T9 M - Ein energieeffizientes Gebäude planen
T9 M - Ein energieeffizientes Gebäude planen
T9 M - Ein energieeffizientes Gebäude planen
Zielgruppe: Klasse 9, Technik, M-Niveau, Baden-Württemberg.
Dein Auftrag: Du planst ein Gebäude so, dass im Winter wenig Wärme verloren geht und im Sommer Überhitzung vermieden wird. Am Ende wählst Du drei konkrete Maßnahmen aus und begründest sie technisch.
Bildlegende: Schematischer Querschnitt durch ein sehr energieeffizientes Gebäude. Suche zuerst die Dämmhülle, die Fenster, die Lüftungswege und die Stellen mit Sonnenlicht.
Einleitung
Ein energieeffizientes Gebäude braucht nicht nur eine gute Heizung. Entscheidend ist zuerst die Planung.
- Gebäudehülle: Wärme möglichst im Gebäude halten.
- Orientierung: Fenster und Räume passend zu den Himmelsrichtungen anordnen.
- Verschattung: Sommersonne gezielt abhalten.
- Dämmung: Wärmeverluste durch Wände, Dach und Boden verringern.
- Wärmegewinn: nutzbare Sonnenwärme und innere Wärmequellen einbeziehen.
- Energiebedarf: abschätzen, wie viel Energie das Gebäude zum Heizen, Lüften und gegebenenfalls Kühlen benötigt.
Anschluss an Technik Klasse 9, M-Niveau
| Kompetenz | Was Du hier machst |
|---|---|
| Planungsunterlagen lesen | Du untersuchst Grundrisse, Nordpfeile, Fensterlagen und Gebäudeformen. |
| Technische Experimente planen | Du vergleichst Dämmmodelle und wertest Messwerte aus. |
| Gebäudetechnik untersuchen | Du erkennst das Zusammenspiel von Hülle, Fenster, Lüftung und Sonnenschutz. |
| Energiesparendes Bauen beurteilen | Du wählst Maßnahmen aus und begründest ihre technische Wirkung. |
Sicherheit bei Praxisaufgaben
| Sicherheitsregel | Umsetzung |
|---|---|
| Schulische Unterweisung | Praktische Arbeiten nur nach Einweisung durch die Lehrkraft. |
| Aufsicht | Schneiden, Erwärmen, Messen und Modellbau nur unter schulischer Aufsicht. |
| Schutzausrüstung | Erforderliche Schutzbrille, geeignete Kleidung und weitere schulisch vorgegebene Schutzausrüstung verwenden. |
| Maschinen | Keine eigenständige Nutzung gefährlicher Maschinen. |
| Elektrik | Keine Netzspannung. Elektrische Versuche nur mit freigegebenen Komponenten und sicherer Kleinspannung. |
| Wärme | Kein kochendes Wasser. Warme Flüssigkeiten nur nach Vorgabe der Lehrkraft verwenden. |
Fachbegriffe direkt erklärt
| Fachbegriff | Kurzerklärung |
|---|---|
| Gebäudehülle | Alle Bauteile, die innen und außen trennen: Dach, Außenwände, Boden, Fenster und Türen. |
| Orientierung | Ausrichtung eines Gebäudes und seiner Fenster zu Nord, Ost, Süd und West. |
| Verschattung | Baulicher oder beweglicher Sonnenschutz, der direkte Sonnenstrahlung begrenzt. |
| Dämmung | Materialschichten, die den Wärmestrom durch ein Bauteil verringern. |
| Wärmegewinn | Wärme, die in das Gebäude gelangt, zum Beispiel durch Sonne, Menschen oder Geräte. |
| Energiebedarf | Berechnete Energiemenge, die ein Gebäude unter festgelegten Bedingungen benötigt. |
Zusatzbegriff U-Wert: Er beschreibt den Wärmedurchgang durch ein Bauteil. Je kleiner der U-Wert, desto geringer ist der Wärmestrom durch das Bauteil.
Zusatzbegriff Wärmebrücke: Eine Stelle der Gebäudehülle, an der Wärme leichter nach außen gelangt als in den angrenzenden Bereichen.
