Didaktische FWU-DVD. Optimierung Heizungsanlagen Die Heizungsumwälzpumpe

Transkript

1 Didaktische FWU-DVD Optimierung Heizungsanlagen Die Heizungsumwälzpumpe

2 Zur Bedienung Die didaktische DVD startet automatisch. Der Vorspann kann mit der Enter- oder der Skip-Taste der Fernbedienung oder durch einen Mausklick am PC übersprungen werden. Mit den Pfeiltasten der Fernbedienung können Sie die Menüpunkte (z. B. Film, Filmsequenz, Bild etc.) ansteuern und mit Enter starten. Auch die Buttons am unteren Bildschirmrand steuern Sie mit den Pfeiltasten an und rufen diese mit Enter auf: Der Button Hauptmenü führt zurück zum Hauptmenü. Der Button zurück führt zum jeweils übergeordneten Menü. Stehen innerhalb eines Menüpunktes mehrere Bilder oder Grafiken zur Verfügung, können Sie mit den Buttons > und < zwischen diesen Bildern oder Grafiken vor- und zurückblättern. Aus dem laufenden Film oder einer laufenden Filmsequenz gelangen Sie mit der Taste Menu oder Title der Fernbedienung wieder in das Ausgangsmenü zurück. Bezug zu Lehrplänen und Bildungsstandards Das vorliegende Unterrichtsmaterial (Filme, Sequenzen, Grafiken und Arbeitsmaterial) zielt auf die Ausbildung von Anlagemechanikern. Die DVD bietet aktuelles Material für das Fach Wärmetechnik und ist folgenden Lernfeldern des Rahmenlehrplanes zuzuordnen: LF 7 Installieren von Wärmeverteilungsanlagen Arten der Wärmeübertragung Wärmemenge, Wärmeleistung, Systemtemperaturen Druckverluste Rohrverteilungssysteme Umwälzpumpen Hydraulischer Abgleich Kommunikation mit Kunden Die Schülerinnen und Schüler stellen die Entwicklung der Pumpentechnik in einen historischen Zusammenhang. differenzieren und beurteilen verschiedene Heizungsanlagen (Schwerkraftanlagen, Heizungsumwälzanlagen, offene und geschlossene Heizungsanlagen). lernen verschiedene Pumpenarten wie Trockenläufer- und Nassläufer- Pumpen kennen. Sie beurteilen den Aufbau, deren Einsatz sowie Vorund Nachteile dieser Pumpen. können die Pumpenkennlinie, die Rohrnetzkennlinie und den Betriebspunkt einer Anlage ermitteln. 2

3 ermitteln und beurteilen den Wirkungsgrad von Pumpen. können Leistungskennlinien beurteilen. beschreiben den Unterschied zwischen ungeregelten Standardpumpen und hocheffizienten Heizungsumwälzpumpen. wissen, was zu einer Pumpenauslegung notwendig ist. wählen eine Umwälzpumpe für ein Heizungssystem aus. Sie können dabei die Wirtschaftlichkeit und Umweltverträglichkeit einschätzen und beziehen diese Kriterien in ihre Auswahl ein. befassen sich als Ausblick auf die Zukunft mit den Unterschieden zwischen einer Angebots- und einer Bedarfsheizung. Zum Inhalt Hauptmenü Die Heizungsumwälzpumpe Vom Hauptmenü aus können die Themen der drei Untermenüs Von der Angebotszur Bedarfsheizung, Wärmeverteilung und Energieeffizienz aufgerufen werden. 3

