SBK_Projektidee_10_Entwurf E³_LI
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Projektidee Sek II Entwurf E³ LI Entwicklung eines Sanierungsentwurfs mit Berechnung der Energieeinsparung ca. 1,5 – 2 Jahre Analysieren, Entwickeln, Berechnen Energetische Sanierung Naturwissenschaften (Technikprofil) Gebäude sind für ca. 40 % des Energieverbrauchs und für fast 20 % des gesamten CO2-Ausstoßes in Deutschland verantwortlich. In der Sanierung von Bestandsgebäuden liegt ein enormes Potenzial, um Ressourcenverbräuche zu reduzieren und auf die Nutzung erneuerbarer Energien umzusteigen. Die SuS entwickeln bei ihrem Entwurf E³ einen Sanierungsvorschlag für ein selbst gewähltes Gebäude (möglichst einfache geometrische Form) und berücksichtigen dabei die Sanierungsaspekte Energieeinsparung, Energieeffizienz und den Einsatz von Erneuerbaren Energien. Energieeinsparung, Energieeffizienz und Einsatz erneuerbarer © SchulBaustelle Klima Energien sind die wichtigsten Stellgrößen, um eine gelungene Sanierung von bestehenden Gebäuden umzusetzen. Üblich ist - beispielsweise in Energieausweisen - die energetische Qualität von Gebäuden über den Endenergiebedarf bzw. Primärenergiebedarf und über die energetische Beschaffenheit der Gebäudehülle mit anderen Gebäuden zu vergleichen. Diese Werte werden auf Grundlage eines sehr komplexen Berechnungsverfahrens, das von der Energieeinsparverordnung (EnEV) vorgegeben wird, ermittelt. Im Rahmen der Entwicklung von Sanierungsvorschlägen sollen zum Nachweis für Verbesserungseffekte Energiebedarfsberechnungen in vereinfachter Form durchgeführt werden. Bezug zur Baustelle: Ein Sanierungsentwurfsvorschlag ist vor einer Baumaßnahme sinnvoll. Die Ergebnisse können Mitschülern, ggf. der Baukommission / Schulbau Hamburg vorgestellt werden sowie in einen Klimaschutzplan eingehen. Schwerpunkte: didaktisch: • Auseinandersetzung mit gängigen Baukonstruktionen, Umgang mit Fachbegriffen für Bauteile • Bewusstmachen von Anforderungen an Gebäude • Verstehen der Zusammenhänge von Bauen und Energieverlusten • Mögliche Sanierungsmaßnahmen für Gebäudehüllen und für Gebäudetechnik (in Teilen) benennen • Grundkenntnisse zur Berechnung des Energiebedarfs von Gebäuden kennenlernen methodisch: • Texte lesen und verstehen (z.B. Stationenlernen) • Gruppenpuzzle (z.B. Expertenbildung) • Präsentation der Ergebnisse (z.B. PowerPoint Präsentation, Markt der Möglichkeiten) • Referat (Vortrag) Arbeitsform: • Gruppenarbeit • Klassengespräch und -diskussion Material / Medien: siehe Teile 1 bis 4 Erforderliche Vorkenntnisse der Schülerinnen und Schüler: Es werden physikalische Vorkenntnisse vorausgesetzt. Eine gute Kombination eines solchen Profilschwerpunktes sind Physik, Gesellschaftswissenschaften oder auch Kunst (s. auch Umsetzungsbeispiele „Entwürfe zur energetischen Sanierung“). Vorbereitung / Organisation: siehe Teile 1 bis 4 SBK_Projektidee_10_Entwurf E³_LI Seite 1 von 13 Projektidee Entwurf E³ LI Handlungszyklus: Einstieg Zur Einführung des Themas bietet sich das Simulationsspiel an. Ebenso kann eine Exkursion oder Besichtigung energieeffizienter Gebäude in das Thema einführen. • Was haben wir im Unterricht vor? • Aufzeigen eines Unterrichtsablaufs Bewerten Inwiefern wurde die Aufgabenstellung von den SuS umgesetzt? • Was ist gut gelaufen? • Was ist schlecht gelaufen? • Was würden wir beim nächsten Mal anders machen? Kontrollieren Die SuS haben verschiedene Gesamtentwürfe erstellt. • die Präsentation der Ergebnisse folgt (z.B. in Form eines Rundgangs und der Marktplatzmethode) • Klassengespräche und –diskussionen