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SHK-Grundlagen und Wärmelehre – Temperaturen und Wärmemengen berechnen

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SHK-Grundlagen und Wärmelehre – Temperaturen und Wärmemengen berechnen

Zielgruppe: Ausbildung zum Anlagenmechaniker für Sanitär-, Heizungs- und Klimatechnik (SHK), insbesondere 1. und 2. Ausbildungsjahr.

Lernzeit: ca. 60–90 Minuten einschließlich Aufgaben.

Kurzbeschreibung: Du lernst, Temperaturen, Temperaturdifferenzen und Wärmemengen zu berechnen. Im Mittelpunkt stehen die spezifische Wärmekapazität, der Massenbezug und typische Anwendungen in Heizungs- und Trinkwasseranlagen.

Dein Lernziel: Du kannst eine Wärmemenge berechnen, Ergebnisse prüfen und daraus begründete Entscheidungen für Energieeffizienz, Trinkwasserhygiene und Anlagenbetrieb ableiten.

Einleitung

Wie viel Energie benötigt eine Heizungsanlage, um Wasser zu erwärmen? Warum ist die Wassermenge wichtig? Und weshalb darfst Du die Temperatur eines Trinkwasserspeichers nicht allein aus Energiespargründen beliebig absenken?

In diesem Lernkurs arbeitest Du mit Bildern, Videos, Anlagenschemata, einem digitalen Gebäudemodell und einem konkreten Ausbildungsfall.

Dein Werkzeug: Taschenrechner, Notizblatt und optional eine Tabellenkalkulation.

Sicherheit: Sämtliche Anlagenfälle sind theoretische Simulationen. Es werden keine Arbeiten an realen, unter Druck stehenden Anlagen durchgeführt. Druckprüfungen, Druckentlastungen, elektrische Arbeiten und Eingriffe in Heizungs- oder Trinkwasseranlagen sind ausschließlich nach fachlicher Freigabe und unter qualifizierter Aufsicht zulässig.

Lernstation 1: Temperatur verstehen

Lernzeit: 5–8 Minuten

Temperatur und Temperaturdifferenz

Die Temperatur beschreibt den thermischen Zustand eines Körpers.

Die Temperatur wird im SHK-Alltag meist in Grad Celsius angegeben.

Für die Berechnung von Wärmemengen benötigst Du die Temperaturdifferenz:

ΔT = T₂ − T₁

Beispiel:

Anfangstemperatur: 15 °C

Endtemperatur: 55 °C

ΔT = 55 − 15 = 40 K

Eine Temperaturdifferenz von 40 °C entspricht einer Temperaturdifferenz von 40 K.

Merke: Eine Temperatur ist keine Wärmemenge. Die Wärmemenge hängt zusätzlich von der Masse und dem Stoff ab.

Mini-Aufgabe: Temperatur erkennen

Ein Heizkreis hat eine Vorlauftemperatur von 50 °C und eine Rücklauftemperatur von 35 °C.

Frage: Wie groß ist die Temperaturdifferenz?

Selbstkontrolle: 15 K.

Feedback: Richtig ist die Differenz der beiden Messwerte. Bei Temperaturdifferenzen sind Kelvin und Grad Celsius zahlenmäßig gleich groß.

Lernstation 2: Spezifische Wärmekapazität

Lernzeit: 8–10 Minuten

Warum benötigt Wasser Wärmeenergie?

Videoauftrag: Achte darauf, wie die Wärmemenge mit der Masse und der Temperaturänderung zusammenhängt.

Die Spezifische Wärmekapazität beschreibt, welche Energie Du benötigst, um 1 kg eines Stoffes um 1 K zu erwärmen.

Für Wasser verwenden wir in diesem Kurs den gerundeten Wert:

c = 4,18 kJ/(kg · K)

Das bedeutet: 1 kg Wasser benötigt ungefähr 4,18 kJ für eine Erwärmung um 1 K.