Planungswissen in Bildern
Gebäudehülle: Wo kann Wärme verloren gehen?
Bildlegende: Die gelb markierte Dämmebene zeigt eine möglichst zusammenhängende Gebäudehülle.
Medienauftrag – beobachten und markieren:
- Zeige mit dem Finger den Weg einmal vollständig um die beheizten Räume.
- Markiere auf einer Kopie drei mögliche Unterbrechungen der Dämmebene.
- Erkläre, warum ein lückenloser Verlauf günstiger ist als einzelne gut gedämmte Flächen.
Bildlegende: Wandquerschnitt mit Dämm- und Luftdichtheitsebenen. Verfolge den Weg der Wärme von innen nach außen.
Selbstkontrolle: Eine gute Gebäudehülle wirkt nur als Gesamtsystem. Gute Einzelbauteile helfen wenig, wenn an Anschlüssen große Wärmebrücken oder Undichtheiten entstehen.
Grundriss lesen und Orientierung prüfen
Bildlegende: Typischer Wohnungsgrundriss. Ergänze gedanklich zuerst einen Nordpfeil.
Bildlegende: Einfacher Grundriss. Nutze ihn als Übung für Fensterlage, Raumorientierung und kompakte Gebäudeform.
Bildlegende: Zwei Geschosse eines Wohnhauses. Vergleiche Gebäudeform, Außenwandlänge und Raumlage.
Medienauftrag – vergleichen:
- Suche bei jedem Grundriss eine möglichst kompakte Gebäudeform.
- Markiere Räume, die viel Tageslicht brauchen.
- Zeichne einen Nordpfeil ein.
- Lege fest, wo größere Fenster sinnvoll sein könnten.
- Markiere eine Stelle, an der große Westfenster im Sommer kritisch werden könnten.
Drei schematische Grundrisse
Grundriss A – lang in Ost-West-Richtung
N ↑
┌──────────┬──────────┬──────────┐
│ Technik │ Flur │ Bad │
├──────────┴─────┬────┴──────────┤
│ Wohnen │ Küche │
│ ▭ ▭ ▭ SÜD │ ▭ ▭ SÜD │
└────────────────┴───────────────┘
S ↓
Grundriss B – große Westverglasung
N ↑
┌───────────────────────────────┐
│ Schlafen │ Bad │
├────────────────┴──────────────┤
│ Wohnen │
│ WEST ▭ ▭ ▭ ▭ ▭ │
└───────────────────────────────┘
S ↓
Grundriss C – kompakt, kleine Nordfenster
N ↑
┌──────────────┬───────────────┐
│ Nebenraum ▭ │ Schlafen ▭ │
├──────────────┼───────────────┤
│ Küche ▭ ▭ │ Wohnen ▭ ▭ ▭ │
└──────────────┴───────────────┘
S ↓
Fehler-finden-Auftrag:
- Vergleiche A, B und C.
- Finde bei B ein mögliches Sommerproblem.
- Begründe, warum große Westfenster schwieriger zu verschatten sind als hoch stehende Mittagssonne an einer Südfassade.
- Entwickle eine technische Verbesserung für B.
Lösungshinweis: Tiefe Sonnenstände am Nachmittag können durch große Westfenster viel Wärme eintragen. Außenliegender beweglicher Sonnenschutz und eine angepasste Fenstergröße sind mögliche Lösungen.
Sonnenstand beobachten und Verschattung planen
Bildlegende: Sonnenbahn relativ zu einem Gebäude auf der Nordhalbkugel. Im Sommer steht die Sonne höher, im Winter niedriger.
Bildlegende: Schematische Sonnenbahnen für Winter, Frühjahr und Sommer in Mitteleuropa.
Medienauftrag – messen und vergleichen:
- Miss mit dem Geodreieck näherungsweise den Unterschied zwischen niedrigem und hohem Sonnenstand in der Grafik.
- Vergleiche Winter und Sommer.
- Zeichne einen Dachüberstand, der hohe Sommersonne abschirmt, tiefe Wintersonne aber möglichst einlässt.
Animation: Beobachte, wie sich ein Schatten mit der Sonnenposition verändert.