4 Menü Von der Angebotszur Bedarfsheizung Der Film Die Geschichte der Heizungsumwälzpumpe (12:50 min) fasst mehr als 100 Jahre Entwicklung von Heizungstechnik zusammen, von den ersten sogenannten Schwerkraftanlagen bis zur aktuellen Zukunftsvision einer Bedarfsheizung. Eine wichtige Innovation für die trägen Schwerkraftanlagen mit dicken Rohren und Ausdehnungsgefäß war 1929 die Erfindung des ersten Umlaufbeschleunigers, der als Trockenläufer funktionierte. Erst 1956 kam die erste Nassläufer-Heizungsumwälzpumpe auf den Markt, die voll in den Heizwasserkreislauf integriert war und dazu führte, dass man geschlossene Heizungssysteme mit dünneren Rohren bauen konnte. Im weiteren Verlauf der Entwicklung ging es vor allem darum, durch geregelte Pumpen die Effizienz der Anlage deutlich zu erhöhen bis hin zur Hocheffizienzpumpe, die seit 2001 auf dem Markt ist. Nun steht als nächster Schritt ein Systemwechsel an: Mit dezentralen Pumpensystemen strebt man in Zukunft eine Steuerung an, die die Temperatur für jeden Raum individuell regelbar macht. Aus dem Film sind drei Animationen, die die Funktionsweise der betreffenden Anlagen visualisieren, zusätzlich als Einzelsequenzen abgelegt: Schwerkraft- Warmwasser-Heizung, Pumpen-Warmwasser-Heizung und Nassläufer- Heizungsumwälzpumpe. Die Bildergalerie Pumpen gestern und heute visualisiert noch mal wichtige Schritte dieser Entwicklung und kann zur Ergebnissicherung genutzt werden. 4

5 Menü Wärmeverteilung Die Wahl der richtigen Pumpe ist ein wesentlicher Faktor für eine optimierte Heizungsanlage. Der Film Wärmeverteilung durch Heizungsumwälzpumpen (9:20 min) begleitet angehende SHK- Anlagenmechaniker. An einer Funktionswand in der Berufsschule führen diese mehrere Versuche durch, um die relevanten Daten zur Auswahl der richtigen Heizungsumwälzpumpe zu ermitteln. Sie ermitteln die Rohrnetzkennlinie, die Pumpenkennlinie und den Betriebspunkt und wählen für die Versuchsanlage die passende Pumpe aus. Aus dem Film sind die Animationen zu den Themen Widerstände und Rohrnetzkennlinie, Pumpenkennlinie und Betriebspunkt zusätzlich als Sequenzen abgelegt. Die Sequenzen und Grafiken, die Bauarten und Diagramme zusätzlich visualisieren, dienen der Vertiefung und Ergebnissicherung. Menü Energieeffizienz Ausgangspunkt des Films Das Plus der Hocheffizienzpumpe (7:10 min) ist die europäische Verordnung zur Effizienzverbesserung, die ab 2013 vorschreibt, energiesparende Heizungsumwälzpumpen 5

6 zu installieren. In Animationen und mit Versuchen, die angehende SHK-Anlagenmechaniker an einer Funktionswand durchführen, werden die Unterschiede zwischen geregelten und ungeregelten Pumpen anschaulich gemacht. Das Potenzial der Energieeinsparung wird konkretisiert. Die Animationen ungeregelte Pumpen, geregelte Pumpen und der Vergleich sind zusätzlich als Sequenzen abgelegt. Verwendung im Unterricht Vorkenntnisse Die DVD beschränkt sich in ihren Informationen auf die beschriebenen ausgewählten technischen Informationen. Grundkenntnisse der Schülerinnen und Schüler in den Bereichen Heizlastberechnung, Auswahl von Heizkörpern und Rohrnetzberechnung sowie hydraulischer Abgleich einer Heizungsanlage wären sinnvoll. Die Lernenden sollten bereits einen Einblick in das Zusammenwirken der einzelnen Baugruppen und die Komplexität einer Heizungsanlage haben. Einsatz als unterstützendes Medium im Unterricht Die Filme und Sequenzen selbst sind didaktisch so aufbereitet, dass sie ohne zusätzliche Hilfsmittel einen umfassenden Einblick in die Funktionsweise von Heizungsanlagen unter dem Fokus der Heizungsumwälzpumpe geben. Diese können von der Lehrkraft als zusätzliche Informationen begleitend zum Unterricht eingesetzt werden und in jede Art der Unterrichtsvorbereitung und -gestaltung integriert werden. 6

