Lærervejledning til varmeværksted:

Transkript

1 Lærervejledning til varmeværksted: Dette værksted er med vores erfaringer tidsmæssigt presset, så det kan over vejes at dele det i to, idet man kan reducere de tre punkter som anført under praktisk gennemførelse. Materialer: Projektor med PC Elev-PC'er, idet de gerne må medbringe deres egne. Papir og blyant samt lommeregner. Data fra teknisk serviceleder samt login til energy-key. Husk evt. nøgle til teknikrum. (Login fås hos Skolens Tekniske Serviceleder) Om energi, effekt og kilowatttimer. Energi måles i Joule og det er meget lille enhed, hvorfor der næsten altid anvendes dekadiske præfikser. Kilo (1000) eller mega ( ). 1. kilojoule (kj) = 1000 joule 1. megajoule (MJ) = joule Effekt er defineret som energi pr. tid og angives i joule pr sekund, der også kaldes watt. Eksempel En glødepære på 60 watt skal således tilføres 60 joule pr sekund for at lyse. En 60 watts glødepære, der lyser i 5 sekunder får således tilført 5 x 60 = 300 joule. Da 1. Joule er en meget lille energimængde, bruges enheden kilowatttimer. (h) H et i kilowatttimer står for det latinske ord hora, der betyder time. Eller hour på engelsk. 1. kwh = 1000 x 3600 sekunder/time x 1. joule/sekund = joule = 3600 kj = 3,6 MJ Teori: Varmetab: En opvarmet bygning taber hele tiden varmeenergi gennem vægge, vinduer/døre og tag. Og sidst men ikke mindst er der et såkaldt ventilationstab, idet luften skal udskiftes for at bevare et godt indeklima. Dette såkaldte varmetab er ud fra et teknisk synspunkt en EFFEKT ( energi pr tid ). Der skal til enhver tid sørges for, at utilsigtede utætheder i bygningen reduceres ved at eks tætne revner

2 og sprækket omkring døre eller vinduer. Et sikkert tegn på et dårligt indeklima er dug på indersiden af termoruder. Så skal der luftes ud og det skal minimum gøres to gange pr døgn. Luk for radiatoren og åbn vinduer/døre for at lave gennemtræk i ca. 5 min. Varmeanlæggets funktion: Bygningen taber hele tiden varme og denne varme bliver tilført via husets varmeanlæg, lokalt i Aalborg er der typisk tale om fjernvarme. Fjernvarmen produceres som et slags biprodukt hos enten Nordjyllandsværket, Ålborg Portland eller på RENONORD, hvor de brænder vores affald. Derfor har vi faktisk Danmarks billigste fjernvarme, idet prisen kun er ca. halvdelen af gennemsnitsprisen på 0,60 kr./kwh. Fjernvarmen kommer ind i vores huse gennem et rør (fremløbet) med en temperatur mellem 70 og 90 C o afhængigt af vejret. Derfra bliver vandet fordelt til radiatorer og varmtvandsbeholder. Når vandet er afkølet, løber det atter retur gennem et andet rør. Vandet recirkuleres med andre ord. Varmemåleren er placeret, hvor rørene kommer ind i huset, typisk i kælderen eller baggangen. Måleren er et fascinerende stykke højteknologi, idet den hvert 15 sekund aflæser sammenhørende værdier af volumenstrøm og temperaturen i både fremløb og retur. Den beregner den samlede mængde energi, der er tappet af fjernvarmevandet og disse beregninger lægger den sammen og gemmes i måleren. I Aalborg er fjernvarmemåleren af typen Kamstrup Multical, der er ganske let at betjene. Spørg din tekniske serviceleder for betjening af den, men ellers kan du prøve at trykke på knappen med den grønne pil. Der kan du se diverse temperaturer, aktuel volumenstrøm helt ned til en liters nøjagtighed. Dertil kommer også det totale forbrug i både kwh og som m 3 fjernvarmevand. Måleren er tilsluttet en telefonforbindelse og hvert døgn indberetter måleren data for døgnets forbrug og disse danner grundlaget for ENERGYKEY. Dette energistyringssystem modtager også data fra el- og vandmålere. Praktisk gennemførelse af workshop: 1. Indledning. Det første step er at få eleverne til at betragte et hus som et fysisk system Tal med eleverne om den grundlæggende funktion af fjernvarme, idet mange ikke er klar over, hvor energien kommer fra. Og hvordan fungerer husets varmeanlæg, idet mange ikke ved, hvad en termostatventil er. Er det praktisk muligt, så tag eleverne med i skolens teknikrum og vis dem varmemåleren. De må meget gerne betjene den, for den tager kun skade af direkte vold. Aflæs gerne den momentane volumenstrøm, idet det giver dem en forståelse for, at der lige nu afkøles eks 1000 liter vand pr time. En m 3 fjernvarme koster 13,75 kr Således er der nu etableret et varmeanlæg og nu svinger vi over til næste step. 2. Om bygningers varmetab og isolering. Mål hudens overfladetemperatur med enten et infrarødt termometer eller et IR-kamera lånt hos CFU. Der anvendes et pædagogisk metafor gående ud på kroppens varmeafgivelse, idet vi netop isolerer os selv ved at tage mere tøj på. Overfladetemperaturen udenpå tøjet er lavere end på huden. Nøjagtigt det samme sker der, når man isolerer et hus. Et velisoleret hus har en lavere udvendig overfladetemperatur. Og den indvendige overfladetemperatur på vægge, lofter og gulv