Animation: Vergleiche Sonnenposition und Schattenrichtung.
Animationsauftrag:
- Beobachte zuerst nur die Schattenlänge.
- Beobachte danach nur die Schattenrichtung.
- Erkläre, warum ein festes Verschattungselement nicht zu jeder Tageszeit gleich wirkt.
Video: Forschungsbeispiel der Universität Stuttgart zu adaptiver Verschattung. Achte darauf, wann Licht zugelassen und wann abgeschirmt wird.
Transferfrage: Welche Idee aus dem Video könntest Du in stark vereinfachter Form auf ein Schulmodell übertragen?
Dämmung untersuchen
Bildlegende: Thermografischer Vergleich eines stark gedämmten Gebäudes mit einem konventionelleren Gebäude im Hintergrund.
Medienauftrag – beobachten und Fehler finden:
- Vergleiche die Temperaturdarstellung an Fenstern, Wandflächen und Anschlüssen.
- Suche auffällige Bereiche.
- Formuliere eine Vermutung, an welcher Stelle eine Wärmebrücke vorliegen könnte.
- Trenne Beobachtung und Erklärung.
Sicheres Dämmmodell im Unterricht
Versuchsfrage: Welche Modellwand bremst das Abkühlen am stärksten?
Material nach Vorgabe der Lehrkraft: gleiche Behälter, handwarmes Wasser, Thermometer oder freigegebener Kleinspannungssensor, Karton, Filz, Kork oder andere schulisch freigegebene Dämmstoffe.
| Schritt | Auftrag |
|---|---|
| 1 | Baue drei gleich große Dämmmodelle. |
| 2 | Verändere nur eine Größe: das Dämmmaterial. |
| 3 | Messe die Temperatur in gleichen Zeitabständen. |
| 4 | Trage die Werte in ein Diagramm ein. |
| 5 | Begründe, welches Modell am besten dämmt. |
Wichtig: Keine gefährlichen Schneidarbeiten ohne Unterweisung. Keine Netzspannung. Warme Flüssigkeiten nur nach Anweisung der Lehrkraft.
Lösungsweg: Vergleiche nicht nur die Endtemperatur. Vergleiche die Temperaturabnahme pro Zeit. Das Modell mit der langsamsten Abkühlung hat unter gleichen Bedingungen die geringsten Wärmeverluste.
Fenster: Wärme verlieren und Wärme gewinnen
Bildlegende: Profil einer Mehrscheiben-Isolierverglasung. Suche die einzelnen Scheiben und die Zwischenräume.
Bildlegende: Aufbau einer Dreifachverglasung. Vergleiche Scheiben, Abstandhalter und Zwischenräume.
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Bildlegende: Querschnitte hochwärmedämmender Fensterrahmen. Nicht nur das Glas, auch der Rahmen und der Anschluss an die Wand sind wichtig.
Fensterauftrag – vergleichen:
- Zähle die Glasscheiben im Querschnitt.
- Markiere den Randverbund.
- Suche eine Stelle, an der eine Wärmebrücke entstehen könnte.
- Erkläre, warum ein sehr gutes Fenster trotzdem ungünstig sein kann, wenn es im Sommer unverschattet bleibt.
Video: „Passivhaus erklärt in 90 Sekunden“. Notiere beim Sehen vier technische Maßnahmen.
Video: Sommerlicher Komfort im Passivhaus. Beobachte besonders Verschattung und Lüftungsverhalten.
U-Wert als Planungswerkzeug
Die vereinfachte Wärmeleistung durch ein Bauteil kann mit
P = U · A · ΔT
abgeschätzt werden.
| Größe | Bedeutung | Einheit |
|---|---|---|
| U | Wärmedurchgangskoeffizient | W/(m²K) |
| A | Bauteilfläche | m² |
| ΔT | Temperaturunterschied innen zu außen | K |
Mini-Beispiel: Eine 20 m² große Wand hat bei ΔT = 20 K einen U-Wert von 0,25 W/(m²K).
