Parametrierung einer Klimaanlage

[wkrug]

Hallo,

ich möchte zusammen mit einem Kollegen aus Thailand eine verdunstungs Klimaanlage für ein normales Wohnhaus bauen.

Er übernimmt den Hardwarepart, ich soll die Software für die Steuerung schreiben.

Die Anlage wird 2 Lüfter bekommen, die jewils in 3 Stufen schaltbar sind.
Dazu kommt eine Spray Bank, die in den erzeugten Luftstrom Wasser einnebelt. Diese Spraybank besteht aus 3 Sprayleisten mit unterschiedlicher Sprühleistung.
Dieser Sprühnebel soll dann auf einen Wärmetauscher treffen, der die im Haus befindlichen Klima Wärmetauscher mit der dann gekühlten Flüssigkeit versorgt.
Verdichter und Verdampfer sind in dem System nicht vorgesehen.


Geplant ist ein Temperatursensor für die Aussentemperatur, Einer für den Kühlkreis Vorlauf und Einer für den Kühlkreis Rücklauf.

In einer ersten Version möchten wir die Anlage in einem rein manuellen Betrieb laufen lassen und dabei alle gesammelten Messwerte mitloggen.
Ich hoffe, das man dan nach 3 bis 4 Wochen schon brauchbare Einstellwerte ableiten kann.

Soviel mal zur Hardware.
Nun meine Fragen:
Welche Sensor Messwerte wären für die Ermittlung der Leistungsstufen der Motoren sinnvoll?
Wie würdet ihr an die Parametrierung herangehen?
Welche Messwerte wären für eine zum Luftdurchsatz passenden Sprayer Stufe notwendig? - Der Wärmetauscher soll ja nicht absaufen und auch Wasser kostet Geld. Zudem sollen die Lüfter nicht auf einer unnötig hohen Stufe laufen.

Ich hab mir da schon ein Konzept überlegt, ich möchte aber euere Gedankengänge nicht in eine Falsche Richtung leiten.
Eventuell kommt hier auch was, an das ich nicht gedacht habe.
Wenn Ihr das wünscht werd ich meine Überlegungen natürlich auch posten.

[Besserwessi]

Als Sensoren wird man sicher die Temperaturen, die Feuchtigkeit und wohl auch den Wasserstand und ggf. auch was für den Ablauf an Wasser brauchen. Für die Einstellung wäre ggf. auch ein Sensor für den Luftstrom, bzw. die Luftgeschwindigkeit sinnvoll, damit man weiss wieviel Luft tatsächlich strömt - später im Betrieb braucht man dass eher weniger. Ähnlich ist es mit einem Durchflusssensor für den Kühlkreislauf ins Haus.

In Thailand kann ich mit eine Klimaanlage über Verdunstung schwer vorstellen. Ich befürchte da ist es einfach zu feucht. Ich war mal eine Zeit in einer trockenen Gegend (New Mexiko, USA) da waren Klimaanlagen über Verdunstung verbreitet, aber da ist auch sehr trocken, d.h. oft unter 10% rel. Luftfeuchte. Der Taupunkt lag entsprechend auch im Sommer oft unter 0° C. Wenn man nicht unter etwa 50% rel. Luftfeuchte ist, wird es mit der Verdunstung schwierig.

Niedriger als den Taupunkt kommt man mit Verdunstung prinzipiell nicht, und es gibt schon vorher einiges an Verlusten. Man wird dann ggf. nicht um einen extra Luft/Luft Wärmetaucher um die Angesaugte Luft schon mal etwas vorzukühlen mit der feuchten, kühlen Luft aus dem Sprühnebel.

Zum Parametirsieren würde ich erstmal eine rechnerisches Modell machen. Das braucht man für einen guten Entwurf ohnehin. Dann halt erstmal einen Handbetrieb und dabei Werte der Sensoren mitschreiben. Eventuell auch schon eine einfache Regelung, vor allem falls es die anlage auch nachts Nurchlaufen soll. Damit kann man dann die noch fehlenden Parameter (z.B. Leistung der Wärmetauscher) des Modells anpassen.

[wkrug]

Wenn man nicht unter etwa 50% rel. Luftfeuchte ist, wird es mit der Verdunstung schwierig.
So was in der Richtung hab ich schon fast befürchtet.
Eventuell könnte man noch einen Feuchtesensor wie den SHT15 in den Zuluftstrom mit reinbasteln, der dann in die Regelung noch mit eingeht.

Die Messung des Luft Volumenstromes stell ich mir dagegen ziemlich schwierig vor.
Das dürfte mit einem Windrad oder einem Staudrucksensor gehen.
Ich denk aber, das das auch durch die händische Ermittlung der Werte überflüssig sein könnte. Denn beide Lösungen gefallen mir nicht besonders.

Mein Hardwaremann in Thailand kennt sich mit Klimaanlagen ziemlich gut aus, ich denk mal, das der schon weiß, was er da tut.
Er hat aber halt eben nur fertige Anlagen in Betrieb genommen und Eingestellt, aber halt noch Keine selber Parametriert.

