KGN Briefkopf

NwT-Schüler/innen erstellen Erklärvideos und Modelle zum Thema Klimaschutz und Gebäudetechnik

Der Klimawandel und die Möglichkeiten, ihn einzudämmen, sind inzwischen ein regelmäßiges Dauerthema geworden. Dennoch scheint es wichtig, dass Schülerinnen und Schüler immer wieder aufs Neue die Fakten und Zusammenhänge lernen und dass sie außerdem verstehen, welche alltäglichen Maßnahmen jeder und jedes einzelnen dazu beitragen können, die Klimaveränderung möglichst gering zu halten. Dieses Ziel verfolgt die Unterrichtseinheit „Klimaschutz und Gebäudetechnik“ in Klasse 10 im Fach NwT.

Auch dieses Schuljahr fand die Unterrichtseinheit wieder im Rahmen des European Energy Award in Kooperation mit der Stadt Neuenburg statt. Vielen Dank für die Unterstützung!

Erklärvideos

Zunächst erarbeiteten wir die Prozesse der Atmosphäre und lernten, welche menschlichen Aktivitäten diese beeinflussen. Die Schülerinnen und Schüler setzten ihr neu erworbenes Wissen in Erkärvideos um, die sie selbst konzipierten und erstellten. Lernvideos gehören für die Schülerinnen und Schüler inzwischen zum Alltag. Fast jede/r nutzt sie, um Schulinhalte nachzubereiten oder sich auf Klassenarbeiten vorzubereiten. Da liegt es nahe, dass man auch lernt, wie man solche Videos selbst erstellen kann.

Die Ergebnisse können sich sehen lassen:

Gebäudetechnik im Zusammenhang des Klimaschutzes

Anschließend analysierten die Schülerinnen und Schüler ihre Wohngebäude und suchten sich ein Bauelement aus, das sie näher untersuchen und in einem Modell darstellen wollten. In den folgenden Abschnitten erklären die Schülerinnen und Schüler in eigenen Texten jeweils die Hintergründe und das Vorgehen.

Gruppe Mitchell

Dieses Halbjahr war Klimaschutz und Gebäudetechnik unser Thema. Jeder aus unserer Gruppe hat sich ein Bauelement ausgesucht zu dem er einiges recherchiert hat. Für die vertiefte Analyse und den Bau eines Modells mit anschließenden Messungen sollten wir uns auf ein Bauelement einigen. Wir haben uns für das Dach entschieden.

Bei der Vertieften Analyse mussten wir feststellen, dass der Aufbau eines Daches komplizierter ist als es scheint, da es viele Schichten mit unterschiedlichen Dämmmaterialien gibt, die jeweils unterschiedliche Eigenschaften haben. Trotz der vielen Varianten, die für uns auch neu waren, ist der Grundaufbau eines Daches immer derselbe. Unter den Sparren befindet sich die Untersparrendämmung, zwischen ihnen die Zwischensparrendämmung und über ihnen eine Holzverlattung, auf der die Dachbedeckung angebracht ist. Eine weitere wichtige Erkenntnis war, dass die Feuchtigkeit eine wichtige Rolle spielt und eine Dampfsperre an er richtigen Position angebracht werden muss um Probleme und Schäden durch Schimmel zu vermeiden.

Bei unserem Model uns speziell bei den Messungen haben wir uns auf die Albedo spezialisiert.Die Albedo ist die Eigenschaft eines Gegenstands Strahlung zu reflektieren. Dazu haben wir zwei verschiedene Dachbedeckungen gewählt. Die eine Hälfte unseres Daches ist mit normaler Alufolie bedeckt, während die Andere hälfte mit schwarz lackierter Alufolie bedeckt ist.

Dachmodell

Da schwarze Farbe mehr Wärme aufnimmt und helle, spiegelnde Oberfläche diese reflektiert sind wir davon ausgegangen, dass wenn ein Baustrahler als Wärmequelle von oben auf das Dach scheint und wir auf beiden Seiten unter dem Dach messen sowie mit einem Oberflächenthermometer die Oberflächentemperatur messen, bei der schwarzen Seite jeweils höhere Werte rauskommen. Wir haben uns besonders auf die Albedo konzentriert, da dies eine gute und billige Möglichkeit ist das Gebäude bei heißen Temperaturen vor der Wärme zu schützen.

