Sbírka řešených úloh

Nízkoenergetický dům

Úloha číslo: 4294

Na celém světě se neustále zvyšuje zájem o stavbu domů s nízkou spotřebou energie. Snížení spotřeby energie umožní majitelům uspořit peníze a sníží množství skleníkových plynů v atmosféře. Architekti mohou používat simulaci, aby zjistili, jak použití různých stavebních prvků ovlivní spotřebu energie.

• Úvod

  Tato simulace ti umožní prozkoumat, jak různé barvy střechy ovlivňují spotřebu energie. Část slunečního záření dopadajícího na střechu se odrazí, zatímco jiná část je pohlcena a ohřívá dům.

  V simulaci dům spotřebovává energii jak pro vytápění, tak i pro chlazení, aby uvnitř byla příjemná teplota 23 °C, a to bez ohledu na venkovní teplotu.

  Postupuj podle následujících pokynů a dozvíš se, jak fungují jednotlivé ovladače simulace:

  1.   Kliknutím změníš barvu střechy.

  2.   Kliknutím změníš venkovní teplotu.

  3.   Kliknutím na tlačítko „Spustit“ si můžeš prohlédnout, co se stane se spotřebou energie. Výsledky se zobrazí v tabulce.

  4.   Kliknutím na křížek vedle řádku údaje v něm smažeš.

  Poznámka: Spotřeba energie se udává ve watthodinách. Jedna watthodina odpovídá příkonu jeden watt po dobu jedné hodiny.

• Otázka 1

  Vycházej z informací uvedených níže a proveď simulaci k získání potřebných údajů.

  V jedné oblasti s velmi teplým podnebím, kde venkovní teploty často dosahují více než 40 °C, se budou stavět domy. Požádali tě o pomoc při výběru nejvhodnější barvy střechy domů.

  Seřaď tyto tři barvy střechy domu od nejvyšší spotřebované energie sestupně, pokud bude ve velice horkém podnebí klimatizován na 23 °C.

  A  bílá

  B  červená

  C  černá

  V tabulce v simulaci níže ponech tři řádky s údaji, které podporují tvou odpověď.

• Řešení otázky 1

  Správná odpověď C, B, A

  Ponechané řádky musí zahrnovat ty, v nichž jsou všechny tři barvy a v nichž je venkovní teplota nastavená na 40 °C.

• Otázka 2

  Vycházej z informací uvedených níže a proveď simulaci k získání potřebných údajů.

  Jaký je rozdíl ve spotřebě energie domu s bílou střechou a domu s černou střechou, je-li venkovní teplota 10 °C?

  A  Při teplotě 10 °C dům s bílou střechou spotřebuje více energie než dům s černou střechou.

  B  Při teplotě 10 °C dům s bílou střechou spotřebuje méně energie než dům s černou střechou.

  V tabulce v simulaci níže ponech dva řádky s údaji, které podporují tvou odpověď.

  Vysvětli rozdíl ve spotřebě energie a popiš, co se děje se slunečním zářením při dopadu na tyto dvě střechy různých barev.

• Řešení otázky 2

  Správná odpověď A

  Ponechané řádky musí obsahovat výsledky simulace při venkovní teplotě 10 °C, jeden s vybranou bílou a druhý s vybranou černou střechou.

  V odpovědi by mělo být uvedeno či naznačeno, že sluneční záření je zdrojem energie nebo tepla a černá střecha absorbuje více slunečního záření než bílá střecha, což vede ve spotřebě energie potřebné k vytápění k rozdílu.

• Otázka 3

  Vycházej z informací uvedených níže a proveď simulaci k získání potřebných údajů.

  Jak se podle simulace liší spotřeba energie domu s červenou střechou od spotřeby domu s bílou střechou? Vyber správnou odpověď.

  A  Při teplotách 10 °C a nižších je spotřeba energie domu s červenou střechou vyšší než spotřeba domu s bílou střechou. Od 20 °C výše je spotřeba energie domu s červenou střechou vyšší než spotřeba domu s bílou střechou.

  B  Při teplotách 10 °C a nižších je spotřeba energie domu s červenou střechou vyšší než spotřeba domu s bílou střechou. Od 20 °C výše je spotřeba energie domu s červenou střechou nižší než spotřeba domu s bílou střechou.

  C  Při teplotách 10 °C a nižších je spotřeba energie domu s červenou střechou nižší než spotřeba domu s bílou střechou. Od 20 °C výše je spotřeba energie domu s červenou střechou vyšší než spotřeba domu s bílou střechou.

  D  Při teplotách 10 °C a nižších je spotřeba energie domu s červenou střechou nižší než spotřeba domu s bílou střechou. Od 20 °C výše je spotřeba energie domu s červenou střechou nižší než spotřeba domu s bílou střechou.

• Řešení otázky 3

  Správná odpověď C

• Otázka 4

  Vycházej z informací uvedených níže a proveď simulaci k získání potřebných údajů.

  Co lze na základě simulací pro celý rozsah teplot a všechny tři barvy střechy usuzovat o vztahu mezi venkovní teplotou a spotřebou energie?

  A  Pokud venkovní teplota vzrůstá, vzrůstá spotřeba energie.

  B  Pokud venkovní teplota klesá, vzrůstá spotřeba energie.

  C  Pokud rozdíl mezi venkovní a vnitřní teplotou vzrůstá, vzrůstá spotřeba energie.

  D  Pokud rozdíl mezi venkovní a vnitřní teplotou klesá, vzrůstá spotřeba energie.

• Řešení otázky 4

  Správná odpověď C

• Popis úlohy a sledované dovednosti

  Tématem úlohy je energetická spotřeba domu a její ovlivnění barvou střechy. Simulace umožňuje zkoumat účinek barvy střechy na množství energie potřebné pro vytápění nebo chlazení domu na vnitřní konstantní teplotu 23 °C. Lze nastavovat barvu střechy a venkovní teplotu. Po stisknutí tlačítka „Spustit“ se pro zvolenou barvu střechy a teplotu zobrazí vypočítaná spotřeba energie.

  Sledované dovednosti:

  Otázka 1: Vědecky interpretovat data a důkazy

  Otázka 2: Vědecky interpretovat data a důkazy, vysvětlovat jevy vědecky

  Otázka 3: Vědecky interpretovat data a důkazy

  Otázka 4: Vědecky interpretovat data a důkazy