P = 0,25 · 20 · 20 = 100 W
Sinkt der U-Wert auf 0,15 W/(m²K), ergibt sich unter denselben Modellbedingungen:
P = 0,15 · 20 · 20 = 60 W
Technische Aussage: Der kleinere U-Wert verringert den Wärmestrom durch die Wand.
Energiebedarf und Verbrauch unterscheiden
Energiebedarf ist ein berechneter Wert unter festgelegten Bedingungen.
Energieverbrauch ist die tatsächlich gemessene Energiemenge. Er hängt zusätzlich vom Verhalten, Wetter und Betrieb ab.
Bildlegende: Endenergieverbrauch privater Haushalte nach Anwendungen. Untersuche, welche Anwendungen besonders große Anteile haben.
Diagrammauftrag – beobachten und erklären:
- Bestimme den größten Anwendungsbereich.
- Erkläre, warum Maßnahmen an der Gebäudehülle diesen Bereich beeinflussen können.
- Nenne einen Grund, warum zwei gleiche Gebäude trotzdem unterschiedlichen realen Verbrauch haben können.
Übungs-Verbrauchsdiagramm eines Modellgebäudes
Die Werte sind fiktive Übungsdaten und keine allgemeingültigen Gebäudewerte.
| Monat | Heizenergie in kWh | Balken |
|---|---|---|
| Januar | 520 | █████████████ |
| Februar | 430 | ███████████ |
| März | 360 | █████████ |
| April | 220 | ██████ |
| Mai | 120 | ███ |
| Juni | 50 | █ |
| Juli | 30 | █ |
| August | 35 | █ |
| September | 90 | ██ |
| Oktober | 210 | █████ |
| November | 360 | █████████ |
| Dezember | 510 | █████████████ |
Auswertungsauftrag:
- Bestimme die drei Monate mit dem höchsten Verbrauch.
- Addiere den Jahresverbrauch.
- Simuliere rechnerisch eine Verringerung um 25 Prozent.
- Erkläre, warum eine Verringerung des Wärmeverlustes besonders in kalten Monaten wirkt.
Selbstkontrolle: Jahresverbrauch der Übungsdaten: 2935 kWh. Eine Verringerung um 25 Prozent entspricht rund 734 kWh. Neuer Modellwert: rund 2201 kWh.
Modellvergleich: Maßnahmen verändern den Energiebedarf
Auch diese Werte sind fiktive Planungsdaten für die Aufgabe.
| Variante | Maßnahmen | Modell-Energiebedarf |
|---|---|---|
| A | Ausgangsplanung | 90 kWh/(m²a) |
| B | bessere Dämmung und geringere Wärmebrücken | 65 kWh/(m²a) |
| C | zusätzlich bessere Fenster, Orientierung und Verschattung | 50 kWh/(m²a) |
| D | zusätzlich Lüftung mit Wärmerückgewinnung | 42 kWh/(m²a) |
Vergleichsauftrag: Beschreibe die Richtung der Veränderung. Begründe technisch, warum der Energiebedarf sinkt. Vermeide die ungenaue Aussage „weil das Haus besser ist“.