[Besserwessi]

Für die Messung der Luftgeschwindigkeit gibt es fertige Messgeräte. Die Messverfahren sind Flügelrad, Ultraschall, Staudruck oder über die Wärmeableitung (heißer Draht). Das ist im einfachen Fall einfach ein NTC/PTC der sich selber erhitzt und über den dann die Temperatur gemessen wird. Eigenbau hilft aber auch nur bedingt, denn es fehlt da Kalibrierung.

[s.o.]

Also, meine Überlegungen, mögen jetzt nen bissel Arg Uni und in Richtung regelungstechnik gehen. Wenn ich einen Fehler mache, das sehr warscheinlich ist, dann korrigiert mich bitte. Aber erstmal ich finde das Projekt echt spannend, es wäre toll, wenn ihr das dann dokumentieren könntet und auch veröffentlichen.
Also, als erstes sollte man die Physik bemühen, bzw. bei Wikipedia recherchieren. http://de.wikipedia.org/wiki/Verdunstung
Leider findet man hier keine richtige Gleichung...
http://de.wikipedia.org/wiki/Verdunstungsk%C3%BChlung
Die scheinen das ja anders zu lösen...

Erstmal möchte ich das ganze Hardwaretechnisch durchdenken. D.h. was ist der ideale Kühlluft:
1. Möglichst gerine Luftfeuchtigkeit
2. Möglichst geringe Eingangstemperatur.
Schaut man sich das Diagramm zur Verdunstung an, sieht man, dass die mögliche Aufnahme des Wassers eine E-Funktion ist. D.h. man sollte die Eingangsluft vorwärmen. dass diese möglichst viel Wasser aufnehmen kann. Dort lege ich jetzt die Annahme zugrunde, dass der die Verdunstungswärme die vom Wasser aufgenommen wird konstant ist.
Irgendwie widerspricht das jetzt schon meinem Verstand, hat jemand ein Gegenbeispiel... Anmerkung beim 2. Durchlesen: Da muss doch ein Denkfehler liegen. Weis jemand in wie weit die Luftfeuchtigkeit Ausschlag über die erzeugbare dT hat?

Zum regelungstechnischen:
Wasser: Von was ist die Wasseraufnahme abhängig? Ich nehme mal an, dass der Wasserverbrauch von folgenden Faktoren abhängig ist: Oberfläche (linear), dT (Delta Temperatur - annahme: Proportinal zu dT), und Lüftergeschwindigkeit. Es ist aber nicht der Sinn, das ganze anhand des Wasserverbrauchs zu regeln, sondern will man ja möglichst die Temperatur im Inneren Kontant halten.
Dazu würde ich erstmal ein Modell meines Raumes aufstellen: Ich habe eine relativ große Wärekapazität, d.h. ich brauche einen hohen D-Anteil (der den Wasserverbauch steuert) Warscheinlich erlaubt der Linearanteil (P) des Regelers dann eine Aussage über die Güte der Isolierung des Hauses... Auch sollte die Relegung aufgrund der Trägheit meine Abtastzeit nicht zu schnell wählen. In Abhängigkeit deiner Reglerausgabe würde ich nun den Wasserverbrauch steuern, d.h. warscheinlich über die Lüftergeschwindigkeit und das Wasser als Funktion der Lüftergeschwindigkeit.
Übrigens, bei Lüftern gibts Feedbackhallsensoren, d.h. du kannst diese Warscheinlich auch regeln.
Dann würde ich den Lüfter in maximaler Kühlung betreiben und die Impulsantwort des Raumes bestimmen, daraus lässt sich dann hoffentlich was über die Reglerfunktion sagen (und nicht wie ich gesagt habe mutmasen)

Fragen an dich: Nenn uns Wintermenschen doch mal bitte die Temperaturen in Thailand und die dazugehörigen Luftfeuchtigkeiten. Wie siehts dort mit Sonnenstunden aus (Vorwärmer für die Klimaanalge um die Luftfeuchtigkeit )
Ich denke ohne entsprechende Vesuche, wird das ganze ziemlich viel Mutmassen. Ich denke, hier ist erstmal aufwendiges Diagrammerstellen angesagt.
Exemplarisch würde ich mal folgende DIagramme aufstellen:
dT über Luftfeuchte(relativ)
dT über Luftgeschwindigkeit
dT über Eingangstemperatur
dT über Wasserzugabe(absolut in Litern 0-"tropf runter")
Anmerkung: Unter dT verstehe ich die Differenz der Eingangstemperatur des Kühlmediums und der Ausgangstemperatur des zu kühlenden Mediums.

Wenn du uns die entsprechenden Diagramme aufstellst, lassen sich sicher ein paar aussagen machen.
Ich denke am Anfang wird es der Einfachheit zum Probieren erstmal mehr sinn machen, dT zu regeln. Später kann mann ja dT in Abhängigkeit der Raumtemperatur noch weiter regeln.

