Suche

umweltschulen.de ist Einzelbeitrag

Dicke Luft im Klassenraum - Nebelaktion zum richtigen Lüften (Kl. 3-10)

Inhalt mit theoretischem Hintergrund

Klimadetektive wollen Energie clever nutzen. Sie fragen sich, wozu Energie benötigt wird und wie dieser Energiebedarf sinnvoll gedeckt werden kann.

Im Falle des Raumklimas im Klassenraum stellt sich das so dar:

• Das "Raumklima" ist das Zusammenspiel mehrerer verschiedener Faktoren. Dazu gehören insbesondere die Raumtemperatur und die Luftqualität, welche wiederum Parameter wie die relative Luftfeuchte, die CO₂-Konzentration und die Konzentration weiterer Stoffe (z.B. vom menschlichen Körper ausgedünstete flüchtige organische Verbindungen, die von der menschlichen Nase als "dicke Luft" wahrgenommen werden) umfasst.
• Es ist völlig unstrittig, dass im Klassenraum ein gesundes und die Leistung förderndes Raumklima herrschen sollte (Details siehe weiter unten unter Richtwerte).
• Um angenehme, gesunde Raumtemperaturen zu erreichen, beheizen wir den Raum in der kühlen Jahreszeit. Das kostet Energie.
• Um eine angenehme, gesunde Luftqualität zu erzielen, lüften wir. Dabei geht warme Luft - also Energie - verloren.
• Es gilt daher, eine sinnvolle Balance zwischen Heizen und Lüften zu finden, um so mit einem vertretbaren Energieaufwand ein gesundes Raumklima zu schaffen.

Im Rahmen dieser Lehreinheit wird die Raumluft analysiert, und es wird eindrücklich gezeigt, wie richtiges Lüften funktioniert.

Die Aktion, wie sie hier beschrieben wird, ist für Gebäude vorgesehen, wo manuell gelüftet wird.

Sie ist auch in Gebäuden mit einer automatischen Lüftung grundsätzlich sinnvoll. Auch hier lehnt es sich, die Luftqualität zu überprüfen, und auch hier kann der (automatische) Luftaustausch anhand des Nebels nachvollzogen werden. Die Auswertung müsste hier entsprechend angepasst werden.

Ziele

Die Lehreinheit möchte dazu beitragen, dass Schülerinnen und Schüler sowie Lehrerinnen und Lehrer erkennen, wie Klassenräume richtig gelüftet werden.

In den unteren Jahrgangsstufen reicht es aus, die Phänomene zu beobachten und daraus praktische Schlüsse zu ziehen; in den oberen Jahrgangsstufen können diese auch physikalisch erklärt werden.

Die Aktion zielt ferner auf eine öffentliche Wirkung: Sie ist geeignet, die Teilnehmer bzw. Beobachter so zu beeindrucken, dass das Thema anschließend Gesprächsstoff in der Schule wird; und sie bietet Fotomotive, die sich für die Website oder eine Pressemeldung eignen.

Fachbezug

• Biologie: Mensch und Gesundheit, Stoff- und Energiewechsel
• Chemie: Kohlenstoff, säurebildende Oxide,...
• Physik: Energienutzung, -umwandlung, -einsparung, Temperatur, Wärme als Energieträger...
• Geographie: Wetter und Klima - Globale Klimaveränderungen

Vorbereitungs- und Durchführungsaufwand

II (mittel; im Rahmen einer Unterrichtsstunde durchführbar, aber spezielle Ausrüstung erforderlich)

Zeitbedarf

1 Unterichtsstunde pro teilnehmender Klasse

Voraussetzungen und Vorbereitung

Die Lehreinheit sollte während der Heizperiode durchgeführt werden, am besten im Winter.