Konkrete Maßnahmen entwickeln
Maßnahmenmatrix
| Maßnahme | Technische Wirkung | Fachbegriff | Prüffrage |
|---|---|---|---|
| Dämmebene lückenlos planen | verringert Wärmeleitung durch Außenbauteile | Gebäudehülle, Dämmung | Wo könnte die Hülle unterbrochen sein? |
| Wärmebrückenarme Anschlüsse planen | verringert lokale Wärmeverluste | Gebäudehülle | Was passiert am Fensteranschluss? |
| Fensterflächen nach Himmelsrichtung planen | nutzt Tageslicht und Sonnenwärme gezielter | Orientierung, Wärmegewinn | Wo sind große Fenster sinnvoll? |
| Große Westverglasung begrenzen | reduziert späten sommerlichen Wärmeeintrag | Orientierung, Wärmegewinn | Wie steht die Sonne am Nachmittag? |
| Außenliegenden Sonnenschutz vorsehen | stoppt einen Teil der Sonnenstrahlung vor der Scheibe | Verschattung | Ist der Sonnenschutz außen wirksam? |
| Hochwärmedämmende Fenster einsetzen | verringert Wärmeverluste über Glas und Rahmen | Gebäudehülle, Dämmung | Wie klein ist der U-Wert? |
| Kompakte Gebäudeform wählen | verringert Außenfläche im Verhältnis zum Innenraum | Gebäudehülle | Wie viel Hüllfläche wird benötigt? |
| Lüftung mit Wärmerückgewinnung prüfen | reduziert Lüftungswärmeverluste | Energiebedarf | Wie wird Wärme aus Abluft genutzt? |
Planungsregel: Winter und Sommer zusammen denken
| Winter | Sommer |
|---|---|
| Wärmeverluste klein halten | Überhitzung vermeiden |
| tiefe Sonnenstände nutzen | hohe Sonneneinstrahlung verschatten |
| gute Fenster und Dämmung einsetzen | außenliegenden Sonnenschutz vorsehen |
| Wärmebrücken begrenzen | Nachtlüftung nur im passenden Gebäudekonzept nutzen |
Merksatz: Ein Fenster kann im Winter Wärme gewinnen und im Sommer zu viel Wärme eintragen. Deshalb gehören Orientierung und Verschattung zusammen.
Prüfungsnah: drei Maßnahmen auswählen und technisch begründen
Prüfungssituation
Ein Schulprojekt plant ein kompaktes zweigeschossiges Wohngebäude.
Gegeben:
- Große Fensterflächen liegen nach Westen.
- Die Südseite besitzt kaum Verschattung.
- Die Außenwanddämmung ist an mehreren Anschlüssen unterbrochen.
- Die Fenster haben einen deutlich höheren U-Wert als die gedämmten Wände.
- Der berechnete Energiebedarf ist höher als gewünscht.
Arbeitsauftrag: Wähle genau drei Maßnahmen aus der Maßnahmenmatrix. Begründe jede Auswahl technisch.
Nutze dieses Begründungsmuster:
Maßnahme → technische Wirkung → passender Fachbegriff → Einfluss auf den Energiebedarf
Hilfesatz: „Ich wähle …, weil dadurch … . Das betrifft den Fachbegriff … und senkt beziehungsweise begrenzt … .“
Beispiel für einen Lösungsweg
Beispiel 1: Außenliegende Verschattung an der West- und Südseite. Sie begrenzt direkte Sonnenstrahlung vor dem Fenster. Dadurch sinkt der unerwünschte sommerliche Wärmegewinn und das Risiko von Überhitzung.
Beispiel 2: Dämmebene an Anschlüssen lückenlos weiterführen. Dadurch werden lokale Wärmeverluste der Gebäudehülle verringert. Der Heizenergiebedarf kann sinken.
Beispiel 3: Fenster mit geringerem U-Wert einsetzen und fachgerecht in die Dämmebene einbinden. Dadurch sinkt der Wärmestrom durch Glas, Rahmen und Anschluss. Die Gebäudehülle verliert weniger Wärme.
Prüfungsraster zur Selbstkontrolle
| Kriterium | Punkte |
|---|---|
| Drei konkrete Maßnahmen genannt | 3 |
| Technische Wirkung jeder Maßnahme erklärt | 3 |
| Fachbegriffe passend verwendet | 3 |
| Einfluss auf Wärmegewinn, Wärmeverlust oder Energiebedarf erklärt | 3 |
Maximal: 12 Punkte
Selbstcheck vor Abgabe:
- Habe ich genau drei Maßnahmen gewählt?
- Habe ich nicht nur „spart Energie“ geschrieben?
- Habe ich erklärt, wodurch die Einsparung technisch entsteht?
- Habe ich mindestens drei Fachbegriffe korrekt verwendet?
Medienlabor: beobachten, markieren, vergleichen, messen, simulieren, Fehler finden
Station 1 – Grundriss markieren
Aufgabe: Kopiere einen Grundriss. Markiere Nord, Süd, Ost, West, große Fenster, Nebenräume und mögliche Verschattungen.
Feedback: Ein guter Entwurf zeigt nicht nur Fenstergrößen, sondern auch deren Himmelsrichtung und sommerliche Verschattung.
