Lernauftrag Alternative Wärmeerzeugung - SSHL

Warmwasser Alternative Wärmeerzeugung Lernaufträge
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Vorname, Name:
Beruf / Berufsfeld Gebäudetechnikberufe / Handwerker und Planer
Fach / Thema Warmwasserversorgung / Alternative Wärmeerzeugung
Lehrmittel Warmwasserversorgung / D. Niederer / 2010
Lernauftrag Alternative Wärmeerzeugung
Zeitbedarf 2 - 4 Lektionen
Hilfsmittel Lehrmittel, Schreibzeug, Farbstifte, Textmarker
Methode/Sozialform Individualarbeit
Leistungsziel
Lernziele: Ich kann...
Massnahmen
19.1.3 Einfache Solar- und Wärmepumpenanlagen
beschreiben (K2)
17.3.10 Aufheizsysteme mit einer Wärmepumpe und einer
thermischen Solaranlage erläutern und berechnen
(K2/3)
• die Funktion einer Wärmepumpe beschreiben �
• die Kennzahlen einer Wärmepumpe erläutern �
• das Funktionsschema einer einfachen Anlage erklären �
• die Funktion einer Solaranlage beschreiben �
• das Funktionsschema einer Solaranlage erklären �
• einfache Berechnungen einer Solaranlage lösen �
Bezeichnen Sie alle oben aufgeführten Lernziele, welche Sie
erfolgreich erreicht haben mit �. Falls Sie ein oder mehrere
Lernziele nicht erreicht haben, wenden Sie sich an Ihre
Lehrperson, um die notwendigen Massnahmen zu bestimmen.
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Warmwasser Alternative Wärmeerzeugung Lernaufträge
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Ausgangslage
Die Zukunft gehört den erneuerbaren Energien. Die teilweise zur Neige gehenden fossilen
Erdölreserven und die damit verbundenen hohen Energiepreise, die CO2-Problematik mit der
Herausforderungen des Klimawandels und den damit verbundenen Unwetter-Katastrophen,
sowie die sehr starke Auslandabhängigkeit unserer Energieversorgung rücken die alternativen,
erneuerbaren Energien zunehmend ins Zentrum unseres Interessens.
Der Begriff der "erneuerbaren Energien" beinhaltet sowohl die traditionsreiche erneuerbare
Wasserkraft als auch die so genannten neuen erneuerbaren Energien.
Der Anteil dieser neuen erneuerbaren Energien am gesamten Energieverbrauch der
Schweiz ist heute noch sehr bescheiden.
Dank technologischer Fortschritte lassen sich diese Technologien in der Haustechnik
bestens und vielfältig einsetzen.
Als Sanitärfachperson ist es wichtig, sich mit diesen erneuerbaren, alternativen Energieversorgungs-Systemen
zu befassen und sie in der täglichen Warmwasseraufbereitung
einzusetzen.
Umgebungswärme ist erneuerbar, natürlich und überall verfügbar. In der Luft, im Erdreich,
im Grundwasser, im See- und Flusswasser wird die täglich anfallende Sonnenenergie
gespeichert und ständig erneuert, falls sie nicht direkt über eine Solaranlage genutzt wird.
Auch das Erdreich wird durch den im Erdinneren bestehenden Wärmefluss ständig mit
Energie bestrahlt. Diese Energie weist aber ein relativ tiefes Temperaturniveau auf.
Ihre Nutzung ist daher nur mit Wärmepumpen möglich.
Fachinformation 1
Im Lehrmittel Warmwasserversorgung, Kapitel 11 finden Sie die Informationen zum Thema
„alternative Wärmeerzeugung“
Auftrag 1
Lesen Sie das Kapitel 11.1 „Funktion der Wärmepumpe“ zuerst einmal genau durch.
1. Unterstreichen Sie nun im Text mit einem grünen Farbstift alle Wärmeträger welche
aus der Umwelt ihre Energie an das Kältemittel abgeben.
Schreiben Sie diese Wärmeträger auf.
2. Umschreiben Sie den physikalischen Prozess, welcher mit der gewonnenen Umwelt-
Energie im Kältemittel nun stattfindet.
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3. Unterstreichen Sie im Text mit einem gelben Farbstift die Beschreibung der Arbeit,
welche der Kompressor am Kältemittel verrichtet.
Beschreiben Sie diese Kompressorarbeit mit wenigen Worten.
4. Umschreiben Sie den physikalischen Prozess, welcher nach der Wärmeabgabe im
Speicher, im Kältemittel nun stattfindet.
5. Malen Sie den Temperaturverlauf im Kältemittelkreislauf farbig an und benennen Sie
die 4 Hauptteile der Wärmepumpenanlage.
6. Wärmepumpen und Kältemaschinen sind das gleiche, nur der Einsatzbereich unterscheidet
sich im Wesentlichen. Nennen Sie je 2 Einsatzmöglichkeiten für:
Wärmepumpen ⇒
Kältemaschinen ⇒
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Auftrag 2
Suchen Sie im Internet verschiedene Artikel zum Thema der Wärmepumpe.
Ordnen Sie die unten abgebildeten Wärmepumpenanlagen dem entsprechenden WP-Typ zu.
Benennen Sie die Zuordnung des Wärmepumpentyps und beschreiben Sie mit wenigen Worten
dessen Arbeitsweise/Funktion der Wärmegewinnung.
