atomenergie wenig fuumlr alternative Energien - so sieht die Sorge der Bundesregierung fuumlr die zukuumlnftige Energieversorgung aus

Aber - Koumlnnen alternative Energien einen wirklichen Beitrag zu unserer zukuumlnftigen Energieversorgung leisten

60 der gesamten in der Bundesrepublik verbrauchten Energie wird fuumlr Heizung und Warmwasserbereitung gebraucht Das bedeutet daszlig uumlber die Haumllfte der Gesamtenergie in Form von niedrigen Temperaturen (30 - 80 C) benoumltigt wird Diese niedrigen Temperatushyren koumlnnen heute mit den bereits pekannten alternativen Technologien erzeugt werden (zB Mit Sonnenkollektoren Fernwaumlrme Waumlrmepumpe Biogas usw) Auch die Stromproduktion ist langfristig mit Hilfe alternativer Energiequellen wie Solarshyzellen Sonnenkraftwerken Windkraftwerken Gezeitenkraftwerken Wasserkraftwerken moumlglich Um diese Energiequellen zu billigen Stromlieferanten zu machen bedarf es noch weiterer intensiver Forschungen Im kleinen Maszligstab werden Sonne Wind und Wasshyser bereits heute zur Stromproduktion genutzt Aber es ist klar Es gibt nicht die alleinige alternative Energiegewinnungsart aber mit einer Kombination der verschiedenen Moumlglichkeiten kann die Energieversorgun~ der Zukunft gesichert werden - ohne Atomkraftwerke und ohne die teuren Rohstoffe 01 Kohle und Gas weiter zu vergeuden Ob diese Moumlglichkeiten genutzt werden ist eine Frage der politischen Machthaber Entweder die politischen Machthaber koumlnnen den bisher eingeschlagenen Weg ungehinshydert weiterverfolgen - dann wird die oumlkologische Katastrophe unausweichlich sein und die Abhaumlngigkeit von den groszligen Konzernen wachsen - oder wir nehmen die Energieshyversorgung in die eigenen Haumlnde Denn Energie gibts genug fuumlr alle und fuumlr immer

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- 32 shy

6 Literatur

LEHR-UND SCHULBUCHERUNTERRICHTSMATERIALIEN

Alternative Energiequellen Themenheft von~Naturwissenschaften im Unterricht PhysikChemie(NiU-PC) H 881

Bundesverband Buumlrgerinitiativen Umweltschutz eV (Hrsg) Unshyterrichtsmaterialien zum Thema Energievershysorgung fuumlr die Faumlcher PhysikChemieDeutsch Sozialkunde Karlsruhe 1979 (BBUHellbergstr6 7500 Karlsruhe 21)

Energie Themenheft von NiU-PC H 1180

Energiepolitik Themenheft vonuWochenschau fuumlr politische Ershyziehung Sozial- und Gemeinschaftskunde~ H 180

Energieprobleme in Europa Themenheft vonmiddot Wochenschau fuumlr poshylitische Erziehung Sozial- und Gemeinschafts kunde~ H 480

Energiesparen Themenheft von arbeiten und lernenArbeitBeruf WirtschaftTechnik in der Unterrichtspraxis H 480

Goumlttinger Arbeitskreis gegen Atomenergie (Hrsg) Unterrichtsshyeinheit Atomenergie fuumlr die SekI (und Sek 11) 2 Auflage Goumlttingen 1981

W Muumlnzinger Unterrichtseinheit Energie Floumlrsheim 1979( WMuumlnzshyingerLasallestr56093 Floumlrsheim)

R Sexl ua Das mechanische Universum Eine Einfuumlhrung in die Physik Band 1 FrankfurtMain 1980

J Trachsel Beim Heizen sparen -Eine Unterrichtshilfe fuumlr die Hand des Oberstufenlehrers (Eidgenoumlssisches Amt fuumlr EnergiewirtschaftPostfach3001 Bern)

U Zimmermann Ein Schul versuch zur Bestimmung der Energieeinshysparung durch Waumlrmeisolation von Waumlnden oder durch Senkung der Raumtemperaturin NiU-PCJg71

U Zimmermann Ein Praktikumsversuch zum Thema Waumlrmedurchgang durch Waumlnde in Praxis der Naturwissenschaften Physik 271978

U Zimmermann Energiesparen als Energiequellein NiU-PCH 881

FACHLITERATUR U A VEROumlFFENTLICHUNGEN

Arbeitsgemeinschaft Sanfte Energie (Hrsg) Energieversorgung Bensheim 1980 Es geht auch anders Ein Katashylog uumlber Energiealternativen Springe-Eldagsen 81

FD Balkowski Waumlrmedaumlmmend bauen = Heizkosten sparen 2Auflage Wiesbaden und Berlin 1980

- 33 shy

K-H Boumlse Heizkosten sparenKoumlln-Braunsfeld 1980

Buderus (Hrsg) Handbuch der Heizungs- und KlimatechnikWetzshylar 1975 (VDI-Verlag)

