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Projekt Energieeffiziente Werkstatt – Die Werkstattheizung energetisch beurteilen

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Projekt Energieeffiziente Werkstatt – Die Werkstattheizung energetisch beurteilen

Zielgruppe: Ausbildung im Bereich SHK, Gebäudetechnik und Energieeffizienz | Dauer: sechs Einheiten à etwa 10–15 Minuten plus Projektabgabe.

Leitfrage: Wie verteilst Du Heizwärme gleichmäßig und wählst ein angemessen niedriges Temperaturniveau, ohne Arbeitsplätze auszukühlen?

Werkstattbild als Anschauung; der folgende Ausbildungsfall ist fiktiv.

Einleitung

Du untersuchst eine Warmwasserheizung: Wärmeerzeuger → Heizungspumpe → Vorlauf → Heizkörper → Rücklauf. Im Mittelpunkt stehen Wärmeverteilung, Hydraulischer Abgleich, Heizkurve und Vorlauftemperatur. Deine Ergebnisse sammelst Du in einem fortlaufenden Projektdossier D1–D5.

Der Ausbildungsfall: Drei unterschiedlich warme Arbeitsbereiche

Auftrag: In einer Ausbildungswerkstatt ist der entfernte Montageplatz B zu kalt, während A zu warm ist. Die Leitung zum hinteren Bereich ist teilweise ungedämmt. Du sollst eine energetische Beurteilung und eine begründete Handlungsempfehlung vorlegen – keine Anlage selbst verändern.

Fiktive Übungsdaten (keine echten Messwerte; gleiche Außentemperatur und vergleichbare Betriebszeit angenommen):

Bereich	Tätigkeit	Soll Raum	Ist Raum	Volumenstrom	Vorlauf	Rücklauf	angenommener Wärmebedarf
Montage A, nah	leichte Arbeit im Stehen	19 °C	20,5 °C	220 l/h	50 °C	43 °C	1,5 kW
Montage B, fern	leichte Arbeit im Stehen	19 °C	16,7 °C	60 l/h	47 °C	37 °C	1,2 kW
Büro C	leichte Arbeit im Sitzen	20 °C	20,7 °C	75 l/h	49 °C	41 °C	0,6 kW

Die Sollwerte orientieren sich hier an den Mindestlufttemperaturen der ASR A3.5 für die genannten Tätigkeiten. In echten Arbeitsstätten sind die tatsächlichen Tätigkeiten, die Gefährdungsbeurteilung und weitere Komfortfaktoren zu prüfen.

Dein fortlaufendes Projektdossier

Nachweis	Inhalt der eigenen Abgabe
D1 – Auftrag	Ausgangslage, Arbeitsplätze, Soll-Ist-Vergleich
D2 – Skizze	Selbst gezeichneter Heizkreis mit A, B, C, Fließrichtung und möglichen Verluststellen
D3 – Prüfdaten	Tabelle, Temperaturspreizung, eine überprüfte Leistungsrechnung
D4 – Simulation	Vergleich von Betriebsvarianten, selbst gezeichnetes Temperaturdiagramm
D5 – Entscheidung	Empfehlung mit Nutzen, Grenzen, Sicherheit, Quellen und Bildnachweisen

Wichtig: Alle Untersuchungen erfolgen mit dieser Datensimulation, Papier, Tabellenkalkulation oder einem geeigneten berührungssicheren Schulungsmodell. Keine Arbeiten an unter Spannung stehenden Teilen, keine Öffnung von Schaltschränken und keine Eingriffe in heiße oder druckbeaufschlagte Heizkreise. Reale Elektroarbeiten dürfen nur entsprechend qualifizierte und beauftragte Personen durchführen; auch reale Heizungsänderungen sind Sache zuständiger Fachkräfte. Quizpunkte oder Kursabschluss sind niemals eine Arbeits- oder Betriebsfreigabe.

Kurze Lerneinheiten

Einheit 1 – Den Wärmeweg lesen (10 Minuten)

Merksatz: Der Vorlauf bringt erwärmtes Wasser zur Heizfläche; der Rücklauf führt abgekühltes Wasser zurück. Die Heizfläche gibt Energie an den Raum ab.

Mini-Auftrag → D2: Zeichne die drei Abzweige A, B und C. Markiere den entfernten Weg B und die gedachte ungedämmte Teilstrecke. Ergänze Pfeile für Vor- und Rücklauf.

