Technik-AG

Foto_01In der Technik-AG für Schülerinnen und Schüler der Jahrgangsstufen 5 bis 10 wird in kleinen Teams an Projekten gearbeitet. Dabei handelt es sich meist um Beiträge für Wettbewerbe, wie den VDE-Technikpreis oder Formel 1 in der Schule.

Im Schuljahr 2022/2023 arbeiten wir in der AG an zwei Projekten. Zwei Teams bereiten sich auf die Teilnahmen am Wettbewerb „Brücken schlagen“ der Junior. ING vor.

Eine weitere Projektgruppe hat sich für den Klimaschutzpreis Recklinghausen beworben. Das zugehörige Projekt möchten wir hier vorstellen.  

Einsparung von Wärmeenergie mit Hilfe eines selbst entwickelten Hinweisgerätes zur Kontrolle der Raumtemperatur und des CO2-Gehaltes der Raumluft

Im Unterricht haben die Schüler der Projektgruppe gelernt, dass bei einem konventionell gebauten Gebäude der größte Anteil des Energiebedarfs für das Heizen benötigt wird. Gleichzeitig ist das Lüften der Räume gerade während der Corona-Pandemie besonders wichtig. In den beiden vergangenen Wintern ist der Heizenergiebedarf in Schulgebäuden sicherlich enorm gestiegen, da beim intensiven Lüften viel Wärme verloren ging. Viele Schülerinnen und Schüler, die sich für Klimaschutz einsetzen, hat diese Situation sehr frustriert.

Es stellt sich also die Frage, wie für eine ausreichende Lüftung gesorgt und dabei möglichst wenig Heizenergie verschwendet werden kann.

In Schulen müssen dabei weitere Rahmenbedingungen berücksichtigt werden.

Es gibt Räume, bei denen die Heizungen keine Thermostate haben. In manchen Räumen lassen sich die Heizungen nur zentral an- und ausschalten. Es ist also nicht möglich, die Heizungen während des Lüftens auszustellen.

Es gibt darüber hinaus Personen, die aus Sorge vor Infektionen die Fenster dauerhaft geöffnet haben möchten. Andere Personen frieren schnell und möchten auf das Lüften am liebsten ganz verzichten. Streit ist vorprogrammiert.

Den Schülerinnen und Schülern geht es hier, wie auch vielen Mietern. Wünschenswert wäre, dass der Gebäudebesitzer für Wärmedämmung, moderne Fenster und eine effiziente Heizungsanlage sorgt. Aber kann man nicht auch selbst etwas tun? Und falls ja, wie kann uns Technik dabei unterstützen?

Ziel des Projektes

Zur Beantwortung der Frage, ob und wie lange gelüftet und wie die Heizung eingestellt werden sollte, benötigt man im Wesentlichen zwei Informationen: die Raumtemperatur und den „Zustand“ der Luft. Erstere lässt sich leicht ermitteln, die Virenkonzentration in der Luft leider nicht. Allerdings lässt sich auch mit Hilfe des CO2-Gehaltes der Luft abschätzen, wann es wieder Zeit zum Lüften ist, denn mit steigendem CO2-Gehalt steigt auch die mögliche Virenkonzentration.

Die Information über Raumtemperatur und CO2-Gehalt sollte daher allen Klassen zu Verfügung gestellt werden. Damit nicht ständig jemand die Werte ablesen muss, sollte es optische und akustische Anzeigen geben, die Handlungsbedarf anzeigen.

Geplante Umsetzung

Die Projektgruppe hat sich entschieden ein kleines Gerät zu bauen, welches man an die Wand hängen kann. Es soll etwa so groß wie ein Smartphone werden. An diesem Gerät ist ein Temperatursensor und ein CO2-Sensor angebracht. Die gemessenen Werte werden auf einem integrierten LCD-Display angezeigt. Über eine Ampel aus Leuchtdioden ist auch von weitem erkennbar, ob der Luftzustand und die Temperatur noch in Ordnung sind. Bei Überschreiten eines Grenzwertes erklingt ein Alarmton. Auch für die Temperatur soll es eine LED-Anzeige geben. Bei zu hoher Temperatur könnte eine „Hitzefrei“-LED angehen.

Technisch soll das Projekt mit Hilfe eines Microcontrollers umgesetzt werden, der entsprechend programmiert werden muss. Das Gehäuse soll im 3D-Druckverfahren entwickelt und produziert werden.

Wie kommt das Projekt der Allgemeinheit zugute? / Wie wird es öffentlich zugänglich gemacht?

Zunächst einmal kommt es der Allgemeinheit immer zugute, wenn Energie eingespart wird. Je mehr Menschen Energie sparen, umso besser ist dies für die Allgemeinheit. Vor der Herausforderung ausreichend zu lüften und dabei möglichst wenig Wärmeenergie zu verlieren, stehen eigentlich alle Bürgerinnen und Bürger in Recklinghausen. Wir möchten daher allen Interessierten, den Nachbau unsers Gerätes ermöglichen. Dazu werden wir die Teileliste, den Verdrahtungsplan, den Quellcode und die 3D-Druck-Dateien auf unserer Internetseite für den Nachbau zu Verfügung stellen.

Projekte aus den letzten Schuljahren

Im Schuljahr 2013/2014 gewann die Technik-AG den VDE Technikpreis 2014 und damit ein Preisgeld von 2500€.
Im Schuljahr 2014/2015 stehen gleich zwei Projekte auf dem Plan. Zum einen werden Vorbereitungen für eine erstmalige Teilnahme am Wettbewerb Formel 1 in der Schule getroffen und zum anderen soll wieder ein Projekt für den VDE Technikpreis realisiert werden.