Es werden benötigt:

• eine Nebelmaschine (Anschaffungskosten ca. 100,- €; wir verwenden eine FOG-1200) mit passendem Nebelfluid (wir verwenden Smoke Fluid High-Density von beamZ)
  Die Nebelmaschine wird mit ausreichend gefülltem Tank bereitgestellt.
• ein Luftgütemessgerät (Wir verwenden das CDL 210 von Wöhler; Anschaffungskosten ca. 180,00 €; weitere Informationen siehe Messtechnik zur Überprüfung der Raumluftqualität)
  Das Luftgütemessgerät sollte vor jedem Einsatz manuell kalibriert werden; siehe auch Hinweise für das Klimadetektive-Projekt No.2.

Hinweis: Zum Auslesen der Daten aus dem Luftgütemessgerät CDL 210 von Wöhler müssen vorab Treiber und Software installiert werden. Sofern unter WIN 7 die Installation nicht funktioniert (Fehlermeldung, dass Administratorenrechte benötigt werden), dann empfiehlt es sich, die Installationsdateien im WIN-Explorer anzuwählen und sie "Als Administrator" auszuführen.

• ein Fotoapparat (z.B. Digitalkamera, Fotohandy).
• die Checklisten mit den Beobachtungsaufgaben für die Schüler (Grundschul-Version • Sek I-Version)

Die an sich kleine Aktion muss gut vorbereitet werden, damit sie zu einem Erfolg - und nicht zu einem Ärgernis - wird:

• Abstimmung mit Brandschutz / Feuerwehr: Wenn aus einem Raum der Schule "Rauch" entweicht, könnten besorgte Mitmenschen Gefahr wittern und die Feuerwehr rufen. Das ist unbedingt zu vermeide! Informieren Sie daher vorab die Schulleitung, das Lehrerkollegium, den Hausmeister und die Schüler. Informieren Sie auch die örtliche Feuerwehr und fragen Sie bei der Gelegenheit auch, ob die im Haus installierten Brandmelder auf den Nebel ansprechen könnten. Führen Sie die Aktion besser in einem Raum durch, der von Passanten nicht einsehbar ist.
• Gesundheitsschutz der Schüler: Viele junge Menschen verbringen ganze Abende in Räumen, wo künstlich Nebel produziert wird. Der Nebel ist bei richtiger Anwendung der Technik nicht schädlich. Dennoch sollten vorsichtshalber Asthmatiker und erkältete Kinder die Aktion nicht im Raum verfolgen - sie bekommen solange die "Beobachtungsaufgabe Schulhof" (siehe unten). Auch Kinder, denen der Nebel unheimlich ist, schließen sich der Schulhof-Gruppe an.
• Lüftungsmöglichkeiten klären: Die Aktion wird in der Regel von einem externen Partner betreut. Dieser sollte sich vorab über die Lüftungsmöglichkeiten informieren: Kann überhaupt manuell gelüftet werden? Welche Fenster dürfen geöffnet werden? Welche Fenster können angekippt bzw. normal geöffnet werden?

Durchführung

Vorab (10-15 min)