Einheit 2 – Wärme verteilen, Verluste vermeiden (10 Minuten)

Merksatz: Die Pumpe bewegt Heizwasser. Ungünstige Strömungsverteilung kann entfernte Heizflächen benachteiligen. Geeignete Rohrdämmung verringert unerwünschte Wärmeabgabe auf dem Leitungsweg. Nicht jede Wärmeabgabe innerhalb eines beheizten Raums ist gleichzusetzen mit einem Verlust nach außen.

Mini-Auftrag → D2: Kennzeichne in Deiner Skizze eine mögliche hydraulische Schwachstelle und eine mögliche ungewollte Wärmeabgabe. Benenne beide ausdrücklich als Hypothesen, nicht als bewiesene Defekte.

Einheit 3 – Prüfdaten verstehen und berechnen (15 Minuten)

Temperaturspreizung: ΔT = Vorlauf − Rücklauf. Für Wasser gilt im vereinfachten Übungsmodell:

Wärmeleistung in W ≈ 1,16 × Volumenstrom in l/h × ΔT in K.

Bereich	Spreizung	rechnerische Wärmeleistung
A	7 K	ca. 1.786 W
B	10 K	ca. 696 W
C	8 K	ca. 696 W

Beispiel B: 1,16 × 60 × 10 = 696 W. Gegenüber dem angenommenen Bedarf von 1.200 W zeigt der Modellvergleich ein Defizit. Die Rechnung ist eine überschlägige wasserseitige Momentaufnahme, kein Nachweis der vollständigen Heizlast oder einer Ursache.

Mini-Auftrag → D3: Prüfe B nach und berechne A selbst. Halte Einheiten, Annahmen und die Grenze der Rechnung fest.

Einheit 4 – Hydraulischen Abgleich verstehen (15 Minuten)

Merksatz: Ein fachgerecht geplanter Hydraulischer Abgleich verteilt die benötigten Wassermengen bedarfsgerecht. Eine bloße Erhöhung der Pumpenleistung oder Vorlauftemperatur behebt die Ursache einer Fehlverteilung nicht zuverlässig.

Sichere Rechensimulation: Nimm nur für dieses Modell eine Auslegungs-Spreizung von 10 K an. Dann lautet der rechnerische Zielvolumenstrom: Bedarf in W ÷ (1,16 × 10 K).

Abzweig	Istwert	Modell-Zielwert, gerundet
A	220 l/h	129 l/h
B	60 l/h	103 l/h
C	75 l/h	52 l/h

Achtung: Diese Zahlen sind keine Ventileinstellungen. Eine reale hydraulische Auslegung benötigt unter anderem belastbare Raumheizlasten, Heizflächenkennwerte, Rohrnetz- und Druckverlustdaten sowie eine Funktionsprüfung durch Fachkräfte.

Mini-Auftrag → D3: Markiere Über- und Unterversorgung im Modell. Begründe, weshalb Du die Pumpe nicht einfach höher stellen würdest.

Einheit 5 – Das Temperaturniveau beurteilen (15 Minuten)

Merksatz: Die Heizkurve ordnet der Außentemperatur eine passende Vorlauftemperatur zu. Niedrige, ausreichende Vorlauftemperaturen können Leitungsverluste senken und sind insbesondere für Wärmepumpen und Brennwertkessel günstig. Die Heizflächen müssen dabei ihre Aufgabe weiterhin erfüllen.

Szenario-Simulation für dieselbe angenommene Außentemperatur von −2 °C: Die folgenden Raumtemperaturen sind frei gesetzte didaktische Modellwerte, keine Messungen oder physikalisch kalibrierte Prognosen.

Variante	Verteilung	Vorlauf am Erzeuger	Raum A	Raum B	Büro C
S0	unausgeglichen	52 °C	20,5 °C	16,7 °C	20,7 °C
S1	modellhaft abgeglichen	52 °C	19,6 °C	19,4 °C	20,7 °C
S2	modellhaft abgeglichen	46 °C	19,1 °C	19,0 °C	20,2 °C
S3	modellhaft abgeglichen	40 °C	17,2 °C	17,0 °C	19,2 °C

Mini-Auftrag → D4: Übertrage die vier Varianten als Balken- oder Liniendiagramm. Markiere die Sollwerte 19 °C und 20 °C. Welche Variante erreicht im Modell alle Ziele mit dem niedrigsten der getesteten Vorlauftemperaturniveaus? Erkläre, warum S3 ausscheidet.