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Auftrag 3
Lesen Sie das Kapitel 11.2 zuerst einmal ganz durch, und dann markieren Sie folgende Textteile
mit einem gelben Markierstift:
1. Im Textteil „COP-Wert“ den ersten Satz und die Formel
2. Im Textteil „Jahresarbeitszahl“ den ersten und zweiten Satz, sowie die Formel
3. Berechne den COP-Wert sowie die Jahresarbeitszahl folgender Anlage:
momentane Wärmeleistung 7,5 kW
abgegebene Jahreswärmemenge 14200 kWh/a
momentane Stromaufnahme am Kompressor 1,75 kW
am Zähler abgelesene Jahresenergiemenge 3850 kWh/a
Auftrag 4
Lesen Sie das Kapitel 11.3 zuerst einmal ganz durch.
Zeichnen Sie in das Schema die fehlenden Armaturen ein und benennen Sie diese.
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Auftrag 5
Malen Sie die Vor- und Rücklaufleitungen für den jeweiligen Ladevorgang farbig an.
Der aktive Vorlauf ist rot, und der aktive Rücklauf ist blau zu färben.
Bezeichnen Sie die jeweilige Ventilstellungen mit AUF oder ZU.
Schreiben Sie mit 2-3 Sätzen zu jeder Betriebsart einen kurzen Funktionsbeschrieb.
WP für Heizbetrieb Funktion des Ladevorgangs
M
M
WP für Speicherladung WW
M
M
M
M
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Auftrag 6
Lesen Sie im Kapitel 11.5 „Funktion der SOLARANLAGE“ Seite 53 genau durch.
1. Markieren Sie mit einem gelben Markierstift die Werte der solaren Einstrahlung in die
Erdatmosphäre, sowie diejenigen, welche auf der Erdoberfläche auftreffen.
2. Erklären Sie mit wenigen Worten weshalb die Sonneneinstrahlung von ca. 1'370 W/m 2
im schweizerischen Mittelland nur noch durchschnittlich 650 W/m 2 beträgt.
3. Die Nutzung der Sonnenenergie beruht auf verschiedenen Möglichkeiten.
Benennen Sie die im unteren Bild gezeigten Nutzungsarten und beschreiben Sie, auf
welcher Art die Energienutzung passiert.
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Auftrag 7
Lesen Sie im Kapitel 11.6 „Bauteile der SOLARANLAGE“ Seite 54 genau durch.
Zeichnen Sie die schematische Darstellung einer Solaranlage und benennen Sie alle
wichtigen Bauteile.
Zeichnen Sie im Kollektorkreislauf die Heissleitung rot und die Kaltleitung blau.
Zeichnen Sie den Anschluss für die Warmwasserverteilung rot und mit einem Irgumat-
Mischer 60°C, sowie den Kaltwasseranschluss grün und mit allen Anschlussarmaturen.
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Auftrag 8
Lesen Sie im Kapitel 11.6 „Bauteile der SOLARANLAGE“ Seite 55/56 zuerst genau durch.
Suchen Sie im Internet Informationen zum Thema „Sonnenkollektoren zur Wasser-
Erwärmung“ und lösen Sie die folgenden Aufgaben.
>www.jenni.ch< >www.schweizer-metallbau.ch< >www.solarenergy.ch< >www.kollektoren.wlw.ch<
1. Benennen Sie die Teile am abgebildeten Sonnenkollektor.
2. Benennen Sie die abgebildeten Sonnenkollektoren und zählen Sie je 1 Anwendungsmöglichkeit
auf.
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3. Sonnenkollektoren sind nicht immer einfach auf einem Dach zu platzieren.
Damit alle gleichmässig durchströmt werden, ist bei der Installation auf eine
gleichmässige Verrohrung zu achten.
Wie wird dieses Rohr-Verlegesystem genannt?
Auf dem unten abgebildeten Dach sind die Kollektoren in Serieschaltung anzuordnen.
Zeichnen Sie eine mögliche Verrohrung der Kollektoren ein.
Beschreiben Sie den Vorteil eines seriegeschaltenen Verrohrungssystems gegenüber
dem parallelgeschaltenen.
Auf dem unten abgebildeten Dach sind die Kollektoren in Parallelschaltung anzuordnen.
Zeichnen Sie eine mögliche Verrohrung der Kollektoren ein.
Beschreiben Sie den Vorteil eines parallalgeschaltenen Verrohrungssystems gegenüber
dem seriegeschaltenen.
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Auftrag 9
Lesen Sie im Kapitel 11.7 „… Überhitzungsschutz…“ Seite 58 zuerst genau durch.
1. Im ersten Abschnitt unterstreichen Sie mit einem roten Farbstift die Temperaturen
welche je nach Kollektorbauart im Stillstand erreicht werden können.
2. Schreiben Sie den Kollektorentyp und die mögliche Stillstandstemperatur auf.
Typ: Temperatur: °C
3. Die Bild- und Text-Ausschnitte sind dem entsprechenden Überhitzungsschutz
zuzuordnen.
Schneiden Sie die Bildteile aus und fügen Sie diese richtig zusammen.
(die Bilder sind nicht vollständig)
Ordnen Sie die Textteile nach Solarsystem und kleben Sie diese ebenfalls mit den
Bildern zum entsprechenden Feld der 3 verschiedenen Systemarten.
Rückkühlung des Solarspeichers
Bild Text
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°C

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Drain-back-System
Steam-back-System
Bild Text
Bild Text
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zum Ausschneiden:
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