• Nebelmaschine installieren und anschalten
  Nebelmaschine auf dem Lehrertisch aufstellen • Stromkabel an den Eingang "Power Input" (an der Rückseite) anschließen; dabei aufpassen, dass das Kabel nicht im Weg liegt und niemand darüber stolpern kann • Stecker der Bedienungseinheit an die Buchse "Remote Control" (an der Rückseite) anschließen.
  Die Maschine braucht ca. 10 Minuten zum Aufheizen, daher rechtzeitig anschalten (roter Schalter an der Rückseite). Wenn die Maschine dann betriebsbereit ist, leuchten die roten LEDs an der Steuerungseinheit (bei der drahtlosen Steuerungseinheit funktioniert das nicht). Bei Druck auf den Knopf der Steuerungseinheit stößt die Maschine kurz und kräftig Nebel aus (wenige Sekunden lang, unter lautem Zischen, Knopf solange gedrückt halten). Danach muss die Maschine wenige Minuten nachheizen, ehe erneut Nebel produziert werden kann. • Für einen normalen Klassenraum reichen ein bis zwei vollständige Nebelausstöße aus.
  Achtung Sicherheitshinweise! Der Nebel ist unmittelbar beim Austreten aus der Maschine heiß! Er wird mit hohem Druck ausgestoßen. Die Plätze, auf welche die Nebelmaschine zeigt, müssen daher frei bleiben. • Die Düse, wo der Nebel austritt, wird ebenfalls sehr heiß - hier keinesfalls anfassen! • Nach dem Betrieb sollte die Nebelmaschine wenigstens 15 min abkühlen, ehe sie verpackt wird.
  Der Hersteller warnt davor, Räume zu dicht einzunebeln, weil dies Panikgefühle hervorrufen kann. Mit 1-2 Nebelausstößen in einem Klassenraum besteht aber auch keine Gefahr.
  Auch wenn der Nebel nicht gesundheitsschädlich ist, sollte er rasch abgelüftet werden.
• Raumluftmessgerät installieren (auf dem Lehrertisch neben die Nebelmaschine stellen, Stromkabel anschließen, die Anzeige geht an und die aktuellen Messwerte werden angezeigt.
  Wenn eine Dauermessung der Raumluftqualität (mit Messwertaufzeichnung) geplant ist, müssen zunächst Datum/Uhrzeit aktualisiert werden:
  Dazu die Taste "SET" 1-2 sec lang drücken, .
  Dann die Taste "LOG" mehrfach drücken, bis unten rechts die Anzeige "P3.0" erscheint.
  Dann die Taste "SET" drücken; nun beginnt links unten die Jahresangabe zu blinken. Mit den Tasten "LOG" bzw. "MINMAX" kann diese eingestellt werden.
  Dann die Taste "SET" drücken, um zur nächsten Einstellung (Monat) zu gelangen.
  Sobald alle Zeitangaben eingestellt sind, den Einstellungsmodus durch Drücken von "ESC" verlassen.
  Zum Starten der Dauermessung die Taste "LOG" 2 sec lang drücken, die CO₂-Anzeige wechselt dann halbsekündlich mit "rec", das stört etwas, ist aber nicht zu umgehen.
  Siehe auch Hinweise für das Klimadetektive-Projekt No.3 und 4 .

Start (10 min)

• Die Aktion beginnt mit der Begrüßung und der Vorstellung des externen Partners.
• Ziel und Vorgehen der Aktion werden erläutert.
  • Ziel: Wir wollen herausfinden, wie man einen Raum optimal belüften kann.
  • Wir brauchen frische Luft, damit wir uns wohlfühlen und gut lernen können.
    Die Luftqualität kann man mit einem Messgerät messen (für ältere Schüler: Die Leitgrößen sind: Kohlendioxid und Wasserdampf).
    Kurze Vorstellung des Messgerätes und der aktuellen Messwerte.
  • Gleichzeitig geht beim Lüften wertvolle Heizenergie verloren.
    Wer energiesparend lüften will, wird daher so schnell wie möglich frische Luft in den Raum lassen und dann das Fenster wieder schließen.
  • Das wollen wir ausprobieren, dazu machen wir die Luft mit Disconebel sichtbar und probieren dann verschiedene Lüftungstechniken aus.
• Die Aufteilung der Klasse (siehe die nachfolgenden Beobachtungsaufgaben; hier auch als druckbare Checklisten: Grundschul-Version • Sek I-Version) wird erläutert.
• Die Gruppe Schulhof verlässt den Raum und begibt sich zu ihrem Beobachtungsposten.

Nebelaktion und Beobachtungsaufgaben (10-15 min)

Der Raum wird eingenebelt. Der Nebelausstoß dauert nur wenige Sekunden (siehe oben), nach maximal 1-2 Minuten hat sich der Nebel ausreichend im Raum verteilt. Wenn der Raum sehr groß ist, muss evtl. ein zweites Mal Nebel ausgestoßen werden. Wenn sich der Nebel nicht wie gewünscht verteilt, werden die Schüler aufgefordert aufzustehen und mit den Armen zu wedeln.