[wkrug]

@s.o.
Mit ein paar Diagrammen kann ich dienen.
Eine Info über das Klima hab ich hier gefunden.
http://www.erlebe-thailand.de/Klima_Thailand.htm

Im Anhang hat mir mein Projektpartner mal eine geloggte Temperatur über 21 Stunden aufgezeichnet.
Ich versteh auch, warum er eine Klimaanlage haben will !

Er lebt übrigend in der Provinz Phetchabun.

Ich bin im Prinzip auf die gleichen Überlegungen gekommen.
1. Die Aufnahmefähigkeit der Luft ist abhängig von der Temperatur.
Ich meine aber, die Luft vorzuwärmen wäre kontraproduktiv, weil ja auch diese überschüssige Wärme wieder durch die Verdunstungskälte rausgekühlt werden müsste.
2. Die aufgenommene Wassermenge ist zusätzlich abhängig vom Luftstrom.
3. Eine Regelung über Isolierwerte des Hauses wird, meiner Meinung nach, nicht funktionieren, da im Haus mehrere Wärmetauscher sind, die je nach bedarf zu oder abgeschaltet werden können.

Eine bessere Wirkung hätte natürlich eine Verdichter / Verdampfer Kombination, allerdings frisst die sehr viel Energie.

Mein Kollege erhofft, aufgrund seiner Erfahrung, das eine maximale Temperaturabsenkung von 6...8°C möglich ist.

Mein Ansatz ist, die benötigte Leistungsstufe über die Aussentemperatur und die Rücklauftemperatur nachzuführen.
Da es nur 3 Leistungsstufen gibt dürfte das schon möglich sein.

Bei der Wasserzugabe wird das schon schwieriger. Mein Gedankengang war, diese von der Aussentemperatur und der eingeschalteten Lüfter Leistungsstufe abhängig zu machen.
Nach den oben genannten Ausführungen von Euch, seh ich aber kommen, das als dritte Komponente noch die Luftfeuchtigkeit der angesaugten Luft eine wesentliche Rolle spielt.

Eine große Frage ist, wann kühlt diese Luft am Besten?
Bei sehr guter Sättigung 80...90% Luftfeuchtigkeit.
Wenn die Luft gesättigt ist also 100% Luftfeuchtigkeit.
Oder wenn die Luft schon übersättigt ist ( Tröpfchenbildung ) .

Übersättigung wär nicht unbedingt ein Problem, weil das überschüssige Wasser aufgefangen und wieder in einen Tank hochgepumpt wird.

[s.o.]

Hust... Also 15 Grad halte ich bei den Temperaturen und Luftfeuchtigkeiten für sehr optimistisch... Wie siehts eigentlich mit Grundwasser aus, was für eine Temperatur hat das? Sicher keine kühlen 8 Grad wie bei uns... oder?
Also, gut mal Bankok bei Wetter-online angeschaut. Da habt ihr echt ein Problem, je später der Tag wird, desto höher wird die Luftfeuchtigkeit. Also gerade Falsch herum, denn um die Mittagszeit brauchst du die meiste Kühlleistung.
Ich denke, momentan stellt sich in dieser Sache nicht die Frage der Regelung, sondern die Frage der Machbarkeit (sorry, ist aber so).
Gebe doch mal bitte die entsprechenden Diagramme in Auftrag. Bitte beachten, es darf nur ein parameter verändert werden, die anderen müssen mögichst konstant bleiben.
Auch mal bitte das mit dem Vorwärmen testen...

[wkrug]

Also 15 Grad halte ich bei den Temperaturen und Luftfeuchtigkeiten für sehr optimistisch
Das sehen wir auch so, das ist Wunschdenken.
Mein Kollege meint aber 6° sollten mindestens möglich sein.

Das mit dem Vorwärmen könnte man noch testen.

Ich hab ja oben schon geschrieben, das eine erste Softwareversion schon mal eine manuelle Steuerung mit Datenlogfunktion haben wird.
Damit sollten sich dann schon mal die Kühlleistung und ein paar Regelparameter ableiten lassen.

Als Speichermedium ist da ne 1GB SD Karte vorgesehen, da sollten sich schon mal ein paar Tage aufzeichnen lassen.

Als Meßintervall hab ich so an 10min gedacht. Ich denk mal mehr wäre nicht sinnvoll.

Als Anzeigesoftware hab ich Logview ( http://www.logview.info ) vorgesehen. Da werd ich das Open Format nutzen um die Daten dort reinzukriegen.

[s.o.]

Ich würde ganz gerne noch die Übergangswiderstände betrachten: Also zum einen Verdunstes-Wasser und dann Kühlmedium Haus. Beides sollte möglichst klein sein, sprich du brauchst eine große Oberfläche um mit möglichst wenig dT möglichst viel Wärme übertragen zu können. Wärmepumpen-Heizungen nutzten dies Prinzip.
Habt ihr schon Testergebnisse?