Einheit 6 – Prüfen statt vermuten (10 Minuten)

Das Bild zeigt eine Wärmebrücke an einer Industriegebäudewand; eine metallische Oberfläche kann Infrarotstrahlung reflektieren. Wärmebilder brauchen fachliche Interpretation.

Merksatz: Ein Wärmebild allein beweist weder ein Leck noch einen fehlenden hydraulischen Abgleich. Prüfe immer Messbedingungen, Emissionsgrad, Reflexionen und andere Ursachen. Für eine reale Beurteilung braucht es dokumentierte Beobachtungen sowie gegebenenfalls eine qualifizierte Fachprüfung.

Mini-Auftrag → D5: Formuliere Deine Empfehlung: erst Ursachen prüfen und Verteilung fachgerecht abgleichen lassen; danach ein möglichst niedriges ausreichendes Temperaturniveau fachlich ermitteln. Berücksichtige außerdem die Leitungsdämmung und den tatsächlichen Arbeitsbedarf.

Aufgabentreppe mit gestuften Hilfen und begründetem Feedback

Basis

B1: Benenne Vorlauf, Rücklauf und Pumpe in D2. Feedback: Richtig ist die Abfolge Erzeuger → Pumpe/Verteilung → Heizfläche → Rücklauf; sie macht die Transport- und Wärmeabgabefunktion sichtbar.
B2: Bestimme aus D1 den kritischsten Bereich. Feedback: B liegt 2,3 K unter dem Sollwert. Das ist aussagekräftiger als der bloße Blick auf eine hohe Erzeugertemperatur.

Anwendung

A1: Rechne die Leistung in B aus. Feedback: 696 W sind korrekt, weil 60 l/h × 10 K × 1,16 W/(l/h·K) = 696 W. Die Differenz zu 1.200 W deutet im Übungsfall auf fehlende Leistung hin, beweist aber keine bestimmte Störung.
A2: Berechne den Modell-Zielvolumenstrom für B. Feedback: Etwa 103 l/h ergeben sich nur mit der vorgegebenen Spreizung von 10 K. In einer realen Anlage ändern sich Spreizung und Heizflächenleistung mit dem Betrieb.

Transfer

T1: Wähle eine der Varianten S0–S3. Feedback: S2 erreicht modellhaft alle drei Sollwerte bei 46 °C. S3 wäre niedriger, verfehlt aber alle drei Ziele; Effizienz darf den Gesundheitsschutz nicht ersetzen.
T2: Beurteile die Aussage „Mehr Pumpendruck und höhere Vorlauftemperatur lösen jedes Wärmeproblem“. Feedback: Falsch: Fehlverteilung, Rohrverluste und Regelungsprobleme können fortbestehen; zudem können Geräusche und Energieaufwand steigen.

Hilfestufen – wähle nur so viel wie nötig

Hilfe 1 – Orientierung: Vergleiche zuerst Ist- und Soll-Raumtemperatur; erkenne dann den Weg des Heizwassers.
Hilfe 2 – Rechenweg: Berechne die Spreizung; multipliziere anschließend mit dem Volumenstrom und 1,16.
Hilfe 3 – Kontrollbeispiel: Für A gilt ΔT = 50 − 43 = 7 K und P ≈ 1,16 × 220 × 7 = 1.786 W. Prüfe, welche Grenzen eine Momentaufnahme hat.

Interaktive Aufgaben

Quiz: Teste Dein Wissen

Was transportiert der Vorlauf zu den Heizflächen? (Erwärmtes Heizwasser) (!Abgekühltes Rücklaufwasser) (!Elektrische Energie direkt zum Thermostat) (!Ausschließlich Außenluft)

Wozu dient die Umwälzpumpe im Heizkreis? (Sie bewegt das Heizwasser) (!Sie misst die Raumhelligkeit) (!Sie ersetzt die Gebäudedämmung) (!Sie erzeugt grundsätzlich die Heizwärme)

Was bezeichnet die Temperaturspreizung? (Differenz zwischen Vorlauf und Rücklauf) (!Differenz zwischen Strom und Spannung) (!Unterschied zwischen Raumhöhe und Rohrlänge) (!Zeit zwischen zwei Wartungen)