Wir lagen nur bei unserer ersten Vermutung richtig, nämlich dass unter der schwarzen Alufolie eine höhere Temperatur als unter der hellen uns spiegelnden herrscht. Bei den Messungen mit den Oberflächenthermometern kamen Werte, die über 100°C liegen raus, obwohl wir beide Flächen mit der Hand berühren konnten ohne unangenehme Hitze zu spüren.

Zudem ist anzumerken, dass die Messwerte bei der hellen Folie deutlich höher waren als bei der schwarzen und, dass die Ergebnisse stark schwanken. Unsere Hypothese um diese Ergebnisse zu erklären lautet, dass das Oberflächenthermometer die Strahlung, die reflektiert wurde gemessen wurde, denn das würde die höheren Werte bei der hellen Folie erklären. Die Schwankungen kommen wahrscheinlich daher, dass wir nicht immer auf derselben Stelle gemessen haben und die Folie nicht glatt sondern mit vielen Falten auf dem Dach angebracht war. Dies sind allerdings bloß Vermutungen.

Auf unserem Poster, welches hier als PDF vorliegt können sie noch detailliertere Informationen bekommen.

Gruppe Faraday

Dieses Halbjahr war die Aufgabe in NWT ein Bauelement eines Hauses nachzustellen, mit der Ambition die Wärmedämmung des Elements zu simulieren und darzustellen. Wir haben uns für ein Modell der Außenwand eines Hauses entschieden, weil wir den Nutzen der Außenwand und deren Dämmung interessant fanden und zeigen wollten, wozu die Außenwand dient. Bei der vertieften Analyse haben wir festgestellt, dass wir für unsere Wand keine Porotonsteine nutzen können, da sie zu teuer, zu schwer und nicht gut zu verarbeiten sind. Aus diesen Gründen haben wir auf Ytong zurückgegriffen. Wir haben acht Ytong Steine mit Mörtel zu einem Kasten verbunden und zusätzlich noch zwei der vier Wandseiten mit Hartschaumstoff gedämmt um einen Vergleich für die Messung zu haben. Wir haben eine halbe Stunde lang, jede Minute, die Temperatur der gedämmte Wand und die der nicht gedämmte Wand von außen mit einem Oberflächenthermometer gemessen. Bevor wir die Wärmequelle in Form eines Baustrahlers im Inneren des Kastens simuliert haben, haben wir die Temperatur beider Wände von innen gemessen.

Nach dieser Messung haben wir die beiden Wände nochmals Innen gemessen.

Messdiagramm

Poster mit weiteren Informationen (PDF)

Gruppe Schwann

Die Umwelt und vor allem das Klima sind vom Menschen stark betroffen. Er kann positiven und negativen Einfluss darauf haben. Somit gilt die Frage: „Wie bauen wir energiesparend und umweltschonend?“ als eine der schwierigsten in der heutigen Zeit, weil wir alle täglich sehr viel Energie verbrauchen und dadurch die Umwelt schwerwiegend beeinflussen. Damit wir der Komplexität dieses Problems auf den Grund gehen können und es besser verstehen, haben wir im Rahmen unseres Themas „Klimaschutz und Gebäudetechnik“ im NwT-Unterricht Modelle gebaut und Versuche ausgeführt. Für die Modelle und die genauere Betrachtung wählte jede Gruppe ein Bauelement eines normalen Einfamilienhausesauses aus. Unsere Gruppe entschied sich für den Bau eines Fenstermodells. Bevor wir mit dem Bau des Modells(Fensters) und der Durchführung unseres Versuchs anfingen, verschafften wir uns zuerst einen tieferen Einblick in die Art und Weise wie ein Fenster gebaut wird und worauf man achten muss.

Eine oder mehrere Glasscheiben, ein Rahmen und Fensterflügel sind die drei Bauteile eines klassischen Fensters, jedoch lässt sich sehr viel varrieren. Ein Beispiel wäre das weglassen eines Fensterflügels, dadurch würde sich das Fenster nicht mehr öffnen lassen, gleichzetig würde allerdings die Dämmleistung dadurch verstärkt werden. Das bedeutet das Fenster kann die Wärme weniger gut leiten. An diesem Beispiel kann man sehr gut erkennen, dass sich je nach Bauart die Eigenschaften eines Fensters bzw. eines Bauteils verändern können.