Lass uns das ganze mal Überschlagen: Wasser hat eine Wärmekapazität von 4,1 KJ pro KG, bzw. pro Liter. Das klingt schon mal gut. Nun wäre interessant wieviel Oberfläche dein Haus hat, und wie gut das Isoliert ist. Wenn das Leichtbauweise ist, wie ich sie aus Bali kenne, und es überall zieht, dann nehmen wir pessimistisch mal an, dass 1kg Luft von drausen pro Minute eindringen. (Entspricht etwa 800 Liter Luft). 1kg Luft hat eine Wärmekapazität von 1KJ pro Kelvin, Bei einem dT Ausenluft-Innenluft von 30 Grad, musst du also pro Minute 30KJ abtransportieren. Nehmen wir mal ein 10 Grad der Einfachheit für deine Wassertemperatur an, hast du ein dT von Wasser-Raum von 5 Grad. (15 Grad innentemperatur) D.h. bei idealer Übertragung (was nie eintritt) brauchst du 30KJ/(5Grad*4.1KJ/K) ca. 1.5 Liter Wasser. Gehen wir mal pessimistisch von 2 Litern aus.
Fazit: Klingt realisitisch.
Betrachtet man aber das dT Außenluft-Kühlmedium hat man 45 Grad Ausentemperatur zu 10 Grad Wassertemperatur stehen, hat man ein dT von 35 Grad. Das ist ordentlich.Nehmen wir wieder an, dass deine Leitungsrohre und zum Wasser keine Übergangswiderstände hast.
2 Liter*35 Grad*4.1kJoule/Kelvin*kg= 287 kJ pro Minute abzutransportieren. Schauen wir bei Wikipedia die Verdampfungsentalphie an, steht dort 2256 kJ/Kg. Hört sich schonmal gut an. d.h. du brauchst 0.1 Liter Wasser pro Minute. Nehmen wir an, dass ihr die Klimaanlage 10 Stunden betreibt, macht das 10(h)*60(minute->Stunde)*0.1=60 Liter Wasser. Vertretbar.
Also, hört sich doch machbar an.
Jetzt mǘsst ihr noch überlegen, wie groß ihr das gestalten müsst, um die entsprechende Menge (0.1 Litter pro Minute ist doch nicht wenig) loszuwerden. Da kann ich euch leider nicht rechnerisch unterstützen, da ich keine Ahnung davon habe, bzw. die entsprechenden Gleichungen fehlen...

[wkrug]

Das hört sich doch schon mal alles sehr gut an.

Das Haus meines Kollegen ist doppelwandig ( 2x12cm Aussenwand ) ausgeführt und hat eine begrünte Dachfläche.
Rein von der Klimatechnischen Seite her dürfte das schon nicht mal schlecht sein.
Wie dicht die Fenster und die Türen da sind kann ich nicht sagen.
Mein Kollege verfolgt aber auch diesen Threat hier.
Wenn ich was Neues weiß werd ich das hier posten.

Testergebnisse haben wir noch keine, die Bauteile für die Steuerung sind noch auf dem Weg nach Thailand.

Ich schreib hier an einer 2ten Version der Steuerung schon mal die Software dafür.

Das Haus selber ist bis jetzt rohbaufertig, ich denk mal in ein paar Monaten wird es bezugsfertig sein und dann soll natürlich auch die Klimaanlage schon funktionieren.

[oberallgeier]

... Luft Volumenstromes ... Windrad oder einem Staudrucksensor ... händische Ermittlung ...Staudrucksensor in einer Klimaanlage im tropisch-monsunalen Gebiet . . . das würde ich auch nicht machen. Einmal messen - und diese Werte dann mit den Motoren korrelieren, evtl. durch Lufttemperatur und Luftdruck korrigieren.


... Hardwaremann in Thailand kennt sich mit Klimaanlagen ziemlich gut aus ...Dann dürfte er sicher auch Daumen-/Erfahrungswerte zum Verhältnis Anlagengröße zu Hausgröße kennen. Das ist sicher sehr wertvoll. Ich stelle mir die Auslegung sehr schwierig vor. Im Winter (angelesenes Wissen) ermöglicht der trockene Nordostmonsun einen höheren Kühlungseffekt als der sommerliche Südwestmonsung, auch in der von Dir angesprochenen Provinz Phetchabun, das sicher nicht nur Wasserscheide sondern auch Wetterscheide sein dürfte.

Meine sehr bescheidene Erfahrung betrifft Kühlungen für Getriebe in offen stehenden Anlagen im Süden. Da kommt neben Luft und so auch noch die brutale Sonneneinstrahlung dazu (Anm.: Aufbau und Inbetriebnahme der Anlagen nachts, damit man einigermassen überleben kann).

Die Luft vorzuwärmen wegen der besseren Wasseraufnahmefähigkeit ist Kappes - wie Du ja schon bemerkt hast. Praktisch ist sicher, wenn Du Dir mal ein h-x-Diagramm (Feuchtegehalt der Luft) vornimmst. Das gibt es sicher auch irgendwie mit dazupassenden Erklärungen.