Datei:Specific Heat of Water - Work by the C3BC consortium, licensed under CC-BY-3.0.webm

Beobachtungsauftrag: Warum kann Wasser vergleichsweise viel Wärmeenergie aufnehmen?

Die wichtigste Formel

Q = m · c · ΔT

Zeichen	Bedeutung	Einheit
Q	Wärmemenge	kJ
m	Masse	kg
c	Spezifische Wärmekapazität	kJ/(kg · K)
ΔT	Temperaturänderung	K

Umrechnung:

1 kWh = 3.600 kJ

Massenbezug:

m = ρ · V

Dabei ist ρ die Dichte und V das Volumen.

Für einfache Überschlagsrechnungen gilt bei flüssigem Wasser näherungsweise:

1 Liter Wasser ≈ 1 kg Wasser

Die tatsächliche Dichte ist temperaturabhängig. Für genauere Berechnungen ist sie zu berücksichtigen.

Rechenbeispiel

2 kg Wasser werden von 15 °C auf 45 °C erwärmt.

ΔT = 30 K

Q = 2 · 4,18 · 30

Q = 250,8 kJ

Feedback: Die Wärme steigt proportional mit der Masse und der Temperaturdifferenz. Bei doppelter Wassermasse benötigst Du bei gleicher Temperaturänderung ungefähr die doppelte Wärmemenge.

Die Formel gilt für eine Erwärmung ohne Phasenwechsel und mit näherungsweise konstanter Wärmekapazität. Verdampfung, Wärmeverluste und zusätzliche erwärmte Bauteile sind nicht enthalten.

Formel anwenden – Lernvideo

Auftrag: Stoppe das Video vor einer Musterlösung und überprüfe Deinen eigenen Rechenweg.

Lernstation 3: Ausbildungsfall Warmwasserspeicher

Lernzeit: 10–15 Minuten

Dein Arbeitsauftrag

Du unterstützt eine Fachkraft bei der rechnerischen Vorbereitung der Erwärmung eines Trinkwasserspeichers.

Gegeben:

Größe	Wert
Speichervolumen	120 Liter
Anfangstemperatur	10 °C
Zieltemperatur	60 °C
Spezifische Wärmekapazität	4,18 kJ/(kg · K)
Angenommene Nutz-Wärmeleistung	3 kW

Bildauftrag: Finde Wärmespeicher, Wärmeübertrager und Umwälzpumpe im Schema.

Die Abbildung zeigt eine beispielhafte Solarthermieanlage. Der Ausbildungsfall kann unabhängig davon mit einem anderen geeigneten Wärmeerzeuger gerechnet werden.

Wichtig: Das Foto zeigt Heizwasser-Pufferspeicher und keinen Trinkwasserspeicher. Heizwasser und Trinkwasser sind unterschiedliche Medienkreisläufe und dürfen nicht einfach gleichgesetzt werden.

Aufgabe A: Wärmemenge berechnen

Berechne die erforderliche Wärmemenge zur Erwärmung der 120 Liter Wasser.

Gestufte Hilfen

Hilfe 1 – Einstieg: Wie viel Kilogramm entsprechen näherungsweise 120 Litern Wasser?

Hilfe 2 – Formel: Verwende Q = m · c · ΔT.

Hilfe 3 – Rechenweg: Setze m = 120 kg und ΔT = 50 K ein.

Musterlösung:

Q = 120 · 4,18 · 50

Q = 25.080 kJ

Q = 25.080 / 3.600 kWh

Q ≈ 6,97 kWh

Begründetes Feedback: Die Wassermasse und die Temperaturdifferenz bestimmen die erforderliche Nutzwärme. Wer nur das Volumen oder nur die Zieltemperatur betrachtet, erhält keine vollständige Energieberechnung.

Aufgabe B: Erwärmungsdauer berechnen

Die angenommene Nutz-Wärmeleistung beträgt konstant 3 kW.