7 Die DVD ist modular aufgebaut. Jedes Thema kann einzeln, aber auch in der chronologischen Abfolge bearbeitet werden. Im ROM-Teil der DVD finden sich zu den jeweiligen Themen passende Arbeitsblätter mit Vertiefungs- und Verständnisfragen. Daneben sind auch die Grafiken aus den Animationen als Bilddateien sowie die gesprochenen Filmkommentare als Texte abgelegt. Die Bild- und Textdateien können der Lehrkraft als Grundlage für neue Aufgaben und Informationsmaterialien dienen. Einsatz im handlungsorientierten Unterricht Der Aufbau der Filme und Sequenzen erlaubt auch ein hohes Maß an Schülerselbsttätigkeit. So können die Inhalte auch im Rahmen einer Gruppenarbeit am PC von Schülerinnen und Schülern selbständig erarbeitet werden. Die didaktisch aufbereiteten Informationen der DVD bieten hier die Grundlage für das eigenverantwortliche Lernen. Zusätzlich können die im ROM-Teil abgespeicherten Kommentartexte der Filme als Information den Schülern zur Verfügung gestellt werden. Als Lernerfolgskontrolle dienen die im ROM-Teil abgelegten Arbeitsblätter, die von der Lehrkraft natürlich auch abgeändert bzw. ergänzt werden können. Eine kommentierte Linkliste, die ebenfalls im ROM-Teil zu finden ist, kann dazu genutzt werden, die Schülerinnen und Schüler zu Recherchen bzw. zusätzlicher Informationsgewinnung, z. B. über das Internet zu animieren. Auch hier stehen die Handlungsorientierung und die Schülerselbsttätigkeit im Vordergrund. Nachfolgend wird bezogen auf die drei Menüs der DVD kurz die Zuordnung der Arbeitsblätter erläutert: Menü Von der Angebots- zur Bedarfsheizung Zur Sicherung und Vertiefung der Informationen aus dem Film Die Geschichte der Heizungsumwälzpumpe und der dazugehörigen Sequenzen dienen die Arbeitsblätter Geschichte der Pumpentechnik in der Heizungstechnik (Arbeitsblatt 1), Nassläufer- und Trockenläufer- 7

8 pumpen (Arbeitsblatt 3), Schwerkraftheizung (Arbeitsblatt 4) und Pumpen-Warmwasserheizung (Arbeitsblatt 5). Über die Filminformationen hinausgehend fragt das Arbeitsblatt 2 die Funktionsweisen von Pumpen ab. Arbeitsblatt 6 knüpft an die Filminformationen an, stellt aber darüber hinausgehend die Angebots- und die Bedarfsheizung grafisch dar und fordert dazu auf, beide Systeme im Vergleich zu beschreiben. Menü Wärmeverteilung Der Film Wärmeverteilung durch Heizungsumwälzpumpen veranschaulicht über die Experimente der Berufsschüler an einer Funktionswand sowie über die Animationen, die auch als Einzelsequenzen abgelegt sind, sehr praxisbezogen die Auswahl der passenden Pumpe für eine Heizungsanlage. Mithilfe der Arbeitsblätter soll dies im Detail nachvollzogen werden. Arbeitsblatt 7 fragt die Kriterien ab, von denen die Rohrnetzkennlinie abhängig ist. Arbeitsblatt 8 fordert zur Interpretation von Pumpenkennlinien auf. Das Arbeitsblatt 9 stellt die Aufgabe, Diagramme zum Betriebspunkt zu erläutern. In Arbeitsblatt 10 werden aus vorgegebenen Daten Kennlinien erstellt und interpretiert. Zum Wirkungsgrad der Pumpe werden in Arbeitsblatt 11 die Formeln abgefragt. In Arbeitsblatt 12 sollen Firmenunterlagen zu Pumpenleistung und Leistungskennlinien interpretiert werden, wobei die Formeln zur Pumpenleistung als Information näher erläutert werden. Menü Energieeffizienz Die Unterschiede zwischen geregelten und ungeregelten Pumpen veranschaulicht der Film Das Plus der Hocheffizienzpumpe in Animationen und mit Versuchen, die angehende SHK-Anlagenmechaniker an einer Funktionswand durchführen. Arbeitsblatt 13 stellt die Aufgaben, anhand eines Diagramms die Leistungsaufnahme geregelter und ungeregelter Heizungsumwälzpumpen zu interpretieren und zum Thema Pumpenaustausch ein Kundengespräch vorzubereiten und durchzuführen. Arbeitsblatt 14 stellt die Aufgabe, unterschiedliche Diagramme zum Differenzdruck zu erläutern. Arbeitsblatt 15 fordert zur Interpretation von Diagrammen auf, die Betriebsarten im Zusammenhang von Pumpenauslegung und Heizungsbedarf darstellen. Arbeitsblatt 16 bezieht sich auf die Pumpenauslegung. Das Infoblatt stellt zusätzlich die Formeln der Drehzahländerung zusammen. 8