Wie groß ist die Spreizung bei 50 Grad Vorlauf und 43 Grad Rücklauf? (7 Kelvin) (!43 Kelvin) (!50 Kelvin) (!93 Kelvin)

Welcher Montageplatz ist im Fall gegenüber seinem Sollwert zu kalt? (Montage B) (!Montage A) (!Büro C) (!Kein Arbeitsplatz)

Was ist das Ziel des hydraulischen Abgleichs? (Bedarfsgerechte Heizwasserverteilung) (!Maximale Pumpendrehzahl für alle Abzweige) (!Gleiche Rohrlänge in allen Räumen) (!Immer die höchste Vorlauftemperatur)

Wovon hängt eine witterungsgeführte Heizkurve wesentlich ab? (Von der Außentemperatur) (!Von der Farbe des Heizkörpers) (!Von der Anzahl der Steckdosen) (!Von der Raumbeleuchtung)

Welche Modellvariante erreicht alle Solltemperaturen bei der niedrigsten getesteten Vorlauftemperatur? (S2) (!S0) (!S1) (!S3)

Was muss bei der Auswertung eines Wärmebildes berücksichtigt werden? (Reflexionen und Emissionsgrad) (!Nur die Bildfarben) (!Allein die Bildschirmgröße) (!Nur das Aufnahmejahr)

Was berechtigt Dich zu Arbeiten an realen elektrischen Anlagen? (Entsprechende Qualifikation und Beauftragung) (!Ein bestandenes Onlinequiz) (!Eine vollständig ausgefüllte Dossierseite) (!Ein YouTubevideo)

Memory

Vorlauf	Führt warmes Heizwasser zur Heizfläche
Rücklauf	Bringt abgekühltes Wasser zum Erzeuger zurück
Heizkurve	Verknüpft Außenklima und Vorlaufsollwert
Volumenstrom	Wassermenge je Zeiteinheit
Hydraulischer Abgleich	Sorgt für bedarfsgerechte Durchflussverteilung
Temperaturspreizung	Unterschied zweier Heizwassertemperaturen
Rohrdämmung	Mindert unerwünschte Wärmeabgabe der Leitung

Drag and Drop

Ordne die richtigen Begriffe zu.	Funktion im Heizkreis
Wärmeerzeuger	Stellt die benötigte Wärme bereit
Umwälzpumpe	Fördert Heizwasser durch den Kreis
Thermostatventil	Beeinflusst den Durchfluss am Heizkörper
Heizfläche	Gibt Wärme an den Raum ab
Heizungsregelung	Passt den Betrieb an den Wärmebedarf an

Kreuzworträtsel

Vorlauf	Wie heißt die Leitung, die erwärmtes Heizwasser zur Heizfläche führt?
Rücklauf	Wie heißt die Leitung mit abgekühltem Wasser zurück zum Wärmeerzeuger?
Heizkurve	Wie heißt die Zuordnung zwischen Außen- und Vorlauftemperatur?
Thermostat	Welcher Regler beeinflusst die Wärmeabgabe eines Heizkörpers?
Heizlast	Wie heißt die erforderliche Wärmeleistung, um einen Raum unter Auslegungsbedingungen warm zu halten?
Dämmung	Was verringert unerwünschte Wärmeabgabe von Rohrleitungen?

LearningApps

Thematische Suche nach weiteren Übungen; die Treffer müssen vor dem Einsatz auf Eignung und Rechte geprüft werden.

Lückentext

Im

fließt erwärmtes Heizwasser zu den Heizflächen.

Im

gelangt abgekühltes Wasser zurück.

Die

fördert das Heizwasser durch den Kreislauf.

Der Unterschied zwischen Vorlauf- und Rücklauftemperatur heißt

.

Die transportierte Wärmeleistung hängt auch vom

ab.

Eine ungleiche Durchflussverteilung kann durch einen fachgerechten

verbessert werden.

Die witterungsgeführte

legt passende Vorlauftemperaturen fest.

Eine geeignete

reduziert unerwünschte Leitungswärmeabgabe.

Im Ausbildungsfall ist Montageplatz

zu kalt.

Die geeignete Modellvariante mit dem niedrigsten ausreichenden Vorlauf heißt

.

Die Prüfdaten des Ausbildungsfalls sind ausdrücklich

.