Formel:

t = Q / P

t = 6,97 kWh / 3 kW

t ≈ 2,32 h ≈ 2 Stunden 19 Minuten

Feedback: Das ist ein idealisierter Wert. Tatsächliche Erwärmungszeiten hängen insbesondere von der verfügbaren Leistung, Wärmeverlusten, Wärmeübertragung und Temperaturverteilung im Speicher ab.

Transferfrage: Was passiert mit der idealen Aufheizzeit, wenn die Nutz-Wärmeleistung verdoppelt wird?

Antwort: Sie halbiert sich, sofern die übrigen Annahmen unverändert bleiben.

Aufgabe C: Energiesparen oder Hygiene?

Du sollst rechnerisch untersuchen, wie viel Energie die Erwärmung auf nur 50 °C statt auf 60 °C benötigen würde.

Q = 120 · 4,18 · 40

Q = 20.064 kJ ≈ 5,57 kWh

Rechnerische Differenz:

6,97 − 5,57 = 1,40 kWh

Begründetes Feedback: Eine geringere Zieltemperatur senkt zwar die benötigte Erwärmungsenergie, ist aber nicht automatisch eine hygienisch zulässige Betriebseinstellung. Die Anforderungen an die Trinkwasserhygiene sind vorrangig zu berücksichtigen. Es darf keine eigenmächtige Änderung der Solltemperatur erfolgen.

Lernstation 4: Heizkreis und Gebäudemodell

Lernzeit: 8–10 Minuten

Wo gibt das Wasser die Wärme ab?

Eine Warmwasserheizung besitzt typischerweise einen Vorlauf, einen Rücklauf, eine Umwälzpumpe und Wärmeverbraucher.

Im Heizkörper oder Wärmeübertrager wird Energie vom Heizwasser an die Umgebung abgegeben.

Diagnosefall:

1 kg Heizwasser kühlt von 50 °C auf 40 °C ab.

Betrag der abgegebenen Wärme:

Q = 1 · 4,18 · 10

Q = 41,8 kJ

Feedback: Das abkühlende Heizwasser verliert innere Energie. Idealisierend stehen 41,8 kJ zur Wärmeübertragung zur Verfügung.

Gebäudemodell: Wärme im Haus

Bildauftrag: Verfolge, wie Umweltwärme zum Gebäude gelangt.

Bildauftrag: Identifiziere Verdampfer, Verdichter, Verflüssiger und Expansionsorgan.

Eine Wärmepumpe transportiert Wärme unter Einsatz zusätzlicher Antriebsenergie. Die berechnete Wärmemenge im Heizwasser ist deshalb nicht mit dem elektrischen Verbrauch der Wärmepumpe gleichzusetzen.

Interaktives Gebäudemodell:

DVGW – Interaktives Haus

Erkundungsauftrag: Öffne die Bereiche rund um Trinkwassererwärmer und Warmwasserzirkulation. Notiere, wie die Wärme bereitgestellt und verteilt wird.

Transfer: Wo entstehen Energieverluste?

Betrachte einen Warmwasserspeicher und ungedämmte Rohrleitungen.

Entscheidung: Welche Maßnahme kann Wärmeverluste verringern, ohne einfach die hygienisch erforderliche Warmwassertemperatur abzusenken?

Lösung: Eine fachgerecht ausgeführte Wärmedämmung des Speichers und der Leitungen.

Feedback: Weniger Wärmeabgabe an die Umgebung verringert den Energiebedarf. Hygiene- und Sicherheitsanforderungen bleiben dabei unverändert bestehen.

Lernstation 5: Hygiene, Diagnose und Sicherheit

Lernzeit: 10–12 Minuten

Trinkwasserhygiene: Ein Diagnosefall

In einer zentralen Trinkwassererwärmungsanlage mit Zirkulation wird an einer relevanten Stelle des Zirkulationssystems nur eine Temperatur von 50 °C festgestellt.