3 er højere svarende til at væggene føles varme. Det skal gøres meget konkret, for varmetransporten igennem et hus vægge er svært at forstå. Prøv dernæst at tage IR-billeder af personer i lokalet og de bare hudpartier træder tydeligt frem. Ligeledes kan man se samtlige kuldebroer på bygningen. Kuldebroer er dårligt isolerede partier typisk omkring døre og vinduer. 3. Energibesparelser via Rockwool s hjemmeside. Opgave A: Normalt er vi meget tilbageholdende med at anbefale kommercielle hjemmesider, men med en vis kritisk sans er denne anvendelig. Rockwool s hjemmeside er almindeligt anvendt i byggebranchen Se Åbn hjemmesiden og klik på fanen beregninger. Klik på programmet tilstandstjek. Det er en kende underligt at se sin egen bolig med areal, opførelsesår og opvarmningsform, men data stammer fra Bygge- og Boligregistret, der er offentlig tilgængeligt online. Registret kaldes i daglig tale BBR. Beregningerne tager udgangspunkt i, at huset ikke har fået foretaget efterisolering siden opførelsen og for de fleste huse er det imidlertid ikke korrekt, da ældre huse typisk har fået skiftet døre/vinduer og/eller er efterisoleret. Der kan rettes på de faktiske forhold i menuen til venstre. Tal med eleverne om, at resultaterne kan være udgangspunkt for en drøftelse derhjemme, idet forældrene vil kende husets aktuelle tilstand bedre. Det kunne jo inspirere forældrene til at skifte vinduer eller efterisolere. Opgave B: Til denne opgave skal du bede om assistance fra skolens tekniske serviceleder, idet du skal finde en mur eller et loft, der er dårligt isoleret. Pga. den lave pris (0,35 kr/ kwh) på fjernvarme i Aalborg er det svært at finde en rentabel efterisolering. Landsgennemsnittet er ca 0,65 kr/kwh og for at fremtidssikre vore huse er det nok en mere retvisende pris. At efterisolere af to omgange er dyrt. Klik på programmet spar penge, der er placeret ved siden tilstandstjek. Lad eleverne bruge data konstruktionens art, isoleringstykkelse fra den tekniske serviceleder. Mål gerne selv arealet af muren eller loftet. Beregn den årlige besparelse i kwh, i kroner og øre. Læg mærke til den sparede CO 2 -mængde. Prøv gerne at simulere en anden opvarmningsform. Eks el, der er den dyreste. Bemærk hvorledes tilbagebetalingstiden ændrer sig. El er ca 6 gange dyrere end fjernvarme. Hvor langt kan man komme ned i energiforbrug, hvis man får efterisoleret hele skolen? 4. Om passiv huse: Et passiv hus er pr. definition et hus, der har et varmeforbrug til opvarmning på mindre end 15 kwh/m 2 /år. Det svarer til et forbrug på ca. 1,7 liter fyringsolie pr. m 2 pr. år Til sammenligning bruger et alm. parcelhus kwh/m 2 /år. Lad eleverne studere husene på Et passiv hus er typisk pakket ind i 40 cm isolering i både vægge og tag. Dertil kommer specielle super lavenergi glas i døre og vinduer..

4 Et lille eksempel til en klassegennemgang: Der bygges et hus på 150 m 2 som passiv hus. Det årlige varmeforbrug = 15 kwh/m 2 /år x 150m2 = 2250 kwh/år. En familie på 4 personer bruger skønsmæssigt 5000 kwh/år til opvarmning af brugsvand. Det samlede årlige energiforbrug = = 7250 kwh/år. Hvad er den samlede årlige varmeudgift, idet fjernvarmeprisen sættes til 0,40 kr./kwh. Årlig udgift = 0,40 kr/kwh x 7250 kwh/år = 2900 kr./år Det var ikke meget. Og bemærk, der bruges ca. dobbelt så meget energi til opvarmning af badevand mv. som til opvarmning af selve huset. Fælles mål 2009 Fysik forklare, hvordan indgreb i naturens stofkredsløb kan påvirke miljøet, herunder anvendelse fossilt brændsel beskrive, hvorledes anvendelse af råstoffer eller materialer kan påvirke ressourceforbrug, miljø og affaldsmængde, herunder kul, plast og træ Fælles med Fysik Geografi Biologi beskrive hovedtræk af vands og kulstofs kredsløb i naturen (fælles med biologi og geografi). kende fordele og ulemper ved udnyttelsen af forskellige energikilder kende til grundvandsdannelse i Danmark og forhold, der har indflydelse på vores muligheder for at indvinde rent drikkevand (fælles med biologi og geografi) anvende it-teknologi til informationssøgning, dataopsamling, kommunikation og formidling (fælles med biologi og geografi).

5 Matematik opstille, behandle, afkode, analysere og forholde sig kritisk til modeller, der gengiver træk fra virkeligheden, bl.a. ved hjælp af regneudtryk, tegning, diagrammer, ligninger, funktioner og formler (modelleringskompetence) udtænke, gennemføre, forstå og vurdere mundtlige og skriftlige matematiske ræsonnementer og arbejde med enkle beviser (ræsonnementskompetence)