Blog - gnuheidix

Motivation

Es handelt sich um eine eingeschossige Wohnung mit Fenstern zur Nord-, West- und Südseite. Bei kontinuierlich heißem Wetter ist es in der Regel nach mehr als einer Woche trotz geschickter Lüftungsstrategie und konsequenter Abschattung nicht mehr möglich, die Wärme in der Wohnung unter 26°C zu halten, ohne Einbußen bei CO₂- und Luftfeuchtigkeitsniveau hinnehmen zu müssen.

Nachts sinken die Außentemperaturen auf ein angenehmes Niveau, aber mangels hinreichender Luftzirkulation kühlen die Räume trotz vollständig geöffneter Fenster nur unzureichend ab. Darüberhinaus stellen sperrangelweit offene Fenster ein potentielles Sicherheitsproblem dar.

Basierend auf meinen Erfahrungen mit Kühlung in Computergehäusen habe ich die dort zur Anwendung kommenden Konzepte auf die gesamte Wohnung angewendet.

Konzept

Es soll keine dauerhafte Installation sondern lediglich ein Fenstereinsatz sein, welcher die Raumluft nach Draußen zur Westseite abführt. Durch die Öffnung des am weitest entfernten Nordseitenfenster und dem gezielten Öffnen bzw. Schließen der Türen ist der Luftstrom der kühlen Nordseitenluft durch vier Räume zu führen. Weiter gilt es, die Intensität des Luftstroms regulierbar zu machen.

Fenstereinsatz

Das Ganze basiert auf einem Lüfter aus dem Kfz-Bereich und einer dicken Sperrholzplatte. Diese wird im Fensterrahmen mit kleinen Riegeln an dessen Beschlägen gehalten. Auf der Außenseite ist eine Art Gitter angebracht, welches ein modizifizierter Grillrost ist, um Tiere vor dem Eindringen abzuhalten. Auf der Innenseite habe ich solide Schubladengriffe aus Aluminium angebracht, die beim Einsetzen- und Herausnehmen helfen.

Der Lüfter ist ein Noname-Modell und hat 80W Leistung. Man muss darauf achten, dass die Anlaufleistung stets erheblich höher ist. Aus dem Stillstand direkt auf 100% Drehzahl hat er bei meinen Messungen bis zu 160W gezogen. Mit einem 200W-Netzteil sollte man auf der sicheren Seite sein. Der Luftdurchsatz ist auf allen Verkaufsplattformen, auf denen dieser Lüfter vertrieben wird, anders angegeben. Es ist aber genug für den Anfang, habe ich festgestellt.

Es ist noch genügend Platz in der Holzplatte für einen weiteren baugleichen Lüfter, welcher bei fortschreitender Klimaerwärmung hingezufügt wird.

Stromversorgung

Aus Gründen der Einfachheit habe ich mich für ein PC-Netzteil entschieden, welches ich bereits im Keller hatte. Das Gute daran ist, dass solche Netzteile für diese Zwecke mit stets hinreichender Qualitätsanmutung und Leistung daherkommen. Die 12V-Versorgung ist in der Regel für besonders energiehungrige Komponenten, wie Grafikkarten, mehr als ausreichend dimensioniert. Nichtsdestotrotz sind stets die technischen Details zu prüfen, da der Spaß schließlich unbeaufsichtigt die ganze Nacht entspannt durchlaufen soll. Abbrennen sollte bei diesen Netzteilen nichts, da sie in der Regel mit Überhitzungs- und Überlastschutzschaltungen ausgestattet sind.

Zur Einstellung der Lüfterdrehzahl habe ich einen PWM-basierten Regler eingesetzt. Bei diesen Reglern ist unbedingt darauf zu achten, dass die Steuerfrequenz über 20kHz liegt, sonst hört man ein nerviges Pfeiffen.

Nach dem Drehzahlregler ist ein analoges Amperemeter geschaltet. Es kommt problemlos mit dem PWM-Signal zurecht und hilft sehr beim Betrieb. Sobald es dauerhaft mehr als 7A anzeigt, ist etwas nicht in Ordnung.

Von Bahar Enclosure gibt es sehr schicke Gehäuse für derartige Projekte. Ich habe mich für das Modell BDA-400 in der Variante 220*120*275 mm with handhold entschieden. Es macht einen soliden Eindruck, obwohl die Ober- und Unterseite nur über selbstschneidende Schrauben in den Plastikelementen der Vorder- und Rückseite zusammengehalten werden. Mehr als zehn Mal kann man das Gehäuse deshalb nicht auf- und zuschrauben, bevor die Schrauben ihren Biss verlieren. Es spricht aber nichts dagegen die mitgelieferten Schrauben durch ordentliche Senkkopfschrauben mit Muttern zu ersetzen. Die Plastikteile haben hinreichend Material, um die Muttern gut integrieren zu können.

Obwohl das PC-Netzteil einen recht großen, nach draußen blasenden Lüfter eingebaut hat, ist der erzeugte Luftstrom nicht gut genug, um die Abwärme der Kühlkörper des Drehzahlreglers abzuführen. Deshalb habe ich an der Vorderseite einen Lüfter eingebaut, welcher direkt auf diese Kühlkörper bläst. Weiter hat der Netzteillüfter schon einiges seiner Lebensdauer verbraucht und sobald er ausfällt gibt es noch einen anderen, der alles vor dem Hitzetod bewahrt.