9 Arbeitsmaterial Im ROM-Teil der DVD stehen Ihnen Hinweise zur Verwendung im Unterricht sowie Arbeitsblätter (mit Lösungen) zur Verfügung (siehe Tabelle). Um die Arbeitsmaterialien zu sichten und auszudrucken, legen Sie die DVD in das DVD- Laufwerk Ihres Computers ein und öffnen Sie im Windows-Explorer den Ordner Arbeitsmaterial. Die Datei Inhaltsverzeichnis öffnet die Startseite. Über diese können Sie bequem alle Arbeitsmaterialien aufrufen (PDF-Dokumente). Am unteren Rand der aufgerufenen Seiten finden Sie Buttons ( Inhaltsverzeichnis, Startseite ), die Ihnen das Navigieren erleichtern. Diese erscheinen nicht im Ausdruck. Um die PDF-Dateien lesen zu können, benötigen Sie den Adobe Reader (im Ordner Adobe ). Im Ordner Arbeitsmaterial/Word_Dateien finden Sie die Arbeitsblätter und den Filmkommentar auch als Word-Dokumente. Ordner Verwendung im Unterricht Arbeitsblätter Grafiken Filmtexte Begleitheft Programmstruktur Weitere Medien Links Materialien Hinweise zum Einsatz der DVD im Unterricht 16 Arbeitsblätter mit Lösungen 1 Infoblatt 11 Grafiken aus den Animationen der Filme Kommentartext der drei Filme Begleitheft zur DVD Übersicht über den Aufbau der DVD Infos zu ergänzenden FWU-Medien kommentierte Linkliste zum Thema Zusätzliche Simulation: Das Arbeitsmaterial beinhaltet im Unterordner Simulation die interaktive Simulation einer Hocheffizienzpumpe der neusten Generation. Mit der Simulation kann die Wirtschaftlichkeit und die Leistungsaufnahme von Hocheffizienzpumpen in unterschiedlichen Betriebssituationen optimal nachvollzogen werden. Die Simulation liegt in den Auflösungen 16:9 und 4:3 vor. Für eine 16:9 Auflösung starten Sie die Simulation durch einen Klick auf die Datei Stratos_Pico_start_16_9.exe, für eine 4:3 Auflösung klicken Sie auf die Datei Stratos_Pico_start_4_3.exe. 9

10 Programmstruktur Die Heizungsumwälzpumpe Hauptmenü Von der Angebots- zur Bedarfsheizung Wärmeverteilung Untermenü Von der Angebots- zur Bedarfsheizung Die Geschichte der 12:50 min Heizungsumwälzpumpe Sequenzen Schwerkraft-Warmwasser-Heizung 1:00 min Pumpen-Warmwasser-Heizung 0:40 min Nassläufer-Heizungsumwälzpumpe 0:50 min Energieeffizienz Pumpen gestern und heute Wärmeverteilung Wärmeverteilung durch Heizungsumwälzpumpen Sequenzen Widerstände und Rohrnetzkennlinie Pumpenkennlinie Betriebspunkt Bauarten Diagramme 6 Grafiken 9:20 min 0:40 min 1:30 min 1:00 min 2 Grafiken 4 Grafiken Energieeffizienz Das Plus der Hocheffizienzpumpe Sequenzen Ungeregelte Pumpen Geregelte Pumpen Vergleich 7:10 min 0:40 min 0:40 min 0:40 min Arbeitsmaterial (im ROM-Teil der DVD) Legen Sie die DVD in das DVD-Laufwerk Ihres Computers und öffnen Sie im Windows-Explorer den Ordner Arbeitsmaterial. Die Datei Inhaltsverzeichnis öffnet die Startseite. Verwendung im Unterricht 16 Arbeitsblätter 11 Grafiken 3 Filmtexte Begleitheft Programmstruktur Weitere Medien Links 10