An realen elektrischen Anlagen arbeiten nur entsprechend qualifizierte und

Personen.

Offene Aufgaben

Leicht

Heizkreis: Gestalte ein beschriftetes Fließbild des Werkstatt-Heizkreises für D2.
Vorlauf: Fotografiere oder zeichne an einem freigegebenen, berührungssicheren Schulungsmodell die Fließrichtung.
Raumtemperatur: Stelle Soll- und Istwerte in einem selbst gestalteten Diagramm gegenüber.
Rohrdämmung: Zeichne eine wärmeabgebende Leitung vor und nach einer gedachten Dämmung.

Standard

Wärmeleistung: Prüfe die Rechnung für A, B und C und dokumentiere Einheiten und Annahmen.
Hydraulischer Abgleich: Entwickle eine kurze Erklärung als Lernplakat, weshalb B unterversorgt sein könnte.
Heizkurve: Visualisiere S0 bis S3 und begründe die Auswahl einer Variante.
Messprotokoll: Entwirf einen Prüfdatenerfassungsbogen mit Messort, Uhrzeit, Gerät, Einheit und Unsicherheit.

Schwer

Energieeffizienz: Erstelle einen zweiseitigen Entscheidungsvorschlag mit Maßnahmereihenfolge und Gegenargumenten.
Wärmebildkamera: Vergleiche zwei erlaubte Bildbeispiele und erkläre Reflexions- und Interpretationsfehler.
Arbeitsschutz: Führe mit der Ausbilderin oder dem Ausbilder ein Fachgespräch zu zulässigen Tätigkeiten und Freigabegrenzen; protokolliere es.
Wärmeverteilung: Entwickle einen zweiten fiktiven Werkstattfall mit geänderten Rohrwegen und prüfe, ob Deine Empfehlung übertragbar ist.

Lernkontrolle

Wärmeverteilung: Erkläre mit Deiner D2-Skizze, warum eine hohe Vorlauftemperatur nicht automatisch jeden Arbeitsbereich ausreichend erwärmt.
Temperaturniveau: Wäge S2 gegen S3 anhand der Solltemperaturen und des möglichen energetischen Nutzens ab.
Hydraulischer Abgleich: Begründe, welche Zusatzdaten vor einem realen Abgleich fehlen und weshalb die Modell-Zielwerte keine Einstellanweisung sind.
Rohrdämmung: Unterscheide unerwünschte Wärmeabgabe in einem unbeheizten Bereich von Wärmeabgabe innerhalb eines genutzten beheizten Raums.
Messtechnik: Plane, wie Du einen Verdacht auf Rohrverluste sicher prüfst, ohne aus einem einzelnen Wärmebild eine Störung zu behaupten.
Transfer: Übertrage die Vorgehensweise auf eine Werkstatt mit häufig geöffnetem Hallentor und benenne zwei neue Unsicherheiten.

Lernnachweis

Abgabe: Dein eigenes Dossier D1–D5 mit lesbarer Handskizze, Prüftabelle und Rechenweg, Szenario-Diagramm, eigener schriftlicher Empfehlung sowie Quellen- und Mediennachweisen. Trenne Fakten, angenommene Modellwerte, Beobachtungen und Hypothesen sichtbar.

Beurteilung durch die ausbildende Person: fachlich nachvollziehbarer Wärmeweg; korrekte Einheiten und Berechnungen; begründeter Szenariovergleich; abgewogene Empfehlung mit Arbeitsschutz, Unsicherheiten und Medienrechten. Das Feedback dient der Lernentwicklung. Keine praktische Freigabe erfolgt durch Quizresultate oder die Abgabe.

OERs zum Thema

Weitere Fachquellen (geprüfte Originalseiten):

Verbraucherzentrale: Hydraulischer Abgleich – Verteilung, Fachbetrieb und Dokumentation.
Verbraucherzentrale: Heizung optimieren – Vorlauftemperatur und Heizkurve.
BAuA: ASR A3.5 Raumtemperatur – Anforderungen an Arbeitsstätten.
Verbraucherzentrale: Vorlauftemperaturen bei Wärmepumpen – Wirkung des Temperaturniveaus; Aussagen für Wohngebäude nicht unkritisch auf Werkstätten übertragen.
Wikipedia: Heizkreis – ergänzendes Grundlagenwissen.

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