BBU Informationen zu EnergiealternativenNr A lEnergie und Haushalt Nr A 2 Isolierung Nr A 7Enershygieluumlcke und Energieluumlge

DDickson Alternative Technologie Muumlnchen 1978

F Duve (Hrsg) Alternativenergie konkret Reinbek 1979

BG Faske Wir muumlssen wieder sinnvoll bauen lernenin Bild der Wissenschaft H 111979

F KrauseH Bossei KF Muumlller-Reismann EnergiewendeFrankshyfurtMain 1980

A v MaltzahnR Unkruumlger Energiesparen -Ein aktueller Leit shyfaden fuumlr sparsamen Umgang mit Energie in Wohnshyung und Haushalt Muumlnchen 1981

KM Meyer-Abich Energiesparen als neue Energiequelle Muumlnchen 1979

K middotOhlwein Energiebewuszligte Eigenheimplanung Wiesbaden und Bershylin 1979

Th Rotarius Dauerhafte Energiequellen 9AuflageMarburg 1981

B RuskeD Teufel Das sanfte Energie-Handbuch -Wege aus der Unvernunft der Energieplanung in der Bundesshyrepublik Reinbek 1980

A Schneider Einfuumlhrung in die Baubiologie (Heft 1) Radioakshytivitaumlt von Baustoffen (Heft 2) Die gesunde Heizung (Heft 5) der Schriftenreihe Institut fuumlr Baubiologie 1980j(Verlag Gesundheit und Wohnumwelt Gillitzerstr 18200 Rosenheim)

Stiftung Warentest (Hrsg) test -Energie-Sonderheft Vernuumlnftig Energie sparen Dezember 1980 test -EnergieshySonderheft Energiesparend Heizen November1981

E Zimmer Richtig isoliert und geheizt -Anleitung zu fachgeshyrechtem Waumlrmeschutz und energie sparendes Heizen FuumlrthOdw1979

INFORMATIONEN VON STAATLICHEN STELLEN

Bundesministerium fuumlr Forschung und TechnologieReferat Presse und Oumlffentlichkeit zeitschriftliEnergiedisshykussion (enthaumll t laufend neue Hinweise auf interessante Materialien und Fakten (insbeshysondere H 451980 und H 34198~ Rahmenprogramm Energieforschung 1974-1977Bonn 75

Bundesminister fuumlr WirtschaftReferat Presse und Information Energiesparen beim Wohnen und BauenBonn 1979 Damit Sie Ihr Geld nicht verheizen Bann 1978 Haushalten im HaushaltEnergiespartipsBonn 1978

Enquete-Kommission des Deutschen Bundestages Zukuumlnftige Kernenshyergiepolitik Bonn 1980

- 34 shy

Presse und Informationsamt der Bundesregierung (Welckstr11 5300 Bonn) Energiesparbuch fuumlr das Eigenheim Bonn 1980 So hilft der Staat beim Heizenershygiesparen und Modernisieren an GebaumludenBonn OJ

INDUSTRIE-MATERIALIEN

Deutsche Shell AGAbt Wirtschafts- und Energiepolitik (Hrsg) Unterrichtsmodell Energie 4Auflage Hamburg 1981 (Postfach 2000 Hamburg)

Hauptberatungsstelle fuumlr Elektrizitaumltsanwendung eV Energie und sinnvolle Energieanwendung 1978 Energievershysorgung Daten und Fakten Heidelberg 1978 (Am Hauptbahnhof 12 6000 FrankfurtMain)

Rheinisch-Westfaumllisches Elektrizitaumltswerk AG (Hrsg) Die Waumlrmeshypumpe in der Waumlrmelehre der SekI Die Waumlrmeshypumpe -Physikalische Funktionsweise und Anwenshydungen Die Waumlrmepumpe -Arbeitstransparente fuumlr die Tageslichtprojektion RWE informiert Stand und Trend der Entwicklung von Waumlrmeabsorbershysystemen Energie-DachEnergie-FassadeEnergieshyStapel Mit gepumpter Waumlrme 01 einsparen

Vereinige Elektrizitaumltswerke Westfalen AG (Hrsg) Okologische und physikalische Betrachtungen zur Waumlrmepumpe 1 Auflage Dortmund 1978

