DIE IDEE

Wir (die Klasse 9d, mit unserer Chemielehrerin Birgit Turowski, dem Informatikcrack Sascha Knoll und unserem Physiklehrer Axel Fischer) haben versucht, das Thema „Vision vom besseren Wohnen“ anzugehen. Gerade in unserer Generation sind Nachhaltigkeit und Energieeffizienz zentrale Themen.

Wir haben daher beschlossen, moderne Energiesparhäuser experimentell unter die Lupe zu nehmen und mit dem Energieverbrauch konventioneller Häuser zu vergleichen.

Dazu haben wir zwei Häuser aus Holz gebaut, beide mit gleicher Grundfläche und gleichem umbauten Raum. Für das erste Haus steht ein klassisches Einfamilienhaus der 70er Jahre Modell, für das zweite Haus ein modernes mit Pultdach, Vollwärmeschutz und Photovoltaikanlage. Als Energieverbraucher werden Glühlampen bzw. LEDs eingesetzt.

Um die Energieeffizienz zu verifizieren, messen wir über einen langen Zeitraum in beiden Häusern die Temperatur sowie den Stromverbrauch, und lesen die Daten am PC aus. Beide Häuser sind wetterfest gebaut, sodass auch nachfolgende Schülergenerationen damit Ihren „Spaß“ haben können.

 

 

DAS KONVENTIONELLE HAUS

Als Grundfläche dient beiden Häusern eine quadratische, 2.500 cm² große Grundfläche. Die Höhe des gesamten Baus beträgt 50 cm. Das Gebäude wurde ausschließlich aus Multiplexplatten der Stärke 12 mm gebaut, um ausreichende Stabilität zu garantieren. 

Alle Fenster- und Türen-Maße sind einem „normalen Haus“ aus den 70er-80er Jahren maßstabsgetreu nachempfunden. Die Dachflächenfenster des klassischen Giebeldachs sollen für einen kleinen Treibhauseffekt sorgen. Das Dach wurde mit einfacher Dachpappe aus dem Baumarkt gedeckt. 

Als Fenster und Türen dienen 19 einfache Plexiglasscheiben der Stärke 5 mm, die wir mit Acryl verfugt haben. In den Abendstunden bringen sechs Glühbirnchen E10 7,4 V / 1 W das Haus zum Leuchten. Die Spannungsversorgung übernimmt ein Labornetzteil aus der Physiksammlung unserer Schule.

 

 

 

 

 

DAS ENERGIESPARHAUS

Auch hier wird auf die gleiche quadratische Grundfläche gesetzt, die maximale Höhe am First des Pultdachs beträgt ebenfalls 50 cm. Die Dachneigung beträgt eine für unseren Breitengrad optimierte Dachneigung von 31°. 

Wie das konventionelle Haus wird dieses Bauwerk am PC mit der Freeware-CAD-Software „Google Sketch-Up“ designt. Zusätzlich zur 12 mm Holzwand kleben wir an alle Außenwände zur Isolierung eine 10 mm Styroporplatte auf. Um eine saubere Oberfläche zu erreichen, haben wir außen eine 3 mm dicke, weiß beschichtete Sperrholzplatten aufgebracht.

Auf Dachflächenfenster verzichten wir bewusst, das oberste Stockwerk bekommt durch die Lichtbänder ausreichend Licht. 

Die 17 Fenster und Türen sind doppelwandig aus zwei Plexiglasplatten (5 mm) mit einem Luftspalt von 5 mm Breite konstruiert, mit Holzleim eingesetzt und anschließend ebenfalls mit Acryl verfugt. Als Lichtquellen dienen hier acht moderne 8V-LEDs im E10-Gehäuse, die wir aufgrund der Bauweise ohne weiteren Vorwiderstand betreiben können. Auf dem Dach verrichten 18 Solarpaneele SM850 der Firma Sol Expert (0,58 V / 850 mA) ihren Dienst und speisen sechs Akkumulatoren als Energiespeicher (Typ AA, 1,2 V / 2800 mAh).

 

DIE MESSUNGEN

Zur Messung stellen wir beide Häuser auf die Dachterrasse unseres Schulhauses und setzen sie Wind und Wetter aus. Die Photovoltaikanlage des Energiesparhauses wird natürlich nach Süden hin
ausgerichtet.

Als Herzstück für die Messungen dient uns der preisgünstige Mikrocontroller „Arduino Uno“, den wir mithilfe der Programmiersprachen mBlock und C++ (und unserem Informatiklehrer) programmiert
haben. Dank geeigneter Sensoren misst er in beiden Häusern sowie im Außenbereich die Temperatur. Außerdem nimmt er jeweils Spannung und Strom an den Leuchtmitteln auf und übernimmt die
Steuerung der Akkus: Fällt hier die Spannung unter 6,7 Volt, übernimmt auch im Energiesparhaus ein Labornetzteil die Spannungsversorgung der Leuchtmittel. 

Die Messwerte schreibt der Arduino alle 5 Minuten im CSV-Format auf eine Micro-SD-Karte, die wir bequem am PC auslesen und mit Excel einfach verarbeiten können.

 

DIE AUSWERTUNG

Bei der Temperaturmessung stellen wir fest, dass sich die Temperatur im gedämmten Haus wesentlich langsamer ändert, die Dämmung also tatsächlich den gewünschten Effekt hat, den Wärmeaustausch mit der Umgebung zu verringern.

Dies ist im Sommer nur bedingt wünschenswert. Durch gezieltes Stoßlüften in den Abend/Morgenstunden könnte man die Temperatur gezielt absenken.

Im konventionellen Haus ist der Stromverbrauch (U = 7,2 V und I = 890 mA) nahezu konstant. Damit lässt sich der Energieverbrauch pro Tag berechnen: Für ein komplettes Jahr ergibt sich
damit ein Verbrauch von 28,1 kWh (ca. € 8,19 bei einem Preis von 29,16Ct/kWh) !

Im Energiesparhaus lädt die Photovoltaikanlage unseren Akku so, dass dieser für gut acht Stunden Energie liefert. Durch die Entlastung schaltet sich der Akku jedoch mehrmals wieder zu (siehe
Graphik). Nach dem Umschalten übernimmt das Labornetzteil mit U = 7,2 V und I = 160 mA.

Wir werden auch in den kommenden Wochen und Monaten weiterhin Messwerte aufnehmen und auswerten.