Jedenfalls viel Erfolg

[Besserwessi]

Als Untergenze für die Temperatur hat man den Taupunkt. Bei dem eher feuchten Klima wird das in etwa bei der Nachttemperatur liegen, bsesonders am Nachmittag auch eher darüber.
An die Grenze Taupunkt kommt man auch nur heran, wenn man die Luft schon vorweg kühlt, im Gegenstrom mit der Feuchten Luft die weggeht.

Mal eine kleine Überschlagsrechnung:

Die Verdunstungswärme liegt bei etwa 0,6 kWh / Liter Wasser. Wenn man z.B. 2 kW an Kälteleistung braucht muss man dafür mindestens gut 3 L pro Stunde verdunsten, wegen der Verluste wohl einiges mehr, eher das doppelte. Aufnehmen kann die Luft von der Größenordnung 5-10 mBar an Wasserdampf aufnehmen, das sind nur rund 5- 10 g/m³. Der Luftstrom sollte also schon bei rund 500-1000 m³/h liegen.
1000 m³ an Luft haben aber schon eine Wärmekapazität von 1/3 kWh.
Das würde also nur reichen um die Luft um 6 Grad abzukühlen, und das ohne einen externen Nutzen.

Wenn es relativ feucht ist, verliert man viel der Verdunstungskälte einfach mit der umgewälzten Luft. Je niedriger die Ziel Temperatur, desto schlimmer wird das, weil die Luft dann immer weniger Wasser aufnehmen kann. Dem könnte man etwas mit einem Wärmetauscher entgegenwirken, der die zuströmende Luft abkühlt und dazu die feuchte Luft nutzt.

Die Regelung wird vermutlich so laufen, das man bei zu hoher Luftfeuchte (z.B. über 80%) die anlage ganz pausieren läßt, weil es sich da garnicht lohnt. Sonst läuft der Lüfter je nach benötigter Kälteleistung. Wenn die Temperatur relativ nahe an den Taupunkt (z.B. Hälfte zwischen taupunkt und Lufttemperatur) kommt, dann lohnt es sich ggf. den Lüfter zu reduzieren - kälter ist dann wirtschaftlich nicht mehr drin.


Als Alternative zur Kühlung per Verdunstung hat man die Möglichkeit Nachts / morgens viel zu Lüften um die Kälte für den Tag zu speichern. Falles nachts Nebel gibt muss man nur sehen, dass man damit nicht zu viel Feuchtigkeit rein bekommt. Alternativ auch einfach Wasser abkühlen und als Speicher nutzen. Das wäre eventuell einfacher und wartungsärmer als die Kühlung per Verdunstung. Die erreichbare Temperatur ist etwa die gleiche.

[alexander_ro]

Nur mal so eine Idee da ich nicht weiß wie die Verhältnisse in Thailand sind. Ich vermute aber mal sehr ähnlich. Luft zu entfeuchten ist nicht wirklich ein Problem. Die Bodentemperatur ist normal sehr konstant und deutlich niedriger als die Lufttemperatur. Wenn Du die Luft bevor Du sie zum Verdunstungskühler leitest durch Leitungen im Boden ansaugst wird sie einen Großteil der feuchtigkeit verlieren und die Wirkung des Verdunstungskühler deutlich besser werden. Ideal wäre es natürlich das in der nähe von Grundwasser zu tun (kühlt noch besser). Evtl. ist es sogar möglich das Haus dann nur so zu kühlen.

Alexander

[wkrug]

Mein Kollege in Thailand verfolgt natürlich die Diskussion hier mit und hat mir folgende Antworten geschickt

Meine "Kältemaschine" im Wohnzimmer verbraucht am Tag 10l und generiert einen Temperaturunterschied von 5 Grad zur Außentemperatur.
...
Mit einem Hochleistungsventilator (200W) und einem nassen Stück Nylon habe ich bei Versuchen bis zu 12 Grad Temperaturunterschied erreicht. Dabei war das nur ein "Open-Air"-Versuch, ohne Wirbelkammer und Kanalisierung.
Die beiden geplanten Ventilatoren fördern im Parallelbetrieb auf Drehzahlstufe III eine Luftmenge von 24.000 m3/h.
Bei einem Luft-Wasserverhältnis von 12:1 entspräche die durchgesetzte Wassermenge 2.000l/h.


Kühlung des Wärmetauschers mir Grundwasser...

....Pumpe einen Motor mit 1,5 bis 2PS haben müßte. Die Rückführung in den Boden ist ebenfalls äußerst schwierig, weil es 100% Lehmboden ist, und das Wasser an den Fußpunkt der Entnahme (20m tief) zurückgeführt werden müßte, um nicht sinnlos im Boden zu versickern.

@alexander_ro
Geplant ist zur Zeit die Klimaanlage auf das Dach des Hauses zu bauen.
Luftansaugung über den Boden dürfte also lange Kanäle erfordern.

[Besserwessi]

Der Lüfter scheint ja schon mal groß genug zu sein. Wenn auch ohne extra Wärmetauscher schon eine Abkühlung von 12 Grad erreicht wird, spricht das auch dafür, dass es nicht allzu feucht ist.