- 35 shy

7 Erfahrungsbericht

Der Vorschlagdas Thema Sparen von Heizenergie durch baushyliche Maszlignahmen zu behandeln ging von mir aus Bei der gemeinsamen Planung brauchte ich kaum mehr Impulse zu geben Im Verlauf der Diskussion ergaben sich sehr schnell zwei Interessenschwerpunkte Waumlhrend fuumlr einen Teil der Schuumller primaumlr die politischen oumlkonomischen und oumlkologischen Aspekte von Interesse waren (warum sind die Heizkostenpreise gestiegen was macht der Staat dagegen Umweltverschmutzung durch Oumll und Kohle was kosten Energiesparmaszlignahmen den privaten Haushalt -lohnensich die Investitionen uumlberhaupt welche Moumlglichkeiten hat man als Mieter eines Mehrfamilienshyhauses Heizkosten zu sparen kann man den Hauseigentuumlmer zwingenheizkostensparende Maszlignahmen durchzufuumlhren ist absolute Isolierung sinnvoll) standen fuumlr die anderen Schuumller die physikalisch-technischen Loumlsungsmoumlglichkeiten im Vordergrund (welche Baumaterialien eignen sich besonders gut zur Waumlrmedaumlmmung Wirkungsweise von Doppelfenster wie funktioniert ein Sonnenkollektor wie eine Waumlrmepumpe) Auf meine Frage wie die genannten Themen bzw Fragen ershyarbeitet und im Unterricht behandelt werden sollen erklaumlrten sich die Schuumller bereit selbstaumlndig entsprechende Informationshyen einzuholen und daruumlber zu berichten Dies betraf die Themen - Oumllpreisentwicklung und Abhaumlngigkeit der Wirtschaft - Maszlignahmen gegen die Oumllpreisexplosion und Abbau

abhaumlngigkeit - Staatliche Foumlrderung des Heizenergiesparens und - Auswertung von Werbeanzeigen

vom der

Oumll Oumllshy

- Funktion der konventionellen Heizanlage - Funktion der Waumlrmepumpe - Funktion des Sonnenkollektors

Bei der Erarbeitung der physikalischen Grundlagen traten haumlufig beim Wechsel von den Phaumlnomenen zur physikalischen

Die ausgearbeiteten Referate (mit einer Vortragslaumlnge von 15 - 20 Minuten) wurden als zweiter schriftlicher Leistungsshynachweis gewertet Meiner Erfahrung nach arbeitet die Mehrshyzahl der Schuumller lieber ein Referat aus (was haumlufig viel arbeitsintensiver ist)als daszlig sie eine Klassenarbeit schreiben Deshalb auch der SchuumllervorschlagReferate machen zu wollen

- 36 shy

Interpretation Schwierigkeiten auf Eine Ursache fuumlr diese

-nach meiner Erfahrung im Physikunterricht immer wieder aufshy

tretende Schwierigkeit - ist darin zu sehen daszlig fuumlr einen

Groszligteil der Schuumller die Behandlung der Waumlrmelehre mehr als 4 Jahre zuruumlcklag da viele nach dem Realschulabschluszlig eine

Lehre absolviert und durchschnittlich bis zu einem Jahr in

ihrem Beruf gearbeitet hatten

Die Konsequenz war daszlig ich immer wieder den Mittelstufenlehrshy

stoff mit wiederholte Dadurch konnten zwar die Wissensluumlcken

weitgehend abgebaut werden jedoch ging die dazu verwendete

Zeit auf Kosten der Motivation am Thema Dies fuumlhrte zwischenshyzeitlich dazu daszlig die Schuumller den Gesamtzusammenhang des

Themas aus den Augen verloren Wir wollten doch uumlber Sparen

von Heizenergie sprechen und jetzt machen wir doch nur Physik

Wichtige Motivationsimpulse gaben das Informationsgespraumlch mit

einem Vertreter der Verbraucherberatungsstelle der Stadtwerke

und die Besichtigung eines Neubaus Hier konnten die Schuumller ihr Wissen einmal in echten Gespraumlchen anwenden und ihrersei ts eigenen Erkundungen nachgehen (Wichtig ist daszlig

man fuumlr die Besichtigung eines Neubaus oder auch einer Altbaushy

instandsetzung einen kundigen Gespraumlchspartner hat der sich

auszligerdem viel Zeit nimmt Wir hatten das Gluumlck den Neubau

der Eltern einer Schuumllerin besichtigen zu koumlnnen deren Vater

-selbst Maurer-und Heizungsfachmann- uns fast 4 Stunden geshy

duldig Rede und Antwort stand)

Zudem wurde durch die Erkundungen den Schuumllern die Verflechtung

von technisch-physikalischen und wirtschaftlich-finanziellen

Aspekten erneut unmittelbar deutlich was dazu fuumlhrte daszlig

einige Schuumller den Wunsch aumluszligerten eine echte Kostenrecnnung

aufzustellen Daszlig es letztlich nur eine Modell-Rechnung wurde

erachteten die Schuumller als nicht nachteilig

Fuumlr die Behandlung der Frage Wo gibt es gesamtgesellschaftshylich Bereiche fuumlr Energieeinsparung blieb leider wenig Zei t

auch fehlte die Motivationwieder in die Theorie einzusteigen

In der gemeinsamen Abschluszligbesprechung wurden von den Schuumllern

im wesentlichen zwei Kritikpunkte angesprochen

- 37

- Die Neubaubesichtigung haumltte am Anfang des Kurses stehen

sollen und

- die Frage Wie man als Mieter kostenguumlnstig bauliche Maszlignahmen zur Heizenergieeinsparung durchfuumlhren kann sei zu kurz gekommen Wie fo r m u 1 i e r teesei n Sc h uuml 1 er IIJ i e Me h r z a h 1 der Be v ouml 1 k e r shyung lebt ja schlieszliglich zur Miete 11