Beobachtungsaufgabe Raum

Folgende Lüftungsvarianten werden ausprobiert (je ca. 3-5 Minuten):

• Alle Fenster werden angekippt (Kipplüftung). Die Lehrperson notiert die Uhrzeit (Zeitanzeige des Messgerätes nutzen!)
• Alle Fenster werden weit geöffnet (Stoßlüftung). Die Lehrperson notiert die Uhrzeit (Zeitanzeige des Messgerätes nutzen!)
• Zusätzlich werden die Tür(en) und ein geeignetes Fenster an der anderen Seite des Gebäudes geöffnet (Durchzug). Die Lehrperson notiert die Uhrzeit (Zeitanzeige des Messgerätes nutzen!)

Die Schüler auf im Raum lösen zeitgleich folgende Aufgaben:

• Beschreibt die Lüftungstechnik!
• Beobachtet genau, was mit dem Nebel geschieht! Notiert eure Beobachtungen.
• Notiert jeweils den Messwert vom Luftgütemessgerät!

Es werden Fotos angefertigt.

Wenn die letzte Lüftungsperiode dem Ende zugeht, werden die auf dem Schulhof befindlichen Schüler wieder in den Raum gerufen.

Beobachtungsaufgabe Schulhof

Die Schüler auf dem Schulhof lösen folgende Aufgaben:

• Beobachtet, wie in unserer Schule gelüftet wird!
  Wie viele Fenster sind geschlossen?
  Wie viele Fenster sind angekippt?
  Wie viele Fenster sind offen?
  Notiert euch die Zahlenangaben!
  Macht passende Fotos!
• Beobachtet die Nebelaktion!
  Wie viel Nebel entweicht bei angekipptem Fenster?
  Wie viel Nebel entweicht bei weit geöffnetem Fenster?
  Was folgt daraus über "richtiges" Lüften?
  Macht passende Fotos!
• Informiert Schüler, Lehrer oder Passanten!
  Falls andere Menschen wegen des Nebels besorgt sind, beruhigt sie: Es brennt nicht. Es droht keine Gefahr.
  Erklärt ihnen die Nebelaktion.

Reflexion (15 min)

Wenn gründlich gelüftet worden ist und die Klasse wieder vollständig versammelt ist, wird die Aktion mit folgenden Fragen ausgewertet; die Ergebnisse werden tabellarisch an der Tafel protokolliert.:

• Welche Lüftungs-Varianten haben wir ausprobiert?
• Was haben wir dabei beobachtet (im Raum / vom Schulhof aus)?
• Welche Art des Lüftens ist optimal und warum?
• Was können wir dafür tun, dass in unserer Schule die Räume richtig gelüftet werden?

Im Nachgang

Die Messung der Raumluftqualität sollte möglichst noch den ganzen Tag lang fortgesetzt werden.

Zum Abschluss der Messung wird die Taste "Esc" ca. 2 sek lang gedrückt. Die CO₂-Anzeige wechselt dann halbsekündlich mit "end". Noch einmal die Taste "Esc" 2 sek lang drücken, dann wird der Aufzeichnungsmodus verlassen. Das Messgerät kann dann vom Stromnetz getrennt werden.

