U-CUBE

Die Gerhart Hauptmann Schule in Griesheim bei Darmstadt hat basierend auf mehreren "Jugend-Forscht"-Arbeiten ein von der Industrie und den Hochschulen völlig vernachlässigtes Forschungsfeld identifiziert und in Kooperation mit etlichen Universitäten das U-CUBE Forschungszentrum für Energie-Effizienz und thermische Behaglichkeit initiiert. Dadurch können erstmalig völlig neue pädagogische Wege gegangen werden, indem Schüler der GHS, aber auch anderer Schulen gemeinsam mit Studenten etlicher europäischer Hochschulen forschen. Für die Schüler geht es in erster Linie um Jugend-Forscht-Arbeiten, für die Studenten um Praktika, Bachelor-, Master- und Doktorarbeiten. Neben der pädagogischen Innovation des Verschmelzens von Universität und Schule hat U-CUBE eine innovative Forschungsseite: Hier werden zunächst für die Dauer von 5 Jahren zwölf Kuben aus verschiedenen Baumaterialien von 3x3x3m Größe mit verschiedenen Heizungssystemen ausgestattet (Fußbodenheizung, Wandheizung, Deckenheizung, Konvektor, ...). Dies geschieht in einem Gitter aus 80 Wetterstationen, die eine präzise Kalibrierung des Mikroklimas erlauben. Das Design der Experimente wird Antworten auf wichtige Fragen liefern, die sich mit der Einstellung und Regelung des thermischen Komforts in den Kuben beschäftigen und die Wechselwirkung der Heizungsart (Strahlungsanteil, ...) mit der Entwicklung der Energie-Effizienz in einem nicht-statischen Realversuch zeigen.

U-CUBE wird die Forschungsergebnisse über die Webpage (www.u-cube.org) mit allen Interessierten teilen (open source). Das sind unsere primären Forschungsziele:

• Definition eines kontrollierten Wärmeaustausch-Systems (Diffusion) zwischen der Innenseite der Kuben und dem kalibrierten Mikroklima
• Mit Hilfe der Definition von thermischem Komfort nach DIN7730 werden wir Möglichkeiten der Komfort-Regelung von Heizungssystemen entwickeln, die Heizungsvergleiche unter nicht-stationären Aussenbedingungen ermöglichen
• Wir werden ein Verfahren entwickeln, mit dem wir über einen Zeitraum von 5 Jahren kontinuierlich 4D-Wetterdaten auf dem Messgelände erfassen, darstellen und auswerten
• Wenn die Methodik entwickelt ist, nutzen wir Feldversuche auf unserem Messgelände um die Energie zu messen, die von den Messkuben benötigt wird, um einen bestimmten Komfort aufrechtzuerhalten
• statistische Auswertung und Analyse der gemessenen Daten
• physikalische Modellbildung mit dem Ziel, die Performance durch einen Ueff-Wert realitätsnah zu beschreiben

Jeder Mensch wohnt in einem Haus und in Deutschland verfügen die meisten Räume in Häusern über Heizungen. Die Wärmeabgabe des Heizungssystems an den Raum erfüllt zur Zeit höchstens zufällig die Komfortbedürfnisse der Bewohner und die Wechselwirkung der Gebäudehülle mit dem Heizungssystem ist meist unbekannt. Darüberhinaus gibt es physikalisch unsinnige gesetzliche Vorschriften zur Energieeinsparung. Durch die Unterstützung von U-CUBE können erstmals unabhängig von bestimmten Lobbies wichtige Untersuchungen durchgeführt werden, die Einfluss auf zukünftige politische Entscheidungen zur Energieeinsparung haben können und die dichter an der Realität und dichter an den Bedürfnissen der Bevölkerung sind. U-CUBE ist ein Schulprojekt und Crowdfunding ist die einzige Möglichkeit, diese Forschungen durchzuführen ohne sich zu sehr in die Abhängigkeit bestimmter Industriezweige zu begeben, wie dies im Rahmen der Drittmittelforschung leider bei Universitäten oft der Fall ist.
Jeder, der das Gefühl hat, das die Heizung zu Hause, im Büro oder im Kaufhaus, Schule, Uni, Wartezimmer, .... nicht wirklich seinen thermischen Wohlfühlbereich abbildet, sollte sehr an den Ergebnissen von U-CUBE interessiert sein und kann uns hoffentlich unterstützen.

Wir werden das Geld für das Klimakalibrierungs-Netzwerk benutzen. Das sind 20 Masten aus Stahl, die 5 Meter lang sind und mit Schraubfundamenten im Boden verankert werden. Jeder Mast trägt 4 Wetterstationen (jeweils Windrichtung, Windgeschwindigkeit, Lufttemperatur, Luftdruck, Luftfeuchtigkeit), 3 Kalibrierungskuben (Kubus mit pwm-Leistungsregelung), Regensensor, Psychrometer und Netzteile, Controller, Wifi, ... Materialkosten pro Mast sind ca. 2000,- Euro