8 Hinweise zur Leistungsuumlberpruumlfung

- Was beschreibt die Temperatur eines Koumlrpers - Was versteht man unter der Brownschen Bewegung und wie kommt

sie zustande

- Was versteht man unter dem Heizwert einer Substanz - In einem Haushalt werden taumlglich 200 1 Warmwasser benoumltigt

Dieses Wasser muszlig im Mittel um 30deg C erwaumlrmt werden a) Wieviel Energie ist dazu monatlich erforderlich b) Welche Kosten entstehen monatlich wenn die Warmwassershy

bereitung mit einem Elektroboiler erfolgt

108 m3- Der Golfstrom transportiert in jeder Sekunde rund Wasser an die Kuumlsten Europas Seine Temperatur ist in Winter um ungefaumlhr 10deg C houmlher als die Temperatur des uumlbrigen Meerwassers a) Wieviel zusaumltzliche Energie transportiert der Golfstrom

sekundlich nach Europa b) Wie viele Kraftwerke mit jeweils 1 GW waumlren erforderlich

um die gleiche Leistung zu erbringen - Mit Sonnenenergie kann man Wasser ohne Schwierigkeiten auf

40deg C erwaumlrmen Dieses Warmwasser soll zum Betrieb einer Waumlrmekraftmaschine verwendet werden Welchen Wirkungsgrad koumlnnte man dabei bestenfalls ~rreichen wenn die Umgebungsshytemperatur 20deg C betraumlgt

- In einem mit Sonnenenergie geheizten Haus wird ein Schwimmshybecken mit den Maszligen 3 m x 8 m x 1 mals Energiespeicher benuumltzt um die Heizung auch waumlhrend kuumlrzerer Schlechtwetshyterperioden aufrecht erhalten zu koumlnnen a) Wieviel Energie wird gespeichert wenn qas Wasser um 20deg C

erwaumlrmt wird b) Wie lange reicht diese Energie zur Heizung des Hauses

wenn die erforderliche Heizleistung 20 kW betraumlgt

vgl R Sexl ua Das mechanische Universum Eine Einfuumlhrung in die Physik Band I FrankfurtMain 1980

CIP - Kurztitelaufnahme der Deutschen Bibi iothek

KREMER ARMIN

Sparen von Heizenergie durch b~ul iche Maszlignahmen

Material ien zu e Unterrichtsreihe Armin Kremer

Hrsg AG Chemie u Physik in d Oberstufe shy

2 Uberarb Aufl - Marburg Redaktionsgemeinschaft

Sozna t 1984

(Soznat Bd 9)

ISBN 3-922850-27-8

NE GT

Zweite Uberarb Auflage 1984

(c) Redaktionsgemeinschaft Soznat

Postfach 2150 3550 Marburg

Druck~ Alpdruck Marburg

Alle Rechte vorbehalten - Kopien zu Unterrichtszwecken erlaubt

ISBN 3 - 922850 - 27 - 8

1

I

I I j

II I

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Anmerkung13Die zweite uumlberarbeitete Auflage 198413unterscheidet sich von der ersten nur 13in Details Eingefuumlgt wurde eine Uumlber-13sicht uumlber die aufgenommenen Materia-13lien wodurch sich die Paginierung 13entsprechend veraumlnderte (siehe folgende Seite) Auszligerdem wurde die Kennung der Materialien deutlicher hervorgehoben

- 8 shy

5 MATERIALIEN

B 1 BasislektUre fuumlr Referate S 9

B 2 Staatliche SparhilfenKatalog der steuerlich beguumlnstigten Maszlighahmen

S 10

Katalog der durch Zuschuszlig foumlrderbaren Maszlignahmen

B 3 Sparen soll belohnt werden S 12

B 4 Waumlrme - Waumlrmetransport - Temperatur - Energie S 14

B 5 Anregung von SchUlerexperimenten zur Ermittlung S 15 des Temperaturverlaufs im Mauerwerk

B 6 Der Waumlrmeverlust durch die Wand S 16

B 7 Empirische Fakten zur Raumheizung S 17

B 8 Rechnerischer Vergleich der durchgehenden Waumlrmeshy S 18 leistung an einer gegebenen AuszligenwaAd

B 9 Warmwasserheizung als Regelkreismodell S 19

BIO Waumlrme nach Maszlig S 20

B 11 Klimaelemente - Klimafaktoren S 21

B 12 Ziele Forderungen und Maszlignahmen fuumlr ein klimashy S 23 gerechtes Gebaumlude