Das Verhältnis Luft/Wasser wird aber größer als 12:1 (hier wohl 12m³/L, was etwa 12 kg Luft / 1 kg Wasser entspricht). Auch wenn es warm und ursprünglich trocken ist, wird die Luft nur in Größenordnung 10 g/m³ aufnehmen. Das Verhältnis geht also mehr in Richtung 100:1. Sonst wäre der Wasserbedarf auch etwas sehr hoch.
Da warme Luft mehr Wasser aufnehmen kann - sollte die Zieltemperatur relativ hoch sein. Auf weniger als etwa 20 Grad zu kühlen wird schwer sein - das geht dann auch bei rel. trockener Luft nur mit extra Luft-Luft Wärmetauscher. Je nach Wetter können ja auch schon 30 Grad ein Gewinn sein.

Interessant wären die Randbedingungen in Thailand, dann wenn man die Klimaanlage wirklich braucht.

[alexander_ro]

Aso ich dachte Ihr Kühlt unten also nicht auf dem Dach. Kühlen ist aber generell ungünstig auf dem Dach die wärmste stelle am Haus. Da mußt Du alles gut isolieren sonst bleibt nichts übrig von den 12 Grad.

Noch so eine nur mal so Idee: wenn Ihr schon auf dem Dach seid warum kühlt ihr dann nicht mit Sonnenenergie? Ich denke die gibt in Thailand reichlich da muss man dann nicht auf das letzte bisschen Wirkungsgrad achten und erreicht auch sicher den größeren Temperaturunterschied. Ich kenne ja nicht die Strompreise dort aber 400 Watt für zwei Lüfter im Dauerbetrieb hier wäre wohl Sonnenenergie billiger.

[wkrug]

Durch die Klimaanlage wird ein Kühlmedium abgekühlt, das dann wieder auf Wärmetauscher in den einzelnen Zimmern verteilt wird.
Dadurch kann man auch nie genau sagen wie viel Kühlleistung nun abgefordert wird.
Der Hintergedanke dabei ist, die Raumluft nicht zusätzlich zu befeuchten, weil man sich damit sehr schnell Schimmelbildung einhandelt.

Das Kühlaggregat wird aus nicht rostenden Teilen wie Kunststoff und Edelstahl gebaut, damit das Teil nicht innerhalb kürzester Zeit vergammelt.

[alexander_ro]

Da habt Ihr sicher recht. Ich glaube die meisten Anlagen verwenden einen Zwischenkreis mit Wasser um dann die Luft im Haus da zu kühlen wo es nötig ist.

Ich meinte aber was anderes. Man kann Warmwasserkolektoren recht einfach selber bauen und wer in Physik aufgepasst hat weiß vielleicht noch das man aus (in dem Fall Wasser) Wärme Kälte machen kann. Sozusagen Wärmepumpe im Rückwärtsgang.

Er hier war das:

Der schottische Geistliche Robert Stirling hat im Jahr 1816 für seine Wärmekraftmaschine ein Patent erhalten.

Hier gibts genaueres. http://de.wikipedia.org/wiki/Stirlingmotor.

Entgegen den Behauptungen kann man einen hier benötigten Niedertemperatur Sterling relativ leicht auch selber bauen. Einen als Antrieb und den zweiten als Kältemaschine. Welche Bautart man wählt kommt darauf an welche möglichkeiten man hat. Der kühlt dann unabhängig von der Luftfeuchtigkeit. Hat man dann noch übrige Wärmekapazität kann man auch nebenbei ein bisschen Strom machen. :-)

Alexander

[Besserwessi]

Wenn es nicht extrem trocken ist, muss man die Trennung mit einem 2. Luftstrom machen. Störend ist oft auch einfach der relativ hohe Taupunkt, nicht die Temperatur selber.

Mit der Verdunstung kann man so direkt aber keine Feuchtigkeit entfernen - da bräuchte man schon ein relativ kompliziertes System mit Adsorbern oder Salzen. Das geht dann auch besser per (Solar-) Wärme.

[alexander_ro]

Ich hatte es jetzt so verstanden das die Trennung dazu dient die Feuchtigkeit des Verdunstungskühlers nicht ins Haus zu bekommen. Also nicht um die Umgebungsluft zu entfeuchten.

Warum der Verdunstungskühler aber nicht einen Wasserkreislauf kühlen können soll ist mir unklar. Zumal der Wärme Übergang Luft/Wasser geringere Verluste hat. Der Kreislauf des Wassers darf nur nicht zu schnell sein.

Evtl. wäre es auch eine möglichkeit die Verdunstung der Sonne zu überlassen das spart den Strom für die Lüfter braucht aber einen größeren Wärmetauscher auf dem Dach. Dann spielt auch die Luftfeuchtigkeit keine so große Rolle mehr da die Temperatur in der Sonne weit über der Umgebungslufttemperatur liegt. Leicht zu bauen ist es auch. Eine Schiefeebene über die man einen dünnen Wasserfilm laufen lässt am unteren Rand der Schiefenenbene macht man eine Rinne die das nicht Verdampfte Wasser wieder auffängt und nach oben Pumpt (die Pumpe braucht sicher weniger Strom als die Lüfter). Die Wasserverluste durch die Verdunstung müßte man über ein Schwimmerventil automatisch wieder nachfüllen oder Regenwasser dazu Sammeln (wenns dazu genug regnet).