Den PWM-Ausgang habe ich mittels dreipoliger XLR-Steckverbinder gelöst. Das mag jetzt für Leute aus der Tontechnik unentspannt sein, weil man jedes ihrer Geräte beim Anschluss direkt zerstören kann, aber ich versichere, dass der Kasten die Wohnung nicht verlässt. Weiter habe ich zwischenzeitlich eine entsprechende warnende Beschriftung aufgeklebt. Das tolle an den XLR-Verbindern von Neutrik NC3MXX und NC3FD-LX ist ihre überaus solide Machart, welche eine praktisch unverwüstliche und präzise gefertigte Qualitätsanmutung aufweist. Die Buchse verriegelt auch den Stecker, sodass nichts abrutschen kann.

Nutzung

Innerhalb von drei Minuten hat man das Netzteil aus dem Schrank geholt und den Fenstereinsatz eingehängt. Meist lasse ich den Lüfter zwischen 40 und 80% laufen, weil das zum einen völlig ausreicht und zum anderen die Geräuschentwicklung im Rahmen hält. Auf voller Lüfterdrehzahl kann man sich nur mit Mühe längere Zeit im Raum aufhalten. Er rauscht eben einfach wie ein Kfz-Radiatorlüfter. Bei denen wird auf Luftdurchsatz anstatt auf Geräuschentwicklung optimiert.

Der Luftdurchsatz ist auch bei 60% Leistung groß genug, sodass man Kraft braucht, wenn man die Tür, die den letzten großen Luftweg durch die Wohnung schafft, schließen möchte. Da pfeift es durch alle Türritzen und Schlüssellöcher, wenn man sie trotzdem schließt. Der Lüfter dreht dann direkt ein wenig langsamer und der Strommesser zeigt an, dass sich der Lüfter mehr anstrengen muss als normal.

Wenn in der Nacht draußen 22°C und in der Wohnung 26°C sind, schafft man es mit der Lösung, bis zu ein Grad pro Stunde zu reduzieren. Meist läuft der Lüfter nur die erste Stunde auf Maximum, um fürs Schlafen eine angenehme Temperatur zu schaffen, um dann mit etwa 60% Leistung über die Nacht zu kommen. Wenn draußen tagsüber 30°C und nachts 20°C herrschen und in der Wohnung abends beim Einschalten knapp 26°C sind, ist die Raumtemperatur am Morgen auf etwa 22°C gesunken. Es ist aber wichtig, nicht zu verschlafen, da sonst wieder wärmere Luft von außen in die Wohnung transportiert wird.

Fazit

Diese Lösung war einst lediglich als Experiment gedacht, aber jetzt ist sie zum festen Bestandteil des Lebens im Sommer geworden.

Ich hoffe, dass ihr wie ich durch eine derartige Bastelei auf die Anschaffung einer richtigen Klimaanlage verzichten könnt.

Nachtrag

31.07.2020:

Falls ihr es dennoch nicht aushaltet und eine Klimaanlage kauft, achtet bitte stets darauf, dass sie mit einem Kühlmittel geladen ist, welches bei Austritt keinen katastrophalen Schaden an unserer Erdatmosphäre anrichtet. Diese haben einen sehr kleinen GWP-Wert in dieser Liste. Isobutan (R600a) und Propan (R290) sind beispielsweise welche von den klimafreundlichen Mitteln. Gleiches gilt für Kühlschränke, Wärmepumpentrockner und anderen Geräte, in denen Kältemittel ist. Gute Hersteller schreiben die Kältemittelnummer mit in die technischen Details eines Produktes auf ihrer Website. Letztlich hatte ich die Wahl zwischen einem Modell, dass bei einem Kältekreislaufleck 1,5t CO₂-Äquivalent in die Atmosphäre entweichen lässt und einem anderen Modell, bei dem es nur knapp ein Kilogramm ist.

24.06.2021:

Der Noname-Lüfter fällt immer mehr durch eine erhöhte Geräuschentwicklung auf. Noch ist der Stromverbrauch unverändert, aber es ist abzusehen, dass sich die Lager im Motor verabschieden. Vermutlich waren sie erhöhtem Verschleiß ausgesetzt, weil das Lüfterrad nicht sauber ausgewuchtet ist. Das Vibrationsniveau war von Anfang an nicht brillant.

Um das Problem zu beheben, habe ich mich für einen VA18-AP70/LL-86S von Spal entschieden. Der ist zwar völlig überdimensioniert, aber das Ziel ist nicht, ihn auf voller Leistung laufen zu lassen. Mit 3450m³/h maximalem Luftdurchsatz, ist er mehr als doppelt so leistungsfähig wie der bisherige und er muss noch weniger arbeiten, um den gewünschten Luftstrom zu erzeugen. Die Spezifikation des Lüfters weist ihn mit einer maximalen Stromaufnahme von 17,4A aus, was fast das dreifache des bisherigen Lüfters ist. Das von mir eingesetzte 300W PC-Netzteil reicht mit den 18A (21A kurzzeitig) auf der 12V-Schiene gerade so aus. Den PWM-Regler musste ich aber größer dimensionieren, um ruhig schlafen zu können.

Erste Tests des Spal sind äußerst vielversprechend. Er zieht 15A ohne Gegendruck und erzeugt praktisch keinerlei Vibrationen. Er schafft gefühlt bei 5A die selbe Menge an Luftdurchsatz wie der alte bei 7A und macht dabei ein angenehmeres ruhiges rauschendes Geräusch. Wenn man ihn voll aufdreht, ist er natürlich bei weitem lauter.