Station 2 – Sonnenstand simulieren
Aufgabe: Nutze ein Kartonmodell und eine ungefährliche Lichtquelle nach Vorgabe der Lehrkraft. Verändere nur den Einfallswinkel.
Beobachtung: Markiere Schattenlänge und bestrahlte Fensterfläche.
Sicherheit: Nur freigegebene Leuchten und Kleinspannung. Keine heißen Strahler und keine Netzspannungsaufbauten durch Lernende.
Lösungshinweis: Ein höherer Einfallswinkel erzeugt bei gleicher Geometrie andere Schatten als ein flacher Einfallswinkel. Genau deshalb muss Verschattung jahreszeitlich geplant werden.
Station 3 – Dämmmodell messen
Aufgabe: Messe Temperaturverläufe mehrerer gleich großer Modelle. Ändere nur den Dämmstoff.
Fehlerquelle finden: Sind Behälter, Wassermenge, Starttemperatur und Messzeit wirklich gleich?
Station 4 – Fensterbilder vergleichen
Aufgabe: Vergleiche Dreifachverglasung, Rahmenquerschnitt und Wandanschluss.
Fehler finden: Suche einen Entwurf, bei dem zwar gutes Glas eingesetzt wird, der Rahmen aber außerhalb der Dämmebene liegt.
Station 5 – Verbrauchsdiagramm prüfen
Aufgabe: Suche Monatsspitzen, bilde die Jahressumme und beschreibe einen plausiblen Zusammenhang zwischen Außentemperatur und Heizenergie.
Transfer: Warum ist ein Verbrauchsdiagramm allein noch kein Beweis dafür, welche einzelne Maßnahme gewirkt hat?
Lösungshinweis: Auch Wetter, Nutzung, Raumtemperaturen und Belegung verändern den realen Verbrauch. Für die Bewertung einer Maßnahme müssen Randbedingungen mitbetrachtet werden.
Interaktive Aufgaben
Quiz: Teste Dein Wissen
Was gehört zur Gebäudehülle? (Dach Außenwand Boden Fenster und Außentüren) (!Nur die Heizungsanlage) (!Nur die Innenwände) (!Nur Möbel und Geräte)
Was bedeutet Orientierung bei einem Gebäude? (Ausrichtung von Gebäude und Fenstern zu den Himmelsrichtungen) (!Dicke der Dämmung) (!Farbe der Innenwände) (!Leistung der Heizung)
Welche Hauptaufgabe hat eine außenliegende Verschattung im Sommer? (Direkte Sonnenstrahlung vor dem Fenster begrenzen) (!Wärme gezielt durch das Fenster leiten) (!Den U-Wert der Wand erhöhen) (!Die Gebäudehülle vergrößern)
Was bewirkt eine gute Dämmung hauptsächlich? (Sie verringert den Wärmestrom durch Bauteile) (!Sie vergrößert automatisch die Fensterfläche) (!Sie erhöht immer den Wärmegewinn durch Sonne) (!Sie ersetzt jede Form von Verschattung)
Was ist ein Wärmegewinn? (Wärme die zum Beispiel durch Sonne Menschen oder Geräte in das Gebäude gelangt) (!Jeder Wärmeverlust durch eine Außenwand) (!Nur elektrische Energie aus einer Batterie) (!Nur die Wärme einer Heizungsanlage)
Was beschreibt der Energiebedarf eines Gebäudes? (Eine berechnete benötigte Energiemenge unter festgelegten Bedingungen) (!Immer exakt den gemessenen Jahresverbrauch) (!Nur den Stromverbrauch von Lampen) (!Nur die Größe der Wohnfläche)
Was bedeutet ein kleinerer U-Wert bei vergleichbaren Bauteilen? (Geringerer Wärmedurchgang) (!Größere Fensterfläche) (!Stärkere Sonneneinstrahlung) (!Höhere Raumhöhe)
Warum sind große Westfenster im Sommer oft kritisch? (Weil tief stehende Nachmittagssonne starke Wärmeeinträge verursachen kann) (!Weil dort niemals Sonnenlicht auftritt) (!Weil Westfenster keinen Rahmen besitzen) (!Weil Westfenster immer schlechter gedämmt sind)