Unter der wenn nicht zu teuer möglichst aus Kupferblech gemachten Schiefeebene macht man eine Kupferrohrschlange durch die das zu Kühlende Wasser läuft. Damit man die Mühsam geschaffene Kälte nicht wieder verliert braucht man noch eine Wärmedämmung an der Unterseite der Schiefeebene. Ich würde das bevorzugen da es auf dauer sehr viel billiger kommt. Steuern brauchst Du auch nicht viel nur die Umwälzpumpe im Haus abhängig von der gewünschten Temperatur. Hm, also mir gefällt die Lösung. Einfach billig und hat wenig Teile die Kaputt gehen können.

[wkrug]

Ich hatte es jetzt so verstanden das die Trennung dazu dient die Feuchtigkeit des Verdunstungskühlers nicht ins Haus zu bekommen.
Ja so ist es.


Warum der Verdunstungskühler aber nicht einen Wasserkreislauf kühlen können soll ist mir unklar.
Genau das haben wir ja vor.
Dieses gekühlte Wasser soll dann die Wärmetauscher ( Kühler ) im Haus versorgen.
Wir wollen nur die befeuchtete Luft nicht direkt ins Haus leiten ( was ja auch möglich wäre ).

Den mechanischen Aufbau hat mein Kollege in Thailand schon so weit im Griff, denk ich mal.
Ich meine er weiss schon was er da tut.
Mein Problem ist, das ich eben die Faktoren die hier auf die Kühleistung einen Einfluss haben zu bestimmen und in eine Formel zu packen, die dann einen automatischen Betrieb der Anlage ermöglichen.

Auf jeden Fall bin ich schon mal überzeugt, das es machbar ist.

Durch die Antworten hier im Forum sind wir schon mal zur Überzeugung gekommen, das ein Luftfeuchtesensor in der Zugangsluft eine gute Idee wäre.

[alexander_ro]

Hat Dein Kollege das schon gebaut oder ist es noch in Planung?

Den Feuchtesensor wirst Du zum Steuern vermutlich nicht unbedingt brauchen. Er gäbe Dir aber die Möglichkeit eine Statistik in Abhängigkeit zu außen Klima zu machen. Das liefert Informationen darüber wo man später vielleicht noch Optimieren kann. Meiner Meinung nach müsstest Du die aber nicht nur die feuchte sondern auch die Temperatur messen.

Sonst würde ich sagen die Vor- und Rücklauftemperatur des Wasserkreises. Damit die Steuerung weiß in welcher Stufe die Lüfter laufen müssen. Liefert auch einen Überblick wie gut der Verdunstungskühler arbeitet. Um den Kühler zu Steuern brauchst Du nicht mehr. Die Umwälzung des Wasserkreises würd ich statisch machen nur Pumpe ein oder aus.

Wollt Ihr die Temperatur in den Räumen auch regeln oder reicht Kühlung ein oder aus?

[wkrug]

Hat Dein Kollege das schon gebaut oder ist es noch in Planung?
Er hat die Teile bereits beschafft, in wie weit der Bau schon fortgeschritten ist kann ich noch nicht sagen.


Wollt Ihr die Temperatur in den Räumen auch regeln oder reicht Kühlung ein oder aus?
Die Raumventialtoren sollen per Drehzahlsteller in der Geschwindigkeit einstellbar werden. Ansonstan ist keine weitere Regelung vorgesehen.


Sonst würde ich sagen die Vor- und Rücklauftemperatur des Wasserkreises. Damit die Steuerung weiß in welcher Stufe die Lüfter laufen müssen. Liefert auch einen Überblick wie gut der Verdunstungskühler arbeitet. Um den Kühler zu Steuern brauchst Du nicht mehr. Die Umwälzung des Wasserkreises würd ich statisch machen nur Pumpe ein oder aus.
Genau so war es vorgesehen. Mir gehts nur darum rauszukriegen welche Lüfterstufe ich für eine bestimmte Abkühlung ich brauche und welche Wassermenge ich dann zufügen muß.
Ich hätte als Regelparameter Die Zulufttemperatur und die Rücklauftemperatur des Kühlkreises herangezogen. Die Vorlauftemperatur kann man aber auch noch berücksichtigen.

[Besserwessi]

Mit der Feuchte und Temperatur der Zuluft, und der Temperatur der Abluft (etwa gleich Kühlwasser) lässt sich berechnen wieviel Wasser die Luft aufnehmen kann. Wie viel das dann tatsächlich wird, muss man wohl experimentell bestimmen. Danach kann man dann Wassermenge und Luftbedarf einstellen - wenn man die nötige Kühlleistung kennt. Wenn die Verdunsterfläche eher knapp ist, kann es auch passieren dass die erreichbare Temperatur mit mehr Luftstrom abnimmt. Das müsste man ggf. eher nachmessen so einfach wird das nicht berechenbar sein.