B 13 Heizen mit Sonnenwaumlrme S 24

B 14 Die Sonne - unerschoumlpfliche Energiequelle S 26

B 15 Bau und Funktion von Sonnenkollektoren S 27

B 16 Das Energiesparhaus uumlbertrifft alle Erwartungen S 28

B 17 Die Waumlrmepumpe - der umgekehrte Kuumlhlschrank S 29

B 18 Berechnung des Einflusses einer Zusatzdaumlmmung S 31 Modellrechnung

B 19 Und was tut dje Regierung S 33

lutzs
lutzs
Uumlbersicht uumlber die enthaltenen Materialien (aus 2Aufl 1984)
lutzs
lutzs

Soznat9

Soznat9

xx

S9-text

Uumlbers

I N H ALT

1 ALLGEMEINE BESCHREIBUNG DES INHALTS S 1

2 ZUSAMMENHANG VON KURS INHALT UND KSP S 2

3 SACH-PROBLEMSTRUKTURSKIZZE MIT S 3 ANMERKUNGEN

4 DER TATSAumlCHLICHE UNTERRICHTSVERLAUF S 5

5 MATER lAll EN S 8 6 LITERATUR S32

7 ERFAHRUNGSBERICHT S35

8 HINWEISE ZUR LEISTUNGSUBERPRUFUNG S37

- 1 shy






fuumlhrt wurde






















- 2 shy

















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-Staub WOhnl(omfort


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ERGEBNIS



ASPEKTE



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AUSBLICK

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MODELL - RECHNUNG



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5 MATERIALIEN

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a) Verkehrssektor






Der Inhalt

138 Ifur







Atomenergie 153 1

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M 5




Thermometer

~ Styropor





T1 YTON-STEIN




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- 14 -
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- 15 shy

Bezeichnungen








- 16 shyM 6




Doppelshyverglasung


k-Wert in W m2 K

6 +28-35 +19-23



k-Wert in W 157

m2 K

365 cm Vollziegel

123

25 cm Gasbeton

078







Erdgas 76 DM je m3





- 17 shy

M 7





reg regreg

reg reg


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Starmiddot G6II


Regelstrecke






und Thermostatshy

ventilen












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~ 1900 bis 1800


~ 1100bi1600

t A 600bl500

~ 1500bll400

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~ Berlm





Niederschlaumlge







-147 -260 252 3809 -126 -218 256 3703 -113 -204 249 3470 -128 -215 242 3387 -115 -211 257 3724 -139 -250 257 3782 -139 -232 242 3409 -112 -200 262 3813 -122 -195 242 3223 -160 -254 255 4046




lutzs
- 20 -

- 21

M 9





nach 10 min [grd]

Beurteilung


0204 0609 11 17 18 21

gut fuszligwarm

fuszligwarm




Betonwerkstein

22 30 3040 3540

3545

50 70


fuszligkalt












Luftregenerierung

Sonnenkollektoren


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M 10








das Brauchwasser



















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- 22 -

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- 24 shyM 11













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- 25 -

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sonnenwarmes Wasser



















KARL-OTTO SATTLER







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- 26 -
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7 Erfahrungsbericht



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KREMER ARMIN





Sozna t 1984

(Soznat Bd 9)

ISBN 3-922850-27-8

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Niederschlaumlge







-147 -260 252 3809 -126 -218 256 3703 -113 -204 249 3470 -128 -215 242 3387 -115 -211 257 3724 -139 -250 257 3782 -139 -232 242 3409 -112 -200 262 3813 -122 -195 242 3223 -160 -254 255 4046




lutzs
- 20 -

- 21

M 9





nach 10 min [grd]

Beurteilung


0204 0609 11 17 18 21

gut fuszligwarm

fuszligwarm




Betonwerkstein

22 30 3040 3540

3545

50 70


fuszligkalt












Luftregenerierung

Sonnenkollektoren


lutzs
lutzs


M 10








das Brauchwasser



















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- 22 -

-




23 shy








- 24 shyM 11













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btll ~

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- 25 -

M 12










sonnenwarmes Wasser



















KARL-OTTO SATTLER







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- 26 -
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33 bor

- 27 shy

M 13




Umweit

__





100 PEE

30 Strom



32 Kraft

100 PEE

68 Waumlrme 50

I I I IL J



I 1 I I



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- 29 shy

M 14



MODELLRECHNUNG


p

InnenAuszligen




= k2A-(T2 - T1 )P2




+ Px = Amiddot~t T

2

Also


- 30 shy

M 15




4 cm 7 cm 1o cm 157 088 050 035






ErsparniS wi = (224 - 75)W = 149 22m m




- 31 shy

M 16




490Mio DM

940 Mio DM


4532 Mio DM








lutzs
lutzs
lutzs
lutzs
lutzs
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- 32 shy

6 Literatur


















- 33 shy




















- 34 shy







- 35 shy

7 Erfahrungsbericht



vom der

Oumll Oumllshy




- 36 shy
































- 37


sollen und




sie zustande













KREMER ARMIN





Sozna t 1984

(Soznat Bd 9)

