Parametrierung einer Klimaanlage

[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.