Fachlicher Hintergrund:

Nach den vom DVGW beschriebenen hygienischen Anforderungen sind in entsprechenden zentralen Anlagen in der Regel mindestens 60 °C am Austritt des Trinkwassererwärmers und mindestens 55 °C im Zirkulationssystem vorgesehen.

Die konkreten Anforderungen richten sich nach Anlagentyp und geltendem technischen Regelwerk.

Deine Entscheidung:

Soll der Azubi die Temperatur selbst verstellen, die Abweichung ignorieren oder die Fachkraft informieren?

Richtige Entscheidung: Messwert dokumentieren, zuständige Fachkraft informieren und eine fachliche Ursachenprüfung veranlassen.

Feedback: Ein Temperaturproblem kann verschiedene Ursachen besitzen, etwa Wärmeverluste, hydraulische Unregelmäßigkeiten oder Regelungsfehler. Eine einzelne Temperaturmessung erklärt noch nicht die Ursache. Zu hohe Temperaturen können außerdem Verbrühungsgefahren verursachen.

Fachquelle:

DVGW – Vermeidung von Legionellen im Trinkwasser

Gespeicherte Druckenergie und Bewegungsenergie

Achtung: Anlage ausgeschaltet bedeutet nicht automatisch Anlage sicher.

Auch ohne laufenden Wärmeerzeuger oder elektrische Versorgung können gefährliche Energien vorhanden sein.

Gespeicherte Druckenergie: Ein Membran-Ausdehnungsgefäß kann über komprimiertes Gas Energie speichern. Auch abgeschlossene Leitungsabschnitte können unter Druck stehen.

Gespeicherte Bewegungsenergie: Nachlaufende Pumpenrotoren oder andere bewegte Bauteile besitzen kinetische Energie. Gespeicherte Lageenergie und Federenergie können ebenfalls Bewegungen verursachen.

Weitere Gefahren: Heiße Flüssigkeiten, thermische Ausdehnung und elektrische Restenergie.

Sicherheitsentscheidung:

Eine Pumpe steht still. Du sollst eine Verschraubung lösen.

Richtiges Verhalten: Nicht selbst öffnen. Eine autorisierte Fachkraft muss die Gefährdungen beurteilen und das sichere Vorgehen freigeben und beaufsichtigen. Druckfreiheit darf niemals allein aus dem ausgeschalteten Zustand angenommen werden.

Feedback: Das Abschalten unterbricht nicht zwangsläufig sämtliche Energiequellen. Druck, gespeicherte mechanische Energie und Restwärme können weiterhin gefährlich sein.

Fachquellen:

DGUV Information 209-070 – Sicherheit bei der Hydraulik-Instandhaltung

DGUV – Sicherer Umgang mit pneumatischen Anlagen

Sichere Lernsimulation

Verwende ausschließlich ein druckloses Modell aus Papier, Karton oder einem nach oben offenen, leeren Behälter.

Zeichne darin:

Wärmeerzeuger: Ort der Wärmezufuhr.
Vorlauf: Richtung zum Wärmeverbraucher.
Rücklauf: Richtung zum Wärmeerzeuger.
Umwälzpumpe: Symbol für die Förderung.
Ausdehnungsgefäß: Symbol für den Druckausgleich.

Simulationsauftrag: Kennzeichne mit Pfeilen die Wasserströmung und mit einer zweiten Farbe die Wärmeübertragung.

Sicherheitsgrenze: Keine Druckbeaufschlagung, kein Verschließen eines Druckbehälters, keine elektrische Pumpe und kein Erhitzen im Modell. Reale Druckarbeiten und Prüfungen erfolgen ausschließlich nach fachlicher Freigabe unter qualifizierter Aufsicht.