Welche Maßnahme verringert eine Wärmebrücke am Fensteranschluss am direktesten? (Fenster fachgerecht in die Dämmebene einbinden) (!Fensterfläche beliebig vergrößern) (!Innenwand dunkler streichen) (!Mehr Lampen im Raum einsetzen)
Welche Begründung ist technisch am stärksten? (Außenliegende Verschattung begrenzt sommerlichen solaren Wärmegewinn und kann Überhitzung verringern) (!Verschattung ist gut weil sie modern aussieht) (!Verschattung ist gut weil viele Häuser sie haben) (!Verschattung ist gut weil sie immer Energie erzeugt)
Memory
| Gebäudehülle | trennt beheizten Innenraum von außen |
| Orientierung | Ausrichtung zu den Himmelsrichtungen |
| Verschattung | begrenzt direkte Sonnenstrahlung |
| Dämmung | verringert Wärmestrom durch Bauteile |
| Wärmegewinn | nutzbarer oder unerwünschter Wärmeeintrag |
| Energiebedarf | berechnete benötigte Energiemenge |
| U-Wert | Kennwert für Wärmedurchgang |
| Wärmebrücke | örtlich erhöhter Wärmeverlust |
Sofort-Feedback: Ordne zuerst die sechs Pflichtbegriffe zu. Nutze U-Wert und Wärmebrücke danach als Zusatzwissen.
Drag and Drop
| Ordne die richtigen Begriffe zu. | Thema |
|---|---|
| Außenliegende Verschattung | Große Westfenster mit Überhitzungsrisiko |
| Dachdämmung | Hoher Wärmeverlust über das Dach |
| Wärmebrückenarmer Anschluss | Auffälliger Wärmeverlust am Fensterrahmen |
| Südorientierung | Gezielter winterlicher Sonnenwärmegewinn |
| Kompakte Gebäudeform | Unnötig große Gebäudehülle |
Hilfestufe 1: Überlege, ob das Problem Wärmeverlust oder Wärmeeintrag betrifft.
Hilfestufe 2: Frage dann, welches Bauteil oder welche Himmelsrichtung betroffen ist.
Kreuzworträtsel
| Gebäudehülle | Wie heißt die Gesamtheit der Bauteile zwischen innen und außen? |
| Orientierung | Wie nennt man die Ausrichtung eines Gebäudes zu den Himmelsrichtungen? |
| Verschattung | Wie heißt die technische Begrenzung direkter Sonnenstrahlung? |
| Dämmung | Wie heißt eine Schicht zur Verringerung des Wärmestroms? |
| Wärmegewinn | Wie heißt eingetragene Wärme durch Sonne Menschen oder Geräte? |
| Energiebedarf | Wie heißt die berechnete benötigte Energiemenge? |
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Lückentext
Offene Aufgaben
Leicht
- Gebäudehülle: Fotografiere oder skizziere ein Schulgebäude von außen und markiere Dach, Außenwand, Fenster, Türen und Bodenanschluss.
- Orientierung: Zeichne einen einfachen Grundriss Deines Klassenraums mit Nordpfeil und markiere alle Fenster.
- Verschattung: Beobachte an einem sonnigen Tag die Schattenkante an einem Fenster und dokumentiere zwei Zeitpunkte.
- Fenster: Vergleiche zwei frei lizenzierte Fensterbilder und beschrifte Glas, Rahmen und möglichen Wandanschluss.
Standard
- Wärmedämmung: Plane mit der Lehrkraft einen sicheren Dämmversuch mit mindestens drei schulisch freigegebenen Materialien und einem Messprotokoll.
- Sonnenstand: Baue ein einfaches Kartonmodell und simuliere mit einer freigegebenen Lichtquelle einen hohen und einen flachen Sonnenstand.
- Energiebedarf: Erstelle aus vorgegebenen Monatswerten ein Verbrauchsdiagramm und markiere Heizspitzen.
- Grundriss: Überarbeite Grundriss B so, dass sommerliche Überhitzung technisch begrenzt wird.