zu ausgewählten Themen mit Gesprächsbedarf Planen Ziel Was interessiert die SuS am Thema und was wollen die SuS über eventuelle Sanierungsmöglichkeiten ihrer Schule und die der Nachbargebäude wissen? • SuS sammeln mögliche Informationen von Gebäuden, die sich auf dem Schulgelände befinden. • Lehrer bzw. SuS nehmen Kontakt zu Schulbau Hamburg auf (Baupläne, technische Zeichnungen) • Welche Pläne der Schule und Grundlagen sind vorhanden? Die SuS planen und fertigen unter Berücksichtigung der Sanierungsaspekte einen Sanierungsvorschlag im Rahmen eines Gesamtentwurfs an. „Entwurf E³“ Durchführung Entscheiden Die SuS befassen sich in Gruppen mit der von ihnen ausgewählten Gebäudehülle (Bestandsaufnahme) und führen eine Berechnung durch. Sie entwickeln Möglichkeiten der Energieeinsparung und beschäftigen sich in diesem Zusammenhang mit effizienter Gebäudetechnik und erneuerbarer Energie. • • • • • Wer arbeitet mit wem zusammen und bearbeitet welches Thema? Festlegen der Gruppen Besprechen der Zeitschiene Sammeln der Recherchemöglichkeiten Abklären der Dokumentationsmöglichkeiten Ziel ist die Anfertigung eines Gesamtentwurfs. Teil 4 Entwurf E³ Teil 1 Bestandsaufnahme Gesamtentwurf Energieeinsparung Energieeffizienz Erneuerbare Energien Berechnung Gebäudehülle Berechnung Bestand Teil 3 Energieeffizienz durch Gebäudetechnik und Erneuerbare Energien Effiziente Gebäudetechnik Erneuerbare Energien SBK_Projektidee_10_Entwurf E³_LI Teil 2 Energieeinsparung bei der Gebäudehülle Bauteile Dach, Wand, Fenster, etc. Seite 2 von 13 Projektidee Entwurf E³ LI Durchführung: Die SuS entwickeln in Zweier- oder Dreierteams einen Sanierungsvorschlag für ein selbstgewähltes Gebäude – möglichst auf dem Schulgelände (Zugang ohne viel Zeitaufwand). Dabei sollte eine „einfache“ Gebäudeform gewählt werden (Pavillon, freistehende Turnhalle). Im Rahmen der Entwurfsentwicklung werden zu Beginn das Bestandsgebäude analysiert und die Transmissionswärmeverluste berechnet. Dabei müssen die einzelnen Bauteile (Dach, Außenwand, Fenster + Türen, Keller + Sohle) und deren energetische Qualität durch die Kenngröße U-Wert eingeschätzt werden. Im nächsten Schritt werden mögliche Maßnahmen zur Verbesserung der energetischen Qualität der Gebäudehülle recherchiert. In einzelnen Gruppen werden jeweils drei Varianten zur Sanierung von Dach, Außenwand, Keller + Sohle und Fenster + Türen zusammengestellt und den anderen Gruppen als Entscheidungsgrundlage für „ihren“ abschließenden Gesamtentwurf vorgestellt. Bei der Gebäudetechnik sollen sich die SuS auf neue, mögliche Techniken konzentrieren. Man kann davon ausgehen, dass die vermutlich veraltete Gebäudetechnik im Rahmen einer Sanierung komplett erneuert wird und man sich mit der bestehenden Anlage nicht so intensiv auseinandersetzen muss. Nichtsdestotrotz ist natürlich wichtig zu wissen, mit welchen Energiequellen bislang geheizt wurde. Zur Auseinandersetzung mit effizienten technischen Lösungen erhalten die SuS die Aufgabe, zu mehreren Ausführungsvarianten Informa-tionen unter vorgegebenen Kategorien zusammenzutragen und ebenfalls im Plenum aus verschiedenen Sichtweisen zu diskutieren. Das Berechnungsverfahren zur annäherungsweisen Ermittlung des Energieverbrauchs, das in der Energieeinsparverordnung geregelt ist, ist sehr aufwendig und kompliziert. Möglich wird das durch ein im Internet zur Verfügung stehendes Programm. Die Handhabung des Programms ist allerdings trotz einiger Vereinfachungen nur mit einer gewissen Einarbeitung möglich. Im Folgenden werden die Durchführungsteile kurz beschrieben. Eine ausführlichere Information folgt im Anschluss an das Ablaufschema. 