ISBN 3-922850-27-8

NE GT






ISBN 3 - 922850 - 27 - 8

1

I

I I j

II I

lutzs

- 8 shy

5 MATERIALIEN



S 10



















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lutzs
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Soznat9

Soznat9

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S9-text

Uumlbers

- 5 shy




ERGEBNIS



ASPEKTE



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AUSBLICK

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MODELL - RECHNUNG



nahmen

- 6 shy











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- 7 shy






- 8 shy

5 MATERIALIEN

M 1


11











a) Verkehrssektor






Der Inhalt

138 Ifur







Atomenergie 153 1

A








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M 2










4 An JJeckm





















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HermIIIauIFtt

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RESTIESUMf)


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24860 23125

963113

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- 12 -
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M 4








Finger










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- 13 -
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M 5




Thermometer

~ Styropor





T1 YTON-STEIN




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- 14 -
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- 15 shy

Bezeichnungen








- 16 shyM 6




Doppelshyverglasung


k-Wert in W m2 K

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365 cm Vollziegel

123

25 cm Gasbeton

078







Erdgas 76 DM je m3





- 17 shy

M 7





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reg reg


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Starmiddot G6II


Regelstrecke






und Thermostatshy

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Llmwiilzshy r-~





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- 18 shy





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~ 1100bi1600

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lutzs
- 20 -

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M 9





nach 10 min [grd]

Beurteilung


0204 0609 11 17 18 21

gut fuszligwarm

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Betonwerkstein

22 30 3040 3540

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fuszligkalt












Luftregenerierung

Sonnenkollektoren


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M 10








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KARL-OTTO SATTLER







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MODELLRECHNUNG


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4 cm 7 cm 1o cm 157 088 050 035






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M 16




490Mio DM

940 Mio DM


4532 Mio DM








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- 32 shy

6 Literatur


















- 33 shy




















- 34 shy







- 35 shy

7 Erfahrungsbericht



vom der

Oumll Oumllshy




- 36 shy
































- 37


sollen und




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KREMER ARMIN





Sozna t 1984

(Soznat Bd 9)

ISBN 3-922850-27-8

NE GT






ISBN 3 - 922850 - 27 - 8

1

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5 MATERIALIEN



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Der Inhalt

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Atomenergie 153 1

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Doppelshyverglasung


k-Wert in W m2 K

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k-Wert in W 157

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365 cm Vollziegel

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nach 10 min [grd]

Beurteilung


0204 0609 11 17 18 21

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Betonwerkstein

22 30 3040 3540

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Luftregenerierung

Sonnenkollektoren


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ErsparniS wi = (224 - 75)W = 149 22m m




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490Mio DM

940 Mio DM


4532 Mio DM








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6 Literatur


















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7 Erfahrungsbericht



vom der

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KREMER ARMIN





Sozna t 1984

(Soznat Bd 9)

ISBN 3-922850-27-8

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Bezeichnungen








- 16 shyM 6




Doppelshyverglasung


k-Wert in W m2 K

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k-Wert in W 157

m2 K

365 cm Vollziegel

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Luftregenerierung

Sonnenkollektoren


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Doppelshyverglasung


k-Wert in W m2 K

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k-Wert in W 157

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- 20 -

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M 9





nach 10 min [grd]

Beurteilung


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p

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M 15




4 cm 7 cm 1o cm 157 088 050 035






ErsparniS wi = (224 - 75)W = 149 22m m




- 31 shy

M 16




490Mio DM

940 Mio DM


4532 Mio DM








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- 32 shy

6 Literatur


















- 33 shy




















- 34 shy







- 35 shy

7 Erfahrungsbericht



vom der

Oumll Oumllshy




- 36 shy
































- 37


sollen und




sie zustande













KREMER ARMIN





Sozna t 1984

(Soznat Bd 9)

ISBN 3-922850-27-8

NE GT






ISBN 3 - 922850 - 27 - 8

1

I

I I j

II I

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- 8 shy

5 MATERIALIEN



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520000 100110 220000 300~10


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4520 20340 3661

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24860 23125

963113

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- 12 -
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M 4








Finger










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- 13 -
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M 5




Thermometer

~ Styropor





T1 YTON-STEIN




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- 14 -
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- 15 shy

Bezeichnungen








- 16 shyM 6




Doppelshyverglasung


k-Wert in W m2 K

6 +28-35 +19-23



k-Wert in W 157

m2 K

365 cm Vollziegel

123

25 cm Gasbeton

078







Erdgas 76 DM je m3





- 17 shy

M 7





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Starmiddot G6II


Regelstrecke






und Thermostatshy

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~ 1900 bis 1800


~ 1100bi1600

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Niederschlaumlge







-147 -260 252 3809 -126 -218 256 3703 -113 -204 249 3470 -128 -215 242 3387 -115 -211 257 3724 -139 -250 257 3782 -139 -232 242 3409 -112 -200 262 3813 -122 -195 242 3223 -160 -254 255 4046