Bei der Wassermenge würde ich ggf. eine Regelung nach der Menge des Ablaufenden Wassers nehmen - das ist relativ einfach, und die Pegelmessung wird man für das Wiederverwenden des Wassers ohnehin gut gebrauchen können.

Für die Regelung selber sollte eine Temperatur des Kühlwassers ausreichen. Ohne Messung der zulauftemperatur ist es aber schwer die Leistung zu bestimmen - das wird man einfach brauchen, damit man auch einen Messwert (die Leistung) hat, nach dem man optimieren kann.

[alexander_ro]

Es wird nicht einfach sein ohne Details der Realisierung (der Maschine) zu kennen eine gute Regelung zu bauen. Ich weiß nicht was Du für Vorstellungen hast aber ich würde den Regler selbst die Werte festlegen lassen und nur Unter- und Obergrenzen festsetzen. Wenn Du die Eingangslufttemperatur und Eingangsluftfeuchtigkeit misst und um beurteilen zu können wie gut die Kühlung arbeitet die Vor- und Rücklauftemperatur hast Du alles was Du dazu brauchst. Nur eine kleinigkeit fehlt noch.

Die Führungsgröße Deiner Regelung. Welche Temperatur soll auf welchem Wert gehalten werden z.B. die Vorlauftemperatur oder die Raumtemperatur. Oder willst Du immer so Kühlen das der maximale Temperaturunterschied zwischen Vor- und Rücklauf erreicht wird.

[wkrug]

Mein Gedankengang war die Rücklauftemperatur als Hauptregelwert zu verwenden, denn die ist auch von der "Last" abhängig.
Kriegt man es hin, die konstant zu halten, geht in die Regelung auch eine Lastkomponente mit ein und die Raumtemperatur sollte auch einigermassen konstant werden.
Die Luft- und die Vorlauftemperatur wären dann die Stellschrauben, an denen man drehen kann.
Am Unterschied zwischen Vorlauf und Rücklauftemperatur, sollte sich die Abnahmelast ( Wärmetauscher in den Räumen ) erkennen lassen.
Mit diesen Werten möchte ich die benötigte Lüfterstufe ermitteln.
Ich dachte die einzelnen Werte über einer Art Punktesystem miteinander zu verrechnen.
Also Lufttemperatur-Rücklauftemperatur* ( fester Faktor ) + Vorlauftemperatur-Rücklauftemperatur* ( fester Faktor2 ).
Die Punkte die dabei zusammen komen bestimmen dann die Lüfterstufe.
0...999 wäre dann z.B. Stufe1, 1000...1999 wäre 2 und Werte über 2000 wäre dann Lüfterstufe 3.
Sollte die Luftfeuchtigkeit eine entscheidende Rolle bei der Leistungsermittlung haben, könnte man die problemlos in dieses Punktesystem einbinden.

Die Luftfeuchtigkeit, Aussentemperatur und die Lüfterstufe sollen in die Steuerung der Befeuchter eingehen.
Das wäre dann im Prinzip ein einfacher Steuerkreis ohne Regelschleife.

Mein Kollege sucht derzeit einen Schweisser, der Ihm die Edelstahlbleche für die Anlage zusammenbrät.

Ich bin super gespannt auf die Messergebnisse, die er mir liefert.
Aber das kann durchaus noch einige Monate dauern.
Wenn Ich Daten hab, werd ich die mal hier einstellen.

[alexander_ro]

Wegen des geringen Temperaturunterschieds (die 12 Grad aus eurem Test) werdet Ihr einen recht langsamen Wasserkreislauf brauchen oder einen sehr großen Wärmetauscher auf dem Dach. Dadurch wird vermutlich der Rücklauf keine gute Regelgröße sein weil er zu sehr Zeit verzögert ist.

Wisst Ihr vermutlich selber aber nochmal als Hinweis: Die Teile der Anlage auf dem Dach also Vor- und Rücklauf mit dem Wärmetauscher müssen entweder immer gut feucht sein oder vor der Sonne geschützt werden. Überall wo die Sonne auf trockene Stellen dieser Anlagenteile scheint wird geheizt und nicht gekühlt.

Ich weiß nicht ob es geht aber die Lüfter die im Haus für Kühlung sorgen wären eine gute Information für die Steuerung. Wenn ein Bewohner hier eine Stufe höher schaltet muß mehr gekühlt (oder anders herum) werden und die Steuerung könnte sofort reagieren. Ich denke die par Kabel durchs Haus zu legen würde sich schon lohnen.

[wkrug]

Wenn ein Bewohner hier eine Stufe höher schaltet muß mehr gekühlt (oder anders herum) werden und die Steuerung könnte sofort reagieren.
Ein guter Einwand, ich werd das mal mit meinem Kollegen besprechen.