1. Teil 1 Bestandsaufnahme Um die Ausgangssituation zu erfassen, muss der Gebäudebestand genau untersucht werden. Dabei geht man, am besten in Gruppenarbeit, Bauteil für Bauteil vor und versucht, möglichst viele Informationen zu den verwendeten Baumaterialien herauszubekommen. Die Aufgaben in den Lernmodulen „Außenwand“(S1), „Dach“(S3), „Fenster + Türen“(S2) sowie „Keller + Sohle“(S4) sind eine Art Checkliste, um einschätzen zu können, mit welcher Konstruktionsart man es zu tun hat. Die SuS können durch die Vorbereitung mit dem Lernmodul „Energieausweis“ und evtl. „U-Werte“ ihre eigenen Berechnungen zur energetischen Qualität der bestehenden Gebäudehülle machen. Mögliche zusätzliche Lernmodule: „iBauLex“ (interaktives Baufachbegriffslexikon) (s.Übersichtsschema) 2. Teil 2 Energieeinsparung bei der Gebäudehülle Was kann nun getan werden, um die Wärmeverluste durch die Gebäudehülle zu minimieren? Die SuS können mit dem Vorwissen aus der Bestandsaufnahme zu den Bauteilen und unter Zuhilfenahme des Lernmoduls „Sanierung“ die gängigsten Maßnahmen aus den dort aufgeführten Tabellen entnehmen. Zu den Sanierungsmöglichkeiten können die SuS in Gruppen anhand der vorgegebenen Internetlinks vertiefend zu jeweils drei Maßnahmen recherchieren. Mögliche zusätzliche Lernmodule: „iBauLex“ (interaktives Baufachbegriffslexikon)(s.Übersichtsschema). 3. Teil 3 Energieeffizienz durch Heizungstechnik und Erneuerbare Energien Durch die energetische Verbesserung der Gebäudehülle erreicht man, dass der Heizwärmebedarf des Gebäudes niedriger wird. Damit kann auch die Heizungsanlage kleiner dimensioniert sein. Mit der Projektidee „wohlig warm“ können die SuS in das Thema Heizen einsteigen. Auch hier sollen sich die SuS die Erarbeitung des Themas aufteilen und unterschiedliche, mögliche Techniken aufbereiten und darstellen. Mögliche zusätzliche Lernmodule: „iBauLex“ (interaktives Baufachbegriffslexikon)(s.Übersichtsschema). 4. Teil 4 Entwurf E³ - Gesamtentwurf Die Informationen zur Gebäudetechnik sollen jetzt in die Entwürfe zur Gebäudehülle einfließen und als Gesamtentwurf aufbereitet werden. Die Teams fertigen eine abschließende Präsentation an und berechnen anhand des im Internet zur Verfügung stehenden Programms für energetische Sanierungsmaßnahmen die Energieersparnis „ihrer“ Optimierungsvorschläge. Auf dem Übersichtsschema auf der nächsten Seite ist die sinnvolle Einbindung der Lernmodule in den Bauablauf dargestellt, sowie ihre schwerpunktmäßige Zugehörigkeit zu den Leitfächern. SBK_Projektidee_10_Entwurf E³_LI Seite 3 von 13 Projektidee Entwurf E³ Leitmodule LI mögliche Zusatzmodule Bauphase Wo zu finden? Bauen + Klimaschutz Alle Bauphasen Lernmodul Klimaschutz 15 Klima + Klimawandel Energetische Sanierung Projektidee 10 Schuluntersuchung Alle Bauphasen Lernmodul Bautechnik 10 Bauphysik iBauLex Bautechnik Alle Bauphasen Lernmodul Bautechnik 11 Baukonstruktion Keller / Sohle Planung Lernmodul Bautechnik 11 Baukonstruktion Außenwand Planung Lernmodul Bautechnik 11 Baukonstruktion Dach Planung Lernmodul Bautechnik 11 Baukonstruktion Fenster / Türen Planung Lernmodul Bautechnik 11 Baukonstruktion Technische Zeichnung Planung Lernmodul Architektur 4 Darstellung Aufmaß Alle Bauphasen Lernmodul Architektur 4 Darstellung Alle Bauphasen Lernmodul Klimaschutz 16 Energie Energiebilanz Energetische Sanierung Lernmodul Bauen 7 Energet. Sanierung Thermografie Alle Bauphasen Lernmodul Bautechnik 10 Bauphysik Blackbox Alle Bauphasen Lernmodul Bautechnik 10 Bauphysik Abfolge E³ Teil 1 „Bestandsaufnahme“ Energieausweis Bildende Kunst Naturwissenschaften, Mathe & Technik SBK_Projektidee_10_Entwurf E³_LI Gesellschaftswissenschaften, Deutsch Fächer übergreifend Seite 4 von 13 Projektidee Entwurf E³ Leitmodule LI mögliche Zusatzmodule Bauphase Wo zu finden? U-Wert Energetische Sanierung Lernmodul Bautechnik 10 Bauphysik Energetische Sanierung Lernmodul Bauen 7 Energet. Sanierung Konstruktionsmerkmale Energetische Sanierung Lernmodul Bauen 7 Energet. Sanierung Solararchitektur Planung Lernmodul Architektur 2 Entwurf E³ Teil 2 „Energieeinsparung bei der Gebäudehülle“ Energetische Sanierung Projektidee 10 Simulationsspiel Energetische Sanierung Projektidee 9 Ökobilanz Alle Bauphasen Lernmodul Bauen 6 Nachhaltiges Bauen Video „Ökologisches Bauen + Nachhaltigkeit“ Alle Bauphasen Lernmodul Bauen 6 Nachhaltiges Bauen Dämmstoffkoffer Energetische Sanierung Lernmodul Bauen 7 Energet. Sanierung iBauLex optimiertes Bauen Energetische Sanierung Lernmodul Bauen 7 Energet. Sanierung Energetische Sanierung Lernmodul Bauen 7 Energet. Sanierung Video „Musterfenster“ Rohbau Lernmodul Bauen 9 Baustelle Wärmebrücken Alle Bauphasen Lernmodul Bautechnik 10 Bauphysik Energetische Sanierung Projektidee 10 Abfolge Energiebedarf Sanierung E³ Teil 3 „Energieeffizienz durch Heizungstechnik und Erneuerbare Energien“ Bildende Kunst Naturwissenschaften, Mathe & Technik SBK_Projektidee_10_Entwurf E³_LI Gesellschaftswissenschaften, Deutsch Fächer übergreifend Seite 5 von 13 Projektidee Entwurf E³ Leitmodule LI mögliche Zusatzmodule Bauphase Wo zu finden? iBauLex Gebäudetechnik Ausbau Lernmodul Gebäudetechnik 14 Heizung + Lüftung Ausbau Lernmodul Gebäudetechnik 14 Heizung + Lüftung Video „Solaranlage“ Ausbau Lernmodul Bauen 9 Baustelle Frischluft Ausbau Lernmodul Gebäudetechnik 14 Heizung + Lüftung Beleuchtung Ausbau Lernmodul Gebäudetechnik 13 Strom + Licht iBauLex Gebäudetechnik Ausbau Lernmodul Gebäudetechnik 13 Strom + Licht Energetische Sanierung Projektidee 10 Architekturmodell Planung Lernmodul Architektur 2 Entwurf Energieeffiziente Haustypen Alle Bauphasen Lernmodul Bauen 6 Nachhaltiges Bauen Energetische Sanierung Lernmodul Bauen 7 Energetische Sanierung Abfolge Heizsysteme E³ Teil 4 „Gesamtentwurf“ Energiebedarf Bildende Kunst SBK_Projektidee_10_Entwurf E³_LI Naturwissenschaften, Mathe & Technik Gesellschaftswissenschaften, Deutsch Fächer übergreifend Seite 6 von 13 Projektidee Sek II Vierteljahr Entwurf E³ Voruntersuchung und Bestandsaufnahme (Teil 1) Analysieren, Entwickeln, Berechnen LI Planungsphase Naturwissenschaften (Technikprofil) Um die Ausgangssituation zu erfassen, muss der Gebäudebestand – das bestehende Gebäude – genau untersucht werden. Dabei geht man Bauteil für Bauteil vor und versucht möglichst viele Informationen zu den verwendeten Baumaterialien herauszubekommen. Die Bestandsanalyse ist keine einfache Aufgabe. Selbst Experten müssen da u.U. Annahmen treffen und Probebohrungen machen, um annähernd herauszufinden, welche Baustoffe verwendet wurden. Die Informationen sind wichtig für die Ermittlung der U-Werte. Der U-Wert ist eine wesentliche Kenngröße zur Einschätzung der energetischen Qualität von Bauteilen. © SchulBaustelle Klima Bezug zur Baustelle: Welches Gebäude soll für eine energetische Sanierung in den Fokus genommen werden, um u.U. einmal Baustelle zu werden? Die Bestandsaufnahme gehört zu einem der ersten Schritte in der Planungsphase für eine Sanierung. Schwerpunkte: didaktisch: • Auseinandersetzung mit gängigen Baukonstruktionen, Umgang mit Fachbegriffen für Bauteile • Bewusstmachen