Schwer
- Technische Entscheidung: Wähle aus acht Maßnahmen genau drei für ein vorgegebenes Gebäude und begründe jede mit Wirkung, Fachbegriff und Einfluss auf den Energiebedarf.
- Variantenvergleich: Entwickle zwei unterschiedliche energieeffiziente Grundrisse und vergleiche Orientierung, Gebäudehülle, Fensterflächen und Verschattung.
- Fehleranalyse: Untersuche ein absichtlich fehlerhaftes Gebäudemodell mit Wärmebrücke, unverschattetem Westfenster und unterbrochener Dämmung und entwickle Verbesserungen.
- Transfer: Entwirf ein Konzept für einen energieeffizienten Klassenraum-Anbau und verteidige drei Maßnahmen in einer kurzen technischen Präsentation.
|
|
Lernkontrolle
- Grundrissanalyse: Ein Gebäude besitzt große Fenster nach Westen und kleine Fenster nach Süden. Entwickle zwei Änderungen und erkläre jeweils die Wirkung im Winter und Sommer.
- Dämmentscheidung: Zwei Wandaufbauten besitzen unterschiedliche U-Werte. Erkläre ohne reine Definition, wie sich der kleinere U-Wert auf den Wärmestrom und den Energiebedarf auswirkt.
- Verschattungskonflikt: Ein Dachüberstand schützt eine Südfassade im Sommer gut, aber ein Westfenster weiterhin schlecht. Erkläre den Zusammenhang mit dem Sonnenstand und entwickle eine Lösung.
- Fehlerdiagnose: In einer Thermografie ist der Bereich am Fensterrahmen deutlich auffälliger als die Wandfläche. Formuliere zwei mögliche technische Ursachen und eine passende Prüfidee.
- Maßnahmenpaket: Wähle aus Dämmung, Fensterverbesserung, Verschattung, Orientierung, kompakter Gebäudeform und Wärmerückgewinnung drei Maßnahmen für ein konkretes Gebäude. Begründe jede Entscheidung technisch.
- Transfer auf Schule: Übertrage die Planungsregeln auf einen Klassenraum. Welche Maßnahme wäre im Winter wichtig, welche im Sommer und welche wirkt in beiden Jahreszeiten? Begründe.
Lernnachweis
Für einen Lernnachweis zu diesem Thema ist wichtig:
- Du kannst die Begriffe Gebäudehülle, Orientierung, Verschattung, Dämmung, Wärmegewinn und Energiebedarf korrekt verwenden.
- Du kannst einen Grundriss mit Nordpfeil lesen und Fenster nach Himmelsrichtung beurteilen.
- Du kannst hohe und flache Sonnenstände mit Verschattung in Verbindung bringen.
- Du kannst erklären, warum ein kleiner U-Wert den Wärmedurchgang verringert.
- Du kannst Wärmebrücken als örtliche Schwachstellen der Gebäudehülle erkennen.
- Du kannst aus einfachen Messwerten und Diagrammen technische Schlüsse ziehen.
- Du kannst Winter- und Sommeranforderungen gemeinsam betrachten.
- Du kannst drei konkrete Maßnahmen auswählen und technisch begründen.
Quellen und Medienhinweise
- Bildungsplan Baden-Württemberg – Technik – Bautechnik: Planungsunterlagen, Experimente und energiesparendes Bauen im M-Niveau.
- Umweltbundesamt – Wände und Fenster richtig dämmen: U-Wert, Dämmung, Fenster und Wärmeverluste.
- Umweltbundesamt – Neubau energieeffizient und ökologisch: Orientierung und sommerlicher Hitzeschutz.
- Verbraucherzentrale – energieeffiziente Fenster: U-Wert, Größe, Ausrichtung und Sonnenschutz.
- Passivhaus Institut / IG Passivhaus – Infomaterial: Fenster, Wärmerückgewinnung, Dämmung und weiterführende Videos.
- Wikimedia Commons: Die eingebundenen Bilder und Animationen stehen unter den auf ihren jeweiligen Dateiseiten angegebenen freien Lizenzen oder gemeinfreien Freigaben.
OERs zum Thema
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