Auslesen der Daten Das Auslesen der Daten aus dem CDL 210 von Wöhler funktioniert wie folgt: Messgerät an die Stromversorgung anschließen. Messgerät mit dem Datenkabel an einen USB-Port des Computers anschließen. Software starten. Links unten im Programmfenster auf "Daten auslesen" klicken. Die Messwerte werden ausgelesen und im Hauptfenster des Programms als Diagramm angezeigt. Auf Reiter Datei > Export klicken, Speicherort auswählen und Dateinamen angeben. Auf "Speichern" klicken. Die Daten werden dann als CSV-Datei gespeichert. Diese kann mit einem Tabellenkalkulationsprogramm wie z.B. Open Office Calc geöffnet werden, dabei ist unter den Importeinstellungen die Trennoption "Semikolon" auszuwählen. Danach können die Daten im Tabellenkalkulationsprogramm weiter bearbeitet werden. Nach dem Auslesen wird die ESC-Taste am Messgerät erneut für ca. 2 sek. gedrückt, dann blinkt die Anzeige nicht mehr und eine neue Messung kann begonnen werden. Achtung: Dabei auch den Messrhythmus kontrollieren! Siehe auch Hinweise für das Klimadetektive-Projekt No.5 .

Das nachfolgende Diagramm zeigt die CO₂-Konzentration im Chemieraum einer der Klimadetektive-Pilotschulen im Verlauf einer Woche. Am Messgerät war ein Messrhythmus von 5 min eingestellt, damit reicht der Datenspeicher für eine Messperiode von ca. 2 Wochen.

Es zeigt sich, dass jeden Tag Konzentrationen von weit über 1.500 ppm erreicht werden, was als nicht akzeptabel angesehen werden muss (siehe unten). Am Wochenende schafft es die Lüftung hingegen, die CO₂-Konzentration fast auf das natürliche Maß zu reduzieren (die Außenluft hat ca. 400 ppm CO₂).

Richtwerte für ein gutes Raumklima

• Raumtemperatur: 20°C (akzeptabler Bereich: 19-21°C)
• relative Luftfeuchte: 40-70%
• CO₂-Konzentration: 400-500 ppm: sehr gut • bis 800 ppm: gut • bis 1.000 ppm: normal • bis 1.500 ppm: mäßig • über 1.500 ppm: nicht akzeptabel

Erfahrungen und Ergebnisse

Die Aktion wurde im Schuljahr 2012/13 im Rahmen des Projekts "Klimadetektive in der Schule" ausgiebig getestet. Sie ist in hohem Maße dazu geeignet, SchülerInnen und LehrerInnen für ein gesundes Raumklima und effiziente Lüftungstechniken zu sensibilisieren.

Die Aktion eignet sich für alle Altersstufen, wobei wir in der Grundschule stärker auf die bildhafte Wirkung des Nebels setzen - und mit älteren SchülerInnen hingegen auch die CO₂-Messkurven auswerten.

In den meistem untersuchten Räumen herrschte schlechte Luft; CO₂-Konzentrationen von 3-4.000 ppm sind keine Seltenheit. Hier muss also mehr bzw. besser gelüftet werden. Das kostet Heizenergie. Da aber gleichzeitig noch imme viele Schulen überheizt sind, kann auf der anderen Seite auch erheblich Heizenergie eingespart werden.

Spezielle Tipps

Damit es nicht bei einem einmaligen Aha-Effekt bleibt, sollte mit der Schule ein Lüftungsregiem vereinbart werden. Also: Wer lüftet wann, wie und wie lange? Und wie werden alle Beteiligten informiert.

Im Rahmen des Projekts "Klimadetektive in der Schule" haben wir das bei Bedarf in den Klimaschutzplan der Schule aufgenommen.

Literatur und Kontakte

Eine Anleitung zur Untersuchung der schulischen Energiewirtschaft enthält die Broschüre Klimadetektive in der Schule (Tilman Langner / Umweltbüro Nord e. V., Stralsund 2009, ISBN: 978-3-00-028955-2).

Bitte nutzen Sie auch folgende Informationen auf diesem Server:

• Der Notstand: Dicke Luft im Klassenraum
• Wärmeverluste des Comenius-Gymnasium Düsseldorf
• Profitipps zum Energiesparen in Schulen
• Finanzielle Instrumente zum sparsamen Umgang mit Ressourcen
• Hintergrundinformationen Energie - Atmosphäre - Klima

 

zurück zur Hauptseite Energie          zurück zur Hauptseite Klimadetektive