Formelkarte für die Ausbildung

Gesuchte Größe	Formel
Temperaturdifferenz	ΔT = T₂ − T₁
Wärmemenge	Q = m · c · ΔT
Masse aus Volumen	m = ρ · V
Spezifische Wärmekapazität	c = Q / (m · ΔT)
Temperaturänderung	ΔT = Q / (m · c)
Ideale Erwärmungsdauer	t = Q / P
Energieumrechnung	1 kWh = 3.600 kJ

Merksatz: Masse, Stoffeigenschaft und Temperaturänderung bestimmen die Wärmemenge. Die Leistung bestimmt, wie schnell eine Wärmemenge bereitgestellt werden kann.

Interaktive Aufgaben

Quiz: Teste Dein Wissen

Wie groß ist die Temperaturdifferenz zwischen 15 °C und 55 °C? (40 K) (!55 K) (!70 K) (!15 K)

Was bedeutet die spezifische Wärmekapazität von Wasser? (Energiebedarf je Kilogramm und Kelvin Temperaturänderung) (!Elektrische Leistung einer Umwälzpumpe) (!Druck im Trinkwasserspeicher) (!Volumen eines Heizkörpers)

Welche Masse besitzen 120 Liter Wasser näherungsweise? (120 kg) (!12 kg) (!1200 kg) (!1,2 kg)

Welche Formel beschreibt die Wärmemenge bei einer Temperaturänderung ohne Phasenwechsel? (Q = m · c · ΔT) (!Q = m + c + ΔT) (!Q = m / c) (!Q = c / ΔT)

Wie viel Wärme benötigen 2 kg Wasser für eine Erwärmung um 10 K? (83,6 kJ) (!8,36 kJ) (!836 kJ) (!20 kJ)

Wie viel Energie benötigen näherungsweise 120 Liter Wasser für eine Erwärmung von 10 °C auf 60 °C? (6,97 kWh) (!0,697 kWh) (!69,7 kWh) (!3,60 kWh)

Wie lange dauert diese Erwärmung idealisiert bei einer Nutz-Wärmeleistung von 3 kW? (Etwa 2 Stunden und 19 Minuten) (!Etwa 19 Minuten) (!Etwa 7 Stunden) (!Etwa 30 Minuten)

Wie viel Wärme gibt 1 kg Wasser bei einer Abkühlung von 50 °C auf 40 °C ungefähr ab? (41,8 kJ) (!4,18 kJ) (!418 kJ) (!10 kJ)

Was ist bei einer auffällig niedrigen Zirkulationstemperatur in einer zentralen Trinkwasseranlage richtig? (Messwert dokumentieren und die zuständige Fachkraft informieren) (!Temperaturabweichung ignorieren) (!Warmwassererzeuger ohne Freigabe verstellen) (!Zirkulationspumpe eigenmächtig abschalten)

Was gilt für gespeicherte Energie an einer ausgeschalteten Heizungsanlage? (Druck und Bewegungsenergie können weiterhin vorhanden sein) (!Eine ausgeschaltete Anlage ist immer drucklos) (!Alle bewegten Teile stehen sofort sicher still) (!Eine Druckprüfung darf jeder Azubi allein durchführen)

Memory

Ordne die Fachbegriffe ihren Bedeutungen zu.

Wärmemenge	Übertragene thermische Energie
Temperaturdifferenz	Unterschied zwischen zwei Temperaturen
Masse	Stoffmenge im Sinne der physikalischen Größe in Kilogramm
Spezifische Wärmekapazität	Energiebedarf je Kilogramm und Kelvin
Vorlauf	Leitung zum Wärmeverbraucher
Rücklauf	Leitung vom Wärmeverbraucher
Nutz-Wärmeleistung	Abgegebene Wärmemenge pro Zeit

Drag and Drop

Ordne die richtigen Fachbegriffe zu.

