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3.7.2 Vorschlag für einen Stundenverlauf
halten werden und überhaupt etwas von der Heizungsanlage sichtbar ist. Falls die räumlichen Verhältnisse
etwas beengt sind, ist es möglicherweise notwendig, die Schüler aufzuteilen.
Die Fernwärmeheizung auf Seiten des Verbrauchers besteht in der Regel aus dem Vor- und Rücklauf,
einem Zähler und einem Wärmetauscher. Vor- und Rücklaufleitung sind üblicherweise isoliert.
Allerdings schauen Absperrventile aus der Isolierung heraus, die beim Vorlauf oft rot, beim Rücklauf
blau lackiert sind. Vom im Vorlauf eingebauten Wärmezähler führt jeweils ein Temperaturfühler
in die Vorlauf- und die Rücklaufleitung. An der Zähleranzeige können Werte für die Vorlauf- und
Rücklauftemperatur und die in einem bestimmten Zeitraum vom Fernwärmewasser abgegebene
Wärmemenge nachgeschaut werden. Meist zeigt der Zähler immer nur einen Wert an. Es gibt dann
aber einen Knopf, mit dem die Anzeige gewechselt werden kann. Solange keine Verplombungen gelöst
werden, kann dabei nichts verstellt werden. Die Schüler haben den Auftrag, sich die Werte für
die Temperaturen zu notieren, sowie den Durchmesser d der Vorlaufleitung abzuschätzen, der am
Besten im Bereich des Zählers erkennbar ist. Optimalerweise nimmt dieser Teil der Stunde 25 Minuten
ein. Es kann aber, je nach äußeren Rahmenbedingungen, auch länger dauern.
Wieder zurück im Klassenzimmer, kann nun der momentane Bedarf an thermischer Energie der
Schule berechnet werden. Die vom Fernwärmewasser in einem bestimmten Zeitintervall abgegebene
Wärme berechnet sich, wie bereits in Abschnitt 2.2.7 vorgestellt, folgendermaßen:
Q = m ⋅ c W
⋅ ΔT
Q = m ⋅ c W ⋅ (T VL − T RL )
( c W : spezifische Wärmekapazität von Wasser, ΔT : Temperaturdifferenz von Vor- und Rücklauf
und T VL bzw. T RL : Temperatur des Vor- bzw. Rücklaufs)
Die Temperaturen wurden abgelesen und die spezifische Wärmekapazität ist ebenfalls gegeben. Die
Masse muss noch ermittelt werden. Dazu gibt es die folgende Möglichkeit: Man legt einen Zeitraum
fest, beispielsweise eine Stunde, für die man die benötigte thermische Energie ermitteln
möchte. Außerdem hat man den Durchmesser d des durchströmten Rohres abgeschätzt und erhält
so mit der Rechnung A = (d /2 2 ) π den Rohrquerschnitt A . Fernwärmewasser strömt üblicherweise
mit Werten um 1 m/s durch die Leitungen. Das heißt, in einer Sekunde fließt das Wasservolumen
A ⋅ 1 m durch die Leitung. Da ein Kubikdezimeter Wasser einem Liter bzw. einem Kilogramm
entspricht, hat man die Masse m somit ermittelt. Da die Berechnung des Zylindervolumens
erst in der 9. Jahrgangsstufe in Mathematik eingeführt wird, könnte man das Rohr bei der
Berechnung des Volumens auch vereinfachend als Quader betrachten.
Das Ergebnis für die benötigte Wärmemenge wird in Joule angegeben. Nun könnte die Einheit noch
in Watt umgerechnet werden und nach den Ausführungen von Abschnitt 3.3 überlegt werden, wie
viel Liter Heizöl oder Kubikmeter Erdgas verbrannt werden müssten, um die gleiche Wärmemenge
zu bekommen.
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