von Anforderungen an Gebäude • Verstehen der Zusammenhänge von Bauen und Energieverlusten • Grundkenntnisse zur Berechnung des Energiebedarfs von Gebäuden kennenlernen methodisch: • Texte lesen und verstehen (z.B. Stationenlernen) • Gruppenpuzzle (z.B. Expertenbildung) • Präsentation der Ergebnisse (z.B. Powerpoint Präsentation, Markt der Möglichkeiten) Arbeitsform: • Gruppenarbeit • Klassengespräch und –diskussion Material / Medien: Computer mit Internetzugang, Präsentationsprogramm, Beamer, Fotoapparate, Messinstrumente (Gliedermaßstab) Erforderliche Vorkenntnisse der Schülerinnen und Schüler: Grundkenntnisse Physik Vorbereitung / Organisation: Fotoapparate, Drucker (Ausdruck Fotos), Bestandspläne und Gliedermaßstäbe besorgen; Organisation des Computerraums für die Recherchearbeit Durchführung: Mit dem Lernmodul „Schuluntersuchung“ können mit Hilfe von Thermografieaufnahmen im Vorwege grob die größten Wärmelecks und energetischen Schwachstellen herausgefiltert werden. Das kann bei der Frage, für welches Gebäude man sich letztlich entscheidet, hilfreich sein. Die Aufgaben im Lernmodul „Bauteile“ sind eine Art Checkliste, um einschätzen zu können, mit welcher Konstruktionsart man es zu tun hat. Hierfür können die SuS in Gruppenarbeit auf die umfangreichen Informationsblätter zu den Bauteilen zurückgreifen und selbst anhand von Internetlinks recherchieren. Eine wertvolle Informationsquelle sind Bestandspläne, die der Schulleitung oder bei Schulbau Hamburg vorliegen. Damit die Pläne für die SuS lesbarer werden, können die Lernmodule „Baupläne“ und „Technische Zeichnung“ eingebunden werden. SBK_Projektidee_10_Entwurf E³_LI Seite 7 von 13 Projektidee Entwurf E³ LI Die Bestandsanalyse ist keine einfache Aufgabe. Selbst Experten müssen u.U. Annahmen treffen und Probebohrungen machen, um annähernd herauszufinden, welche Baustoffe verwendet wurden. Die Informationen sind allerdings für die Ermittlung der U-Werte erforderlich. Der U-Wert ist eine wesentliche Kenngröße zur Einschätzung der energetischen Qualität von Bauteilen. Die SuS können mit dem Lernmodul „U-Werte“ als Vorbereitung für ihre eigenen Berechnungen einige Übungsaufgaben machen. Bei der Einschätzung wofür die Berechnungen sinnvoll sind, sollte das Lernmodul „Energieausweis“ genutzt werden. Wenn es nicht möglich ist, die tatsächlichen U-Werte zu ermitteln, weil man nicht genau sagen kann, welcher Mauersteintyp oder welche Putzart verwendet wurde (was meistens der Fall ist), können Mittelwerte aus der Tabelle des Lernmoduls „Konstruktionsmerkmale“ genommen werden. Man einigt sich anhand der dort angegebenen Werte auf die Ausgangs-U-Werte mit denen weiter gearbeitet werden soll. Mit den Werten kann - zum späteren Vergleich mit den Optimierungsvorschlägen - mit dem Lernmodul „Energiebedarf“ die Ermittlung der Transmissionswärmeverluste (Wärmeverluste durch die Bauteile der Gebäudehülle) angegangen werden. Das Lernmodul „Energiebedarf“ gibt dazu zunächst (Schülerinformation I) einen Überblick über die Verfahrensweise solcher Annäherungsberechnungen. Im zweiten Teil (Schülerinformation II) werden anhand eines einfachen Einfamilienhauses die Berechnungsschritte aufgezeigt. Ergänzend können die Lernmodule „Energiebilanz“ und „Energieausweis“ die Hintergründe für die Berechnungen besser verständlich machen. Mögliche zusätzliche Lernmodule: „iBauLex“ (interaktives Baufachbegriffslexikon). Als Wegweiser zu den Lernmodulen ist das Übersichtsschema behilflich. SBK_Projektidee_10_Entwurf E³_LI Seite 8 von 13 Projektidee Sek II Vierteljahr Entwurf E³ Energieeinsparung Gebäudehülle (Teil 2) Verstehen, Entwickeln, Benennen LI Planungsphase Naturwissenschaften (Technikprofil) Nachdem die Ausgangssituation geklärt ist, also welche Konstruktionsarten und Baumaterialien im Bestand verwendet wurden, gilt es nun herauszufinden, welche Sanierungsmöglichkeiten genutzt werden können. Die SuS sollen dabei für die Bauteile der beheizten Gebäudehülle Lösungsvarianten in technischer und gestalterischer Hinsicht entwickeln, zwischen denen später - für den Gesamtentwurf - ausgewählt werden kann. © SchulBaustelle Klima Bezug zur Baustelle: Die Entwicklung von Lösungsvarianten gehört zur Planungsphase. Schwerpunkte: didaktisch: • Auseinandersetzung mit gängigen Sanierungsmaßnahmen • Verstehen der Zusammenhänge von Bauen und Energieverlusten • Mögliche Sanierungsmaßnahmen für Gebäudehüllen benennen methodisch: • Texte lesen und verstehen (z.B. Stationenlernen) • Gruppenpuzzle (z.B. Expertenbildung) • Präsentation der Ergebnisse (z.B. PowerPoint Präsentation, Markt der Möglichkeiten) • Referat (Vortrag) Arbeitsform: • Gruppenarbeit • Klassengespräch und -diskussion Material / Medien: Computer mit Internetzugang, Präsentationsprogramm, Beamer, Fotoapparate, Messinstrumente (Gliedermaßstab) Erforderliche Vorkenntnisse der Schülerinnen und Schüler: Grundkenntnisse Physik Vorbereitung / Organisation: Organisation des Computerraums für die Recherchearbeit Durchführung: Die SuS können mit dem Vorwissen aus der Bestandsaufnahme zu den Bauteilen und unter Zuhilfenahme des Lernmoduls „Sanierung“ bzw. durch die Untermodule „Sanierung Außenwand“, „ Sanierung Dach“, „Sanierung Fenster + Türen“ und „Sanierung Keller + Sohle“ die gängigsten Maßnahmen aus den dort aufgeführten Tabellen entnehmen. Für die Auswahl des geeigneten Dämmstoffes und den dazu gehörigen Maßnahmen braucht man aber noch mehr Informationen. Zu den Sanierungsmöglichkeiten können die SuS in Gruppen (wieder nach Bauteilen aufgeteilt) anhand der vorgegebenen Internetlinks vertiefend zu jeweils drei Maßnahmen recherchieren. Die Kenntnisse aus der bisherigen Arbeit helfen, die vielen Fachbegriffe besser einschätzen zu können. Zu den jeweiligen Bauteilen, die die Gebäudehülle bilden, soll es jeweils drei (das können auch nur unterschiedliche Dämmstoffe sein) aufbereitete Vorschläge für das ausgewählte Gebäude geben. Aus diesen Vorschlägen kann später für die Entwicklung der Gesamtentwürfe ausgewählt werden. Daher ist es SBK_Projektidee_10_Entwurf E³_LI Seite 9 von 13 Projektidee Entwurf E³ LI gut, zuvor gemeinsam Kriterien festzulegen und sich auf einen Informationsstandard zu einigen. Zu diesen Kriterien gehört beispielsweise auch schon die Ermittlung des jeweiligen neuen U-Wertes. Mit dem Lernmodul „Wärmebrücken“ werden noch einmal ganz besonders kritische Stellen hervorgehoben. Kommen Wärmebrücken auch bei dem ausgewählten Gebäude vor und müssen berücksichtigt werden? Auch hierfür sollte es grobe Lösungsansätze geben, die allen vorgestellt und erläutert werden. Mögliche zusätzliche Lernmodule: „iBauLex“ (interaktives Baufachbegriffslexikon), „Dämmstoffkoffer“, „Solararchitektur“, Exkursionen EnergieBauZentrum, Besuch HCU, Besuch 1:1 Modelle Ausbildungszentrum-Bau Varianten: Je nach Gebäude bietet sich u.U. an, die Teamaufteilung angepasst zu gestalten. Das Team für Keller + Sohle wird auf zwei SuS reduziert und es gibt eine zusätzliche Gruppe, die insbesondere Fassadenbekleidungsmateralien recherchiert, die für eine ansprechende Gestaltung des Gebäudes interessant sein können. SBK_Projektidee_10_Entwurf E³_LI Seite 10 von 13 