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- 20 -

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M 9





nach 10 min [grd]

Beurteilung


0204 0609 11 17 18 21

gut fuszligwarm

fuszligwarm




Betonwerkstein

22 30 3040 3540

3545

50 70


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Luftregenerierung

Sonnenkollektoren


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M 10








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- 22 -

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KARL-OTTO SATTLER







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- 26 -
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33 bor

- 27 shy

M 13




Umweit

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30 Strom



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68 Waumlrme 50

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MODELLRECHNUNG


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InnenAuszligen




= k2A-(T2 - T1 )P2




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6 Literatur


















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Doppelshyverglasung


k-Wert in W m2 K

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0204 0609 11 17 18 21

gut fuszligwarm

fuszligwarm




Betonwerkstein

22 30 3040 3540

3545

50 70


fuszligkalt












Luftregenerierung

Sonnenkollektoren


lutzs
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M 10








das Brauchwasser



















lutzs
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- 22 -

-




23 shy








- 24 shyM 11













~ltgtJ ifi ~~

btll ~

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i ~q

lt)0





lutzs
- 25 -

M 12










sonnenwarmes Wasser



















KARL-OTTO SATTLER







lutzs
- 26 -
lutzs


33 bor

- 27 shy

M 13




Umweit

__





100 PEE

30 Strom



32 Kraft

100 PEE

68 Waumlrme 50

I I I IL J



I 1 I I



lutzs
lutzs

- 29 shy

M 14



MODELLRECHNUNG


p

InnenAuszligen




= k2A-(T2 - T1 )P2




+ Px = Amiddot~t T

2

Also


- 30 shy

M 15




4 cm 7 cm 1o cm 157 088 050 035






ErsparniS wi = (224 - 75)W = 149 22m m




- 31 shy

M 16




490Mio DM

940 Mio DM


4532 Mio DM








lutzs
lutzs
lutzs
lutzs
lutzs
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- 32 shy

6 Literatur


















- 33 shy




















- 34 shy







- 35 shy

7 Erfahrungsbericht



vom der

Oumll Oumllshy




- 36 shy
































- 37


sollen und




sie zustande













KREMER ARMIN





Sozna t 1984

(Soznat Bd 9)

ISBN 3-922850-27-8

NE GT






ISBN 3 - 922850 - 27 - 8

1

I

I I j

II I

lutzs

- 8 shy

5 MATERIALIEN



S 10



















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lutzs
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Soznat9

Soznat9

xx

S9-text

Uumlbers

M 5




Thermometer

~ Styropor





T1 YTON-STEIN




lutzs
- 14 -
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- 15 shy

Bezeichnungen








- 16 shyM 6




Doppelshyverglasung


k-Wert in W m2 K

6 +28-35 +19-23



k-Wert in W 157

m2 K

365 cm Vollziegel

123

25 cm Gasbeton

078







Erdgas 76 DM je m3





- 17 shy

M 7





reg regreg

reg reg


__atur

ltmiddotWert


Starmiddot G6II


Regelstrecke






und Thermostatshy

ventilen












__________ -- I -

Llmwiilzshy r-~





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- 18 shy





11~~rJIshy

gtIlC







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- 19 shy

H 8








Windeinfluszlig


40

0

Ac

I I

30

I I I J-e

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V

~ I 1

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20





- r--~burg -~-- -r--~ E=I-- - - ----~en 11

~- - f------ - I-

~uumln~henl-

I I I I

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Slunde prO Jhr

c=J lOOO b 1900

~ 1900 bis 1800


~ 1100bi1600

t A 600bl500

~ 1500bll400

1 ~1

~ Berlm





Niederschlaumlge







-147 -260 252 3809 -126 -218 256 3703 -113 -204 249 3470 -128 -215 242 3387 -115 -211 257 3724 -139 -250 257 3782 -139 -232 242 3409 -112 -200 262 3813 -122 -195 242 3223 -160 -254 255 4046




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Beurteilung


0204 0609 11 17 18 21

gut fuszligwarm

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Betonwerkstein

22 30 3040 3540

3545

50 70


fuszligkalt












Luftregenerierung

Sonnenkollektoren


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M 10








das Brauchwasser



















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sonnenwarmes Wasser



















KARL-OTTO SATTLER







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30 Strom



32 Kraft

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68 Waumlrme 50

I I I IL J



I 1 I I



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M 14



MODELLRECHNUNG


p

InnenAuszligen




= k2A-(T2 - T1 )P2




+ Px = Amiddot~t T

2

Also


- 30 shy

M 15




4 cm 7 cm 1o cm 157 088 050 035






ErsparniS wi = (224 - 75)W = 149 22m m




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M 16




490Mio DM

940 Mio DM


4532 Mio DM








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6 Literatur


















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vom der

Oumll Oumllshy




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5 MATERIALIEN



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S9-text

Uumlbers

- 15 shy

Bezeichnungen








- 16 shyM 6




Doppelshyverglasung


k-Wert in W m2 K

6 +28-35 +19-23



k-Wert in W 157

m2 K

365 cm Vollziegel

123

25 cm Gasbeton

078







Erdgas 76 DM je m3





- 17 shy

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reg regreg

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Starmiddot G6II


Regelstrecke






und Thermostatshy

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t A 600bl500

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~ Berlm





Niederschlaumlge







-147 -260 252 3809 -126 -218 256 3703 -113 -204 249 3470 -128 -215 242 3387 -115 -211 257 3724 -139 -250 257 3782 -139 -232 242 3409 -112 -200 262 3813 -122 -195 242 3223 -160 -254 255 4046




