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Homepage > Aktivitäten > Ökologie > Bauen und Wohnen > Mein Haus, mein Planet und ich! > 3: Wohnen und Energie > Bau und Erprobung des Wasserboilers

Unterrichtsstunde 3.7: Bau und Erprobung des Wasser­boilers

Autor/inn/en:
Publikation: 12.4.2011
Lernstufe: 3
Ziele: Die verschiedenen von der Klasse geplanten solarbetriebenen Wasserboiler bauen, ausprobieren und miteinander vergleichen.
Angestrebte Kenntnisse:
  • Die Bahn der Sonne am Himmel kennen.
  • Handwerkliche und technische Fähigkeiten entwickeln.
Schwerpunkt: Naturwissenschaften und Technologie
Wortschatz: Wasserboiler
Dauer: 1 Stunde 30 Minuten (mit einer einstündigen Pause in der Mitte)
Material: Wie für die Unterrichtsstunde 3.5
Herkunft: La main à la pâte, Paris

Bau des Wasserboilers

Aufgeteilt in Gruppen bauen die Schüler/innen, wie besprochen, ihre Wasserboiler.

Foto: ein möglicher Aufbau für ein Wasserboiler

Abb. 1: Ein selbstgebauter Warmwasserboiler

Erprobung der mit Sonnenenergie betriebenen Wasserboiler

Sobald schönes Wetter herrscht, testen die Gruppen ihre Wasserboiler im Freien. Dabei messen sie:

Am besten finden die Tests in der Mittagszeit statt, wenn die Sonne am höchsten steht (zum Sonnenmittag; in Berlin zum Beispiel also gegen 13 Uhr). Zur Berechnung des Sonnenmit­tags siehe www.sonnentaler.net/aktivitaeten/astronomie/himmel-erde/eratos/winkel/vorbereitungen.html#bestimmung-sonnenmittag.

Foto: weitere selbstgebaute Wasserboiler

Abb. 2: Weitere Modelle werden begutachtet.

Wissenschaftliche Anmerkung

Die von den Schüler/inne/n gebauten Wasserboiler kommen den tatsächlich im Hausbau verwendeten Wasserboilern sehr nahe. Der Hauptunterschied be­steht darin, dass kommerzielle thermische Solaranlagen einen geschlossenen Kreislauf mit einer speziellen Flüssigkeit verwenden und das Wasser in einem Wärmetauscher erhitzt wird.

Gemeinsame Erörterung

Die Temperatur steigt sehr schnell an, schon nach ein paar Minuten fühlt sich das auslau­fende Wasser deutlich wärmer an als das einlaufende. Wenn man 10-20 Minuten wartet, oder sogar bis zu einer Stunde, werden beeindruckende Temperaturen erreicht: 50°C oder 60°C für die besten Anordnungen (gute Däm­mung, Doppelglas, geschickte Ausrichtung, passen­des Gefälle, schwarzer Schlauch usw.).

Zurück im Klassenraum werden die Ergebnisse der einzelnen Gruppen ver­glichen. Die Schüler/innen versuchen zu verstehen, warum manche Wasser­boiler besser funktionieren als andere. Das ist nicht immer leicht!

Der/die Lehrer/in fragt die Schüler/innen, für welche Zwecke man im Haushalt warmes Wasser braucht (zum Baden, Duschen, zum Geschirrabwaschen, Putzen, ...) und wie warm es dafür gewöhnlich sein sollte. Alle Schüler/innen, die kleine Geschwister haben, wissen zum Beispiel, dass das Badewasser höchstens 37°C warm sein sollte. Daraus wird gefolgert, dass unser Wasser­boiler das Wasser für den Hausgebrauch hinreichend erwärmt.

Foto: Ergebnis des Tests der Wasserboiler

Abb. 3: Ergebnis der Erprobung der verschiedenen Wasserboiler

Schlussfolgerung

Die gemeinsam erarbeitete Schlussfolgerung wird im Arbeitsheft und auf dem Poster der Klasse eingetragen: "Man kann mit Sonnenenergie Wasser erwär­men. Diese Energie kostet nichts, sie ist unerschöpflich und verschmutzt die Umwelt nicht!"

Wissenschaftliche Anmerkung

Diese für die Grundschule hinreichende Schlussfolgerung entspricht natürlich nicht ganz der Realität: Auch die Verwendung von Sonnenenergie beeinflusst die Umwelt, man denke nur an die ver­wendeten Materialien. Die Auswirkungen auf die Umwelt sind jedoch sehr gering und tun der Tatsache keinen Abbruch, dass die Verwendung von Sonnenenergie im Haushalt ökologisch gesehen empfehlenswert bleibt.

Auf kommunaler Ebene, also über den einzelnen Haushalt hinaus, kommen noch andere Lösungen in Betracht: zum Beispiel Wasser- und Windkraft.

Mögliche Fortsetzungen

Man kann die Untersuchung des mit Sonnenenergie betriebenen Wasserboilers noch vertiefen: Verwendung von Doppelglas, Einsatz eines Thermosiphons (Nutzung der Schwerkraft statt einer Umwälzpumpe) im Wasserkreislauf, oder eines Wärmetauschers. Man kann Vergleiche mit anderen Einrichtungen zur Warmwassergewinnung anstellen, eine Anlage im großen Maßstab planen, für die Schule zum Beispiel, ... Daraus kann ein Projekt entstehen, das über mehrere Wochen geht![1] Die Arbeit kann auch in die Untersuchung eines "wirklichen" solarbetriebenen Wasserboilers münden.


Fußnote

1: Wir verweisen auf die hervorragende Dokumentation von Christine Blaisot: "Chauffer de l'eau grâce au Soleil: est-ce possible? Est-ce valable?" (Warm­wasser dank der Sonne, ist das möglich? Ist das gut?), preisgekrönt mit dem "Prix La main à la pâte 2007".

Letzte Aktualisierung: 11.2.2014

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