11 Produktionsangaben Die Heizungsumwälzpumpe (DVD) Produktion FWU Institut für Film und Bild, 2010 DVD-Konzept Petra Müller DVD-Authoring und Design ModernLearning GmbH Bildung mit neuen Medien im Auftrag des FWU Institut für Film und Bild, 2010 Arbeitsmaterial Heiko Schnackenberg, Otmar Walter Bildnachweis bpk Bildarchiv Preußischer Kulturbesitz: Bayerische Staatsbibliothek / Georg Fruhstorfer; Friedrich Seidenstücker; Klaus Lehnartz; Hildegard Dreyer; Herbert Hensky; Orgel-Köhne; Benno Wundshammer; Milly Orthen; Heinrich Lichte; Abisag Tüllmann. ModernLearning GmbH, Berlin Wilo SE Fachberatung Werner Gerwin Prof. Dr. Manfred Hoppe Andreas Millies Heiko Schnackenberg Otmar Walter Fachliche Unterstützung ALP Dillingen Akademie für Lehrerfortbildung und Personalführung Referat Gewerblich-technische Bildung Mit freundlicher Unterstützung WILO SE Pädagogische Referentin im FWU Petra Müller Produktionsangaben zu den Filmen Die Geschichte der Heizungsumwälzpumpe / Wärmeverteilung durch Heizungsumwälzpumpen / Das Plus der Hocheffizienzpumpe Produktion ModernLearning GmbH Bildung mit neuen Medien im Auftrag des FWU Institut für Film und Bild, 2010 Buch und Regie Martin Helmbrecht, Reinhold Frenz Schnitt Martin Helmbrecht Animation Matthias F. Schulz Grafik Katrin Dornhauer Sprecherin Sabine Roth Fachberatung Heiko Schnackenberg, Otmar Walter Redaktion Petra Müller Mit freundlicher Unterstützung Berufliche Schule für Technik, Bremerhaven Innung Sanitär-, Heizungs- und Klimatechnik, Wilhelmshaven WILO SE Nur Bildstellen/Medienzentren: öv zulässig 2010 FWU Institut für Film und Bild in Wissenschaft und Unterricht gemeinnützige GmbH Geiselgasteig Bavariafilmplatz 3 D Grünwald Telefon (089) Telefax (089) info@fwu.de vertrieb@fwu.de Internet 11

12 Didaktische FWU-DVD Optimierung Heizungsanlagen: Die Heizungsumwälzpumpe Im Mittelpunkt der didaktischen DVD steht die Heizungsumwälzpumpe als entscheidender Bestandteil einer jeden modernen Heizungsanlage. Filmsequenzen und ausführliches Arbeitsmaterial erschließen die Rolle der Pumpe im System Heizung, ihre technologische Entwicklung, ihre Funktionsweise und das durch sie bedingte Energieeinsparpotenzial für den Bereich der Beruflichen Bildung. Erscheinungsjahr: 2010 Laufzeit: 29 min Filmsequenzen: 9 Sprache: Deutsch DVD-ROM-Teil: Unterrichtsmaterialien Arbeitsblätter: 16 Grafiken: 11 Adressaten: Allgemeinbildende Schule (Klasse 8-11), Berufliche Bildung Schlagwörter: Heizungsanlage, Wärmeverteilung, Energieeffizienz, Pumpen-Warmwasser- Heizung, Schwerkraftheizung, Nassläufer, Trockenläufer, Rohrnetzkennlinie, Pumpenkennlinie, Betriebspunkt, Heizungsbedarf, Pumpenauslegung, Pumpenanpassung, Wirkungsgrad, Bedarfsheizung Systematik: Berufliche Bildung Arbeitslehre Physik Elektrotechnik Energietechnik Handwerksberufe Wärmelehre FWU Institut für Film und Bild in Wissenschaft und Unterricht gemeinnützige GmbH Geiselgasteig Bavariafilmplatz Grünwald Telefon +49 (0) Telefax +49 (0) info@fwu.de Lehrprogramm gemäß 14 JuSchG GEMA Alle Urheber- und Leistungsschutzrechte vorbehalten. Nicht erlaubte / genehmigte Nutzungen werden zivil- und / oder strafrechtlich verfolgt. Systemvoraussetzungen bei Nutzung am PC: DVD-Laufwerk und DVD- Player-Software, empfohlen für Windows ME/2000/XP/ Vista/Windows Bestell-Hotline: +49 (0) vertrieb@fwu.de