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0204 0609 11 17 18 21

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Betonwerkstein

22 30 3040 3540

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Luftregenerierung

Sonnenkollektoren


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das Brauchwasser



















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100 PEE

68 Waumlrme 50

I I I IL J



I 1 I I



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M 14



MODELLRECHNUNG


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InnenAuszligen




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+ Px = Amiddot~t T

2

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M 15




4 cm 7 cm 1o cm 157 088 050 035






ErsparniS wi = (224 - 75)W = 149 22m m




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490Mio DM

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4532 Mio DM








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Doppelshyverglasung


k-Wert in W m2 K

6 +28-35 +19-23



k-Wert in W 157

m2 K

365 cm Vollziegel

123

25 cm Gasbeton

078







Erdgas 76 DM je m3





- 17 shy

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Starmiddot G6II


Regelstrecke






und Thermostatshy

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-147 -260 252 3809 -126 -218 256 3703 -113 -204 249 3470 -128 -215 242 3387 -115 -211 257 3724 -139 -250 257 3782 -139 -232 242 3409 -112 -200 262 3813 -122 -195 242 3223 -160 -254 255 4046




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MODELLRECHNUNG


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= k2A-(T2 - T1 )P2




+ Px = Amiddot~t T

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4 cm 7 cm 1o cm 157 088 050 035






ErsparniS wi = (224 - 75)W = 149 22m m




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-147 -260 252 3809 -126 -218 256 3703 -113 -204 249 3470 -128 -215 242 3387 -115 -211 257 3724 -139 -250 257 3782 -139 -232 242 3409 -112 -200 262 3813 -122 -195 242 3223 -160 -254 255 4046




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Sonnenkollektoren


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ErsparniS wi = (224 - 75)W = 149 22m m




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0204 0609 11 17 18 21

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- 22 -

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M 12










sonnenwarmes Wasser



















KARL-OTTO SATTLER







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- 26 -
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33 bor

- 27 shy

M 13




Umweit

__





100 PEE

30 Strom



32 Kraft

100 PEE

68 Waumlrme 50

I I I IL J



I 1 I I



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- 29 shy

M 14



MODELLRECHNUNG


p

InnenAuszligen




= k2A-(T2 - T1 )P2




+ Px = Amiddot~t T

2

Also


- 30 shy

M 15




4 cm 7 cm 1o cm 157 088 050 035






ErsparniS wi = (224 - 75)W = 149 22m m




- 31 shy

M 16




490Mio DM

940 Mio DM


4532 Mio DM








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- 32 shy

6 Literatur


















- 33 shy




















- 34 shy







- 35 shy

7 Erfahrungsbericht



vom der

Oumll Oumllshy




- 36 shy
































- 37


sollen und




sie zustande













KREMER ARMIN





Sozna t 1984

(Soznat Bd 9)

ISBN 3-922850-27-8

NE GT






ISBN 3 - 922850 - 27 - 8

1

I

I I j

II I

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- 8 shy

5 MATERIALIEN



S 10



















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-147 -260 252 3809 -126 -218 256 3703 -113 -204 249 3470 -128 -215 242 3387 -115 -211 257 3724 -139 -250 257 3782 -139 -232 242 3409 -112 -200 262 3813 -122 -195 242 3223 -160 -254 255 4046




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nach 10 min [grd]

Beurteilung


0204 0609 11 17 18 21

gut fuszligwarm

fuszligwarm




Betonwerkstein

22 30 3040 3540

3545

50 70


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Luftregenerierung

Sonnenkollektoren


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490Mio DM

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vom der

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gut fuszligwarm

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Betonwerkstein

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Luftregenerierung

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Soznat9

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xx

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Uumlbers

- 35 shy

7 Erfahrungsbericht



vom der

Oumll Oumllshy




- 36 shy
































- 37


sollen und




sie zustande













KREMER ARMIN





Sozna t 1984

(Soznat Bd 9)

ISBN 3-922850-27-8

NE GT






ISBN 3 - 922850 - 27 - 8

1

I

I I j

II I

lutzs

- 8 shy

5 MATERIALIEN



S 10



















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guteunterrichtspraxis-nw.org · 2011-06-01 · Rund 85 % der im Haushalt eingesetzten Energie wird...

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