Ordne die richtigen Begriffe zu.	Thema
Wärmemenge	Thermisch übertragene Energie
Kelvin	Einheit einer Temperaturdifferenz
Kilogramm	Einheit der Masse
Wärmedämmung	Verringerung unerwünschter Wärmeverluste
Zirkulationspumpe	Förderung im Warmwasser-Zirkulationskreis
Druckenergie	Gefährliche Restenergie im unter Druck stehenden System

Kreuzworträtsel

Masse	Welche physikalische Größe wird in Kilogramm angegeben?
Kelvin	Welche Einheit verwendest Du für die Temperaturdifferenz?
Joule	Welche Einheit ist eine Einheit der Energie?
Vorlauf	Welche Leitung führt das Heizwasser zum Wärmeverbraucher?
Pumpe	Welches Bauteil fördert Wasser im Heizkreis?
Speicher	Welches Bauteil kann erwärmtes Wasser bevorraten?

LearningApps

Finde zusätzliche interaktive Übungen zum Thema.

Lückentext

Die Temperatur beschreibt den

Zustand eines Körpers.

Der Unterschied zwischen Anfangs- und Endtemperatur heißt

.

Eine Temperaturdifferenz wird in

angegeben.

Die für eine Erwärmung benötigte Wärmemenge wird mit dem Formelzeichen

bezeichnet.

Die Masse eines Körpers wird in

gemessen.

Für Wasser beträgt die spezifische Wärmekapazität näherungsweise

Kilojoule pro Kilogramm und Kelvin.

Eine größere Wassermasse benötigt bei gleicher Temperaturänderung

Energie.

Die Wärmemenge wird berechnet, indem Du Masse, spezifische Wärmekapazität und

multiplizierst.

Eine Kilowattstunde entspricht

Kilojoule.

Bei einer Abkühlung gibt Heizwasser

an seine Umgebung ab.

Wärmedämmung reduziert unerwünschte

.

Eine hygienisch auffällige Trinkwassertemperatur muss einer zuständigen

gemeldet werden.

Ein abgeschaltetes System kann weiterhin unter

stehen.

Nachlaufende Maschinenteile können gespeicherte

besitzen.

Für sichere Ausbildungsübungen eignet sich ein

Modell.

Interaktive Ausbildungsfälle mit Feedback

Fall 1: Energieentscheidung

Situation: Zwei identische Wasserspeicher werden um dieselbe Temperaturdifferenz erwärmt. Speicher A enthält 100 kg Wasser und Speicher B 200 kg.

Aufgabe: Entscheide, welcher Speicher mehr Energie benötigt, und begründe Deine Entscheidung.

Feedback: Speicher B benötigt die doppelte Wärmemenge, weil bei gleichem Stoff und gleicher Temperaturänderung die Masse verdoppelt wurde.

Fall 2: Hygieneentscheidung

Situation: Eine rechnerische Energiesparmaßnahme sieht eine niedrigere Trinkwasserspeichertemperatur vor.

Aufgabe: Entscheide, ob die Maßnahme ohne weitere Prüfung umgesetzt werden darf.

Feedback: Nein. Vor einer Änderung müssen die hygienischen Anforderungen für die konkrete Anlage und das geltende Regelwerk fachlich geprüft werden. Eine rechnerische Energieeinsparung allein reicht nicht aus.

Fall 3: Diagnoseentscheidung

Situation: Die Pumpe wurde ausgeschaltet. Ein Manometer zeigt weiterhin Druck an.

Aufgabe: Was darfst Du aus dem Zustand der Pumpe ableiten?

Feedback: Der Stillstand der Pumpe belegt keine Druckfreiheit. Die Anlage darf nicht eigenmächtig geöffnet werden. Die zuständige Fachkraft entscheidet über das sichere Vorgehen.

Offene Aufgaben

Leicht

Temperatur: Zeichne zwei Thermometer mit 20 °C und 55 °C und kennzeichne die Temperaturdifferenz.
Wärmemenge: Erstelle eine Lernkarte mit der Formel Q = m · c · ΔT und erkläre alle Formelzeichen.
Spezifische Wärmekapazität: Gestalte ein kleines Lernplakat zur Bedeutung des Wertes von Wasser.
Heizkreislauf: Beschrifte das abgebildete Heizkreisschema mit Vorlauf, Rücklauf, Pumpe und Wärmeverbraucher.

