Ausgabe 23, September 1998

Thermulator

Simulation einer witterungsgeführten Heizanlage
Von Dr. Achim Scharfenberger

Daß der sparsame Umgang mit Energie nicht erst vor der eigenen Haustür anfängt, sondern auch innerhalb der eigenen vier Wände berücksichtigt werden muß, wird in diesem Artikel deutlich. Was hier noch als reine Simulation beschrieben wird, soll in der nächsten Ausgabe eine Hardwareschnittstelle erhalten, mit der Schülerinnen und Schüler am konkreten Objekt Messungen durchführen können.

Didaktische Konzeption

Das Simulationsprogramm soll in erster Linie zu einer Sensibilisierung für den vernünftigen Umgang mit Heizenergie führen. Technischer Sachverstand über die Heiz- und Regelungsprozesse selbst wird dabei nicht vorausgesetzt. Das Simulationsprogramm ist vielmehr ein Werkzeug, wenn es darum geht, verschiedene "Was-wäre-wenn"-Szenarien durchzuspielen. So kann beispielsweise ein Auskühlexperiment (Heizung abschalten) augenfällig vermitteln, wie schnell in einem nicht mehr beheizten Raum die Temperatur sinkt, wenn er schlecht wärmegedämmt ist.

Mit den angezeigten Daten können und sollen im Unterricht weitere Berechnungen erfolgen (Ermittlung der Heizkosten, Jahres-CO2-Produktion, Wirkungsgrade verschiedener Heizanlagen usw.). Es wurde deshalb bewußt auf eine automatische Anzeige weiterer Berechnungsgrößen verzichtet.

Einsatzbereiche / Fächer

Je nach Schwerpunktsetzung läßt sich das Programm für folgende Fächer einsetzen: Technik, Physik, spezielle Fachrichtungen der Berufsschule (Meß- und Regeltechnik, Heizungstechnik) sowie Projekte mit umweltrelevanten Themen. Das Programm wurde konzipiert für die Jahrgänge 9 bis 13.

THERMULATOR kann in folgenden Themenzusammenhängen verwendet werden:

Programmbeschreibung

Dargestellt wird eine im Zeitraffertempo (1 Sekunde auf dem Bildschirm entspricht 1 Minute in der Realität) ablaufende Simulation einer witterungsgeführten Heizanlage. Nach Starten des Programms beginnt die Heizung, die voreingestellte Raumtemperatur konstant zu halten, wobei der Heizbetrieb am rauchenden Schornstein erkennbar wird. Wenige, aber wichtige Kenngrößen wie momentane Heizleistung und CO2-Ausstoß, werden ständig aktualisiert und angezeigt (Abb. 1).

Vom Benutzer können folgende Einstellungen verändert werden:

Alle Bedienelemente befinden sich auf dem Anzeigebildschirm, so daß keine Befehlssequenzen erlernt und behalten werden müssen.

Systemvoraussetzungen

Das Programm läuft unter DOS ab 3.3 auf allen PCs ab 486 mit VGA-Grafik-Karte. Festplatte und Maus sind nicht erforderlich.

Bezug

Das Programm (Demo-Version - 28 KB) steht zum Download zur Verfügung.

Der Programmautor ist erreichbar unter:

Dr. Achim Scharfenberg,
Rembrandtstr.6 ,
59423 Unna Tel.
02303 22331 Email:
ACHIM.SCHARFENBERG@rz.ruhr-uni-bochum.de

Dienstlich:
Realschule Heessen
Jahnstr. 23,
59073 Hamm
Tel. 02381 175368


Siehe auch: Ansteuerung des Umwelt-Spions mit Visual Basic, insbesondere den Einsatz des Umweltspions zur Temperaturmessung. Allerdings kommt es nicht allein auf die Temperatur an. Die gefühlte Temperatur hängt auch vom Wärmestrahlungsfeld und den Reflexionseigenschaften der Wände ab. Bekannt ist z.B. dass man sich in einem holzgetäfelten Raum auch bei geringeren Temperaturen wohl fühlt, während kalte Betonwände eine höhere Lufttemperatur erforderlich machen. Auch eine Strahlungsheizung  kann helfen, mit geringeren Raumtemperaturen auszukommen. In diesem Zusammenhang wird z.B. auch diskutiert, ob das Verbot von Glühlampen Sinn macht, wenn die dann fehlende Wärmestrahlung dazu führt, dass allgemein die Heizungen höher gedreht werden. Die Wärmestrahlung kann z.B. mit Infrarot-Thermometer erfassen.

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