Um umweltschondend und energiesparend zu bauen werden Fenster in der heutigen Zeit oft mit mehr als nur einer Glasscheibe gebaut. Um dies zu beweisen entschieden wir uns zwei Modelle eines Fensters zu bauen. Eines mit nur einer Glasscheibe und eines mit drei Glasscheiben. Die Glassscheiben bekamen wir von der Firma Glas-Trösch in Bad Krozingen. Das wäre eine normale Glasscheibe und eine spiezielle Wärmedämmende Scheibe bzw. ein Bauteil bestehend aus drei Glasscheiben die miteinander verbunden sind und somit ein einzelnes Bauteil ergeben. Umd die beiden Teile befestigen zu können fertigten wir zwei gleich große Rahmen aus Holzbalken an in der wir die Glasscheiben mit Silikon fest machten.

Nun ging es an unser Experiment. Für dieses stellten wir eine Vermutung an, sie lautete: „Ein Fenster mit nur einer Glasscheibe dämmt schlechter als ein Fenster mit drei Glasscheiben.“ Um unsere Vermutung zu beweisen bzw. zu widerlegen bauten wir folgenden Versuch auf. Wir stellten vor jedes der beiden Fenstermodelle eine Wärmequelle z.B. einen Baustrahler oder eine Infrarotlampe. Wir haben im Abstand von zwei Minuten die Temperatur auf gegenüberliegenden Seite der Wärmequelle gemessen und notierten die Ergebnisse.

Nachdem wir fetig waren verglichen wir die Werte und unsere Vermutung bestätigte sich. Ein Fenster mit einer Glasscheibe dämmt schlechter als ein Fenster mit drei Glasscheiben. Eine genauere Erklärung und Darstellung lässt sich auf unserem Poster (PDF) finden.

Gruppe Ökotanten

Das Thema unseres Naturwissenschafts- und Technikunterrichts war Klimaschutz und Gebäude Technik. Hierbei haben wir uns vertieft mit Dämmungsarten und Materialien beschäftigt. Innerhalb unserer Gruppe mussten wir uns für ein Bauelement zu diesem Thema entscheiden und eine vertiefte Analyse, ein Modell samt Messungen und einem informativen Poster erstellen. Unsere Gruppe hat sich für ein Satteldach entschieden. Bei unserer vertieften Analyse haben wir herausgefunden, dass bei dem Original-Dach Schwächen bei dem Hitzeschutz vorhanden sind. Das Original-Dach ist ein Satteldach mit Zwischensparrendämmung. Hier dient Mineralwolle als Dammstoff. Wir haben auch herausgefunden, dass ein Dach typische Aufgaben wie beispielsweise Feuchtigkeitsschutz, Windschutz und Wärmedämmung aufweist.

Die Dach- und Konterlattung sorgen als Oberkonstruktion der Sparren für Stabilität. Darunter befindet sich eine wasserdichte Dachhaut, die den Dachraum und den Dämmstoff vor Feuchtigkeit, Wind und Schadstoffe von außen schützen soll. Die Sparren tragen die Auflast des Daches. Zwischen ihnen befindet sich die Zwischensparrendämmung, die als Wärmedämmung fungiert. Durch die dampfdichte Folie wird die Zwischensparrendämmung vor Feuchtigkeit von innen geschützt. Das Kantholz verhindert, dass der Dämmstoff und die Dampfbremse herausfallen. Dazwischen befindet sich die zusätzliche Untersparrendämmung. Sie soll den Hitzeschutz erhöhen. Eine Querverlattung unter der Untersparrendämmung hindert den Dämmstoff daran rauszufallen. Die Innenverkleidung dient zur besseren Transportfähigkeit.

Dachmodell

Dachmodell

Wir haben das Dach-Modell auf ein Wand-Modell gesetzt. Zwischen den Wänden haben wir einen Infrarotstrahler hingestellt. Eine halbe Stunde lang haben wir jede Minute die Temperatur auf der Außenseite des Dach-Modells gemessen. Dabei haben wir jeweils auf der Seite mit Untersparrendämmung und auf der Seite ohne Untersparrendämmung gemessen. Die Messwerte sind nicht ganz eindeutig. Sie schwanken zwischen 21 °C, 8 °C und 24,9 °C. Das Ergebnis unserer Messungen war ein minimaler Temperaturunterschied zwischen der Seite mit der Untersparrendämmung und der Seite ohne Zwischensparrendämmung. Die Seite ohne Untersparrendämmung ist im durchschnitt um 0,41°C wärmer.

Poster mit näheren Details (PDF)

Veröffentlicht am 16.07.2016, zuletzt geändert am  16.07.2016 • KGN » Unterricht » NwTVerantwortlich: KalStichwörter: , , , , , ,