Standard

Massenbezug: Berechne die Erwärmungsenergie für 5 kg und 10 kg Wasser bei einer Temperaturerhöhung um 20 K. Vergleiche und begründe die Ergebnisse.
Warmwasserspeicher: Erstelle eine Tabellenkalkulation für die Wärmemenge bei unterschiedlichen Wassermengen und Temperaturen.
Trinkwasserhygiene: Gestalte einen Entscheidungsbaum für den Fall einer auffällig niedrigen Warmwasser-Zirkulationstemperatur.
Wärmedämmung: Erstelle einen Bildvergleich zwischen gedämmten und ungedämmten Leitungen und erkläre die energetischen Unterschiede.

Schwer

Energieeffizienz: Entwickle ein Rechenmodell, das zusätzlich zu einer idealen Wassererwärmung einen angenommenen Wärmeverlust berücksichtigt. Kennzeichne alle Annahmen.
Wärmepumpe: Erstelle eine Gebäudeskizze und erkläre, weshalb die an das Heizwasser übertragene Wärmemenge nicht gleich dem elektrischen Energiebedarf sein muss.
Arbeitssicherheit: Produziere ein kurzes Erklärvideo über gespeicherte Druckenergie und Bewegungsenergie. Verwende ausschließlich Zeichnungen, Animationen oder drucklose Modelle.
Fehlerdiagnose: Entwickle einen Ausbildungsfall mit Messwerten, berechne die Wärmemenge, formuliere drei mögliche Fehlerursachen und begründe einen sicheren Diagnoseplan ohne reale Eingriffe.

Lernkontrolle

Bearbeite die Aufgaben mit vollständigem Rechenweg und kurzer fachlicher Begründung.

Energiebilanz: Ein Wasserspeicher wird größer, während die Zieltemperatur gleich bleibt. Erkläre den Einfluss auf die erforderliche Erwärmungsenergie.
Wärmeleistung: Zwei Wärmeerzeuger besitzen unterschiedliche Nutz-Wärmeleistungen. Vergleiche die idealen Erwärmungszeiten bei derselben Wärmemenge und erkläre mögliche Praxisabweichungen.
Anlagenoptimierung: Bewerte, weshalb Wärmedämmung eine sinnvollere Energiesparmaßnahme sein kann als eine ungeprüfte Absenkung der Trinkwarmwassertemperatur.
Temperaturmessung: Eine auffällige Rücklauftemperatur wird festgestellt. Leite ab, warum ein einzelner Messwert noch keine eindeutige Fehlerursache beweist.
Drucksicherheit: Erkläre mit zwei Beispielen, warum eine abgeschaltete Anlage weiterhin gefährliche Energie speichern kann.
Gebäudeenergie: Entwickle eine vereinfachte Wärmebilanz eines Gebäudes und unterscheide Wärmebedarf, bereitgestellte Nutzwärme und elektrische Antriebsenergie.
Fachkompetenz: Vergleiche die Möglichkeiten einer Auszubildenden zur theoretischen Berechnung mit den fachlichen Voraussetzungen für reale Prüf-, Wartungs- und Druckarbeiten.

Lernnachweis

Für Deinen Lernnachweis erstellst Du eine kurze digitale oder schriftliche Arbeitsmappe.

Sie enthält:

Eine korrekte Berechnung einer Temperaturdifferenz mit Einheit.
Eine Wärmemengenberechnung mit Masse, spezifischer Wärmekapazität und Temperaturänderung.
Eine nachvollziehbare Umrechnung zwischen kJ und kWh.
Eine Berechnung der idealen Erwärmungsdauer.
Eine beschriftete Skizze eines Heizkreises oder Warmwasserspeichers.
Eine begründete Entscheidung zu einer energieeffizienten Maßnahme.
Eine begründete Entscheidung zum Schutz der Trinkwasserhygiene.
Eine Sicherheitsbewertung zu gespeicherter Druckenergie und Bewegungsenergie.