Projektidee Sek II Vierteljahr Entwurf E³ Energieeffizienz durch Gebäudetechnik und durch Einsatz von Erneuerbaren Energien (Teil 3) Auseinandersetzen, Verstehen, Entwickeln LI Planungsphase Naturwissenschaften (Technikprofil) Die energetische Qualität der Gebäudehülle steht in direktem Zusammenhang mit der Auslegung und Dimensionierung der Gebäudetechnik. Je weniger Heizwärme gebraucht wird, desto kleiner kann die Heizungsanlage ausfallen. Es gibt viele ausgeklügelte technische Kombinationslösungen für die Integration von erneuerbaren Energien in die Gebäudetechnik von verschiedenen Herstellern. Die SuS müssen auch hier nach innovativen, geeigneten Lösungen suchen, die dann für den Gesamtentwurf zur Auswahl stehen. © SchulBaustelle Klima Bezug zur Baustelle: Die Planung von Gebäudetechnik bzw. Heizungs- und Lüftungstechnik steht immer in Wechselwirkung mit der baulichen Beschaffenheit des Gebäudes und muss in der Planungsphase parallel betrachtet und angepasst werden. Schwerpunkte: didaktisch: • Auseinandersetzung mit gängigen Heizungssystemen • Lüftungsstrategien kennenlernen • Verstehen der Abhängigkeit von energetischer Qualität der Gebäudehülle und angepasster Gebäudetechnik methodisch: • Texte lesen und verstehen (z.B. Stationenlernen) • Gruppenpuzzle (z.B. Expertenbildung) • Präsentation der Ergebnisse (z.B. PowerPoint Präsentation, Markt der Möglichkeiten) • Referat (Vortrag) Arbeitsform: • Gruppenarbeit • Klassengespräch und -diskussion Material / Medien: Computer mit Internetzugang Erforderliche Vorkenntnisse der Schülerinnen und Schüler: Grundkenntnisse Physik Vorbereitung / Organisation: Organisation des Computerraums für die Recherchearbeit Durchführung: Wenn der Energieverbrauch durch Maßnahmen an der Gebäudehülle reduziert ist, wird weniger Heizungsenergie gebraucht und die Verbesserung der Luftdichtigkeit erfordert ein anderes Lüftungsverhalten. Bei Schulen wird häufig Fernwärme genutzt. Hier könnten beispielsweise die Übergabestationen anders ausgelegt werden. Mit der Projektidee „wohlig warm“ können die SuS in das Thema Heizen und Lüften einsteigen. Innerhalb der Projektidee ist beispielsweise auch das Lernmodul „Energiebilanz“ eingebunden, dass den SuS anschaulich die Zusammenhänge von der energetischen Betrachtung der Gebäudehülle und dem daraus resultierenden Bedarf an Heizenergie deutlich macht. SBK_Projektidee_10_Entwurf E³_LI Seite 11 von 13 Projektidee Entwurf E³ LI Um energieeffiziente Gebäudetechniken in Verbindung mit der Nutzung von erneuerbaren Energien kennenzulernen, sollen sich die SuS die Erarbeitung des Themas aufteilen und unterschiedliche, mögliche Techniken aufbereiten und Vor- und Nachteile diskutieren und abwägen. Sie werden dabei durch die Lernmodule „Heizsysteme“ (ebenfalls eingebunden in die Projektidee „wohlig warm“) unterstützt. Als Ergebnis aus der Recherchearbeit und der Diskussion über die Vor- und Nachteile zu den Heizungstechniken könnten die SuS eine Art Steckbrief für die verschiedenen Techniken aufstellen. Die Kriterien für die Steckbriefe müssen vorab verabredet werden, damit sie im Nachhinein, wie auch die Lösungsvarianten für die Gebäudehülle, als Entscheidungsgrundlagen für den Gesamtentwurf zur Verfügung stehen. Es gibt zahlreiche Szenarien, wie passend zu den Bedingungen der Gebäudehülle (Heizwärmebedarf und Nutzung von solaren Gewinnen) innovative Technik eingesetzt werden kann. Hier ist es u.U. sinnvoll, ganz gezielt Kontakt zu Firmen aufzunehmen, die die SuS bei Lösungen für „ihr“ Gebäude unterstützen. Mögliche zusätzliche Lernmodule: „iBauLex“ (interaktives Baufachbegriffslexikon – Gebäudetechnik und optimiertes Bauen), „Beleuchtung“. Erweiterung: Information über die Nutzung von Photovoltaik und die Voraussetzungen für einen effizienten Einsatz in Norddeutschland. Vergleich der Effizienz von solarem Heizen und der solaren Erzeugung von Strom. Internetadressen / Literatur TU Graz / Passive Sonnenenergienutzung: http://portal.tugraz.at/portal/page/portal/Files/i3070/downloads/skripten/Sonnenenergienutzung/Teil4_Passiv e.pdf Schweizerische Vereinigung für Sonnenenergie / Solararchitektur: http://www.sses.ch/178.html?&no_cache=1&sword_list[]=Solararchitektur Solarserver / Azimutwinkel: http://www.solarserver.de/wissen/lexikon/a/azimutwinkel.html Hersteller für Heizungssysteme http://www.paradigma.de/home/ Informationen zu unterschiedlichen Systemen in der Heizungs- und Lüftungstechnik http://www.baunetzwissen.de/index/Gebaeudetechnik_34472.html SBK_Projektidee_10_Entwurf E³_LI Seite 12 von 13 Projektidee Sek II Vierteljahr Entwurf E³ Entwickeln von Entwürfen E ³ (Teil 4) Entwerfen, Präsentieren, Beurteilen LI Planungsphase Naturwissenschaften (Technikprofil) Die erarbeiteten Informationen dienen nun als Pool für die finale Entwurfsentscheidung. In Teams sollen jetzt Sanierungslösungen ausgearbeitet und entsprechend aufbereitet präsentiert werden. Dazu können eine Gegenüberstellung der errechneten Transmissionswärmeverluste und eine darauf aufbauende Berechnung des End- bzw. Primärenergiebedarfes gehören. © SchulBaustelle Klima Bezug zur Baustelle: Als Abschluss der Entwurfsphase werden innerhalb der Planungsphase die Sanierungslösungen entwickelt. Schwerpunkte: didaktisch: • Zusammenführen und Übertragen des Erlernten • Kreative Lösungen entwickeln methodisch: • Präsentation der Ergebnisse (z.B. PowerPoint Präsentation) • Referat (Vortrag) Arbeitsform: • Gruppenarbeit • Klassengespräch und -diskussion Material / Medien: Computer mit Internetzugang, Präsentationsprogramm, Beamer Erforderliche Vorkenntnisse der Schülerinnen und Schüler: Teile 1 - 3 Vorbereitung / Organisation: Organisation des Computerraums für mediale Aufbereitung Durchführung: Die Informationen zur Gebäudetechnik und die Lösungsvorschläge für die Gebäudehülle sollen jetzt zusammengeführt und als Gesamtentwurf aufbereitet werden. Die Teams fertigen eine abschließende Präsentation an und berechnen die Transmissionswärmeverluste „ihrer“ Lösung für einen Vergleich mit dem Bestandsgebäude. Als ergänzende Berechnung kann mittels des im Internet zur Verfügung stehenden Programms auch der Primärenergiebedarf zum guten Vergleich mit anderen Gebäuden ermittelt werden. Die Handhabung des Programms, das den Umgang mit vielen schwer verständlichen, abstrakten Begriffen und Faktoren beinhaltet, ist eine komplexe Aufgabe. In dem Lernmodul „Energiebedarf“ sind in der Schülerinformation III einige Hinweise beinhaltet. Dennoch kann es hier von großer Hilfe sein, wenn ein Experte – beispielsweise ein Energieberater / eine Energieberaterin die Berechnung unterstützt. Wenn die SuS die Daten zur Gebäudehülle gut aufbereiten und die Informationen zur Technik vorhanden sind, könnte jemand Externes die Berechnung - ohne großen Zeitaufwand - übernehmen. Für die Vorstellung und Erläuterung der Entwürfe kann beispielsweise ein Verantwortlicher von Schulbau Hamburg eingeladen werden und / oder Mitglieder der Baukommission. Darüber hinaus wäre für die SuS eine Einschätzung von einem weiteren Experten (Architekten, Energieberater, Bauunternehmer, etc.) interessant. SBK_Projektidee_10_Entwurf E³_LI Seite 13 von 13