Bewertungskriterien: Fachliche Richtigkeit, korrekte Einheiten, nachvollziehbare Berechnung, sinnvolle Interpretation und sichere Entscheidungen.

Selbstreflexion: Erkläre abschließend in drei Sätzen, was Du nun berechnen kannst, welche Vereinfachungen Deine Rechnung enthält und wann Du eine Fachkraft hinzuziehen musst.

OERs zum Thema

Fachliche Grundlagen

LEIFIphysik – Spezifische Wärmekapazität

KIT – Spezifische Wärme von Wasser

Wikipedia – Spezifische Wärmekapazität

SHK-Praxis und Sicherheit

DVGW – Trinkwasserhygiene und Legionellen

DVGW – Interaktives Haus

DGUV Information 209-070 – Hydraulik-Instandhaltung

DGUV – Sicherer Umgang mit pneumatischen Anlagen

Zusätzlicher Videokurs: Kalorimetrie

Quelle: Physikalisches Anfängerpraktikum, Goethe-Universität Frankfurt.

Vertiefung: Beobachte, wie die spezifische Wärmekapazität eines Materials experimentell bestimmt werden kann.

Mediennachweise und Nutzungsrechte

Die folgenden Bild- und Videodateien wurden anhand ihrer Wikimedia-Commons-Dateiseiten mit ihren angegebenen Lizenzen ausgewählt.

Medium	Urheber	Lizenz
CelsiusKelvin.svg	Kismalac, nach Homo logos	CC BY-SA 3.0
Heizkreis Schema.svg	-donald-, MatthiasDD	CC BY-SA 3.0
Solar water heating schema.svg	Strug, Malyszkz	CC BY 2.5
Heatpump hg.svg	Hannes Grobe	CC BY-SA 4.0
Heatpump.svg	Ilmari Karonen	Gemeinfrei
2 Puffer einer Heizungsanlage.jpg	AphexTwin	Gemeinfrei
Specific Heat of Water	Courtney Harrington / Community College Consortium for Bioscience Credentials	CC BY 3.0

Rechtehinweis: Bei den CC-Lizenzen gelten die jeweiligen Namensnennungs-, Lizenzverlinkungs- und gegebenenfalls Weitergabebedingungen. Maßgeblich ist die verlinkte Dateibeschreibungsseite.

Die eingebundenen YouTube-Videos werden lediglich über den Videoplayer bereitgestellt. Ihre Einbettung bedeutet nicht, dass die Videoinhalte frei lizenziert oder zur Weiterverbreitung freigegeben sind. Die Verfügbarkeit und Einbettbarkeit können sich ändern.

Fachlicher Hinweis: Die Beispielrechnungen arbeiten mit gerundeten Stoffwerten und vereinfachten Anlagenmodellen. Sie ersetzen weder eine normgerechte Planung noch eine sicherheitstechnische Prüfung.

Verknüpfte Lernbereiche

SHK-Grundlagen und Wärmelehre

Zusammenfassung

Du hast gelernt, dass die Erwärmung eines Stoffes von seiner Masse, seiner spezifischen Wärmekapazität und der Temperaturänderung abhängt.

Die wichtigste Formel lautet:

Q = m · c · ΔT

Mit ihr kannst Du Wärmemengen berechnen, Energieeinheiten umrechnen und die ideale Erwärmungsdauer bestimmen.

In der SHK-Praxis musst Du die Ergebnisse stets gemeinsam mit Anlagenbedingungen, Wärmeverlusten, Trinkwasserhygiene und Arbeitssicherheit betrachten.

Auch abgeschaltete Anlagen können gefährliche Druckenergie und Bewegungsenergie speichern.