Peltier Element als Aquarium Kühler

Rechne bitte nicht von der erreichten Temperatur (Topfen gefriert in 16 s) auf den Wärmefluss. Das sind zwei vollkommen unterschiedliche Dinge.

Hallo Johannes,

frische Ideen sind immer willkommen! Kühlen ohne Lärm wäre mir auch willkommen. Ich denke aber, bevor Du Dich in Unkosten stürzt solltest Du ein paar Punkte abklopfen. Vor allem die Frage, wieviel Wärmekapazität über das Element eigentlich in das Aquarium gegeben werden kann. Glas ist kein guter Wärmeleiter, aber wenn es funktioniert warum nicht?

Probleme mit der Aquarientemperatur bekommen wir ja gerade dann, wenn die Raumtemperatur deutlich höher ist. Im Sommer komme ich gut auf 27°C Raumtemperatur, das Aquarium heizt sich dann um 1-2 Grad mehr auf. Daher würde ich mit 28°C Raumtemperatur rechnen.

Das Testverfahren ist natürlich genau so sein wie normal: ein Becken mit Wasser und Strömung und darin ein Thermometer. Wenn es dieses Becken nicht schafft runter zu kühlen, brauchen wir gar nicht über schwierigere Bedingungen wie große Becken mit starken Scheiben zu reden. Das Becken durch das Glas zu kühlen geht, das habe ich aus Versehen schon gemacht im Technikbecken, als das Abteil mit Osmosewasser einmal richtig kaltes Wasser bekommen hat und über Nacht die Temperatur auf 19°C etwa runtergezogen hat.

Für den Test würde ich das Becken deshalb von Raumtemperatur 22°C auf 17°C versuchen runterkühlen.

Allerdings ist der Konkurrent ein Lüfter, der das mit Verdunst macht. Nicht lautlos und schön, aber wahrscheinlich deutlich günstiger als eine Peltier-Lösung und wie groß die Fläche sein muss ist auch noch eine gute Frage. Wenn ich ein Quadratmeter brauche wäre das nicht so praktikabel. Im Sommer ist das für ein paar Wochen notwendig, daher sollte die Lösung nicht zu teuer sind im Vergleich zur Lüfterlösung.

Die Kühlung muss notfalls auch 24/7 fast laufen, da in einer Hitzewelle mit tropischen Nächten die Temperatur selbst nachts nicht unter 25°C geht. Lüften ist dann erst tief in der Nacht möglich, so war es zumindest hier in Deutschland am Niederrhein so bereits der Fall.

Ich möchte auf keinen Fall Deinen Ansatz totreden. Dafür finde ich neue Ideen zu toll.

Schön einmal daran gedacht, dass bei Kühlung einer kleinen Fläche - gerade bei einem nicht idealen Wärmeleiter - das Glas unterschiedliche Temperaturen auf kleiner Fläche aufweist? Diese produzieren Materialspannungen bei dem eher spröden Material. Auf die Zeit hin könnte das zu Problemen führen.

Schöne Idee ... für technische Geräte wie Chips und Speicher, aber nicht für statische Bauteile aus Glas. Das Glas wird durch die unterschiedlichen Temperaturen einfach reißen bzw. platzen.

Auch deine Berechnungen des COPs sind nicht korrekt. Besser als 0,999999999999999 kann es rein physikalisch nicht werden (vermutlich ist schon bei 0,6) irgendwo Schluss.

Wesentlich effizienter wäre eine Klimaanlage mit einem guten COP von 4-6. Wenn du Mieter bist und keine Split-Klimaanlage betreiben darfst, würde sich z.B. eine Midea PortaSplit anbieten.

Von der erhöhten Verdunstung durch die Peltier-Elemente und der Inneffizienz, je höher die Raumtemperatur ist fange ich erst gar nicht an. Es hat Gründe, warum Peltier-Kühler sich nie gegen Wasser-Kühlungen, Klimaanlagen oder Lüfter durchsetzen konnten.

Zitat von Johannes_AUT

Das verstehe ich jetzt nicht. Hilf mir mal bitte auf die Sprünge!

Eine Wärmepumpe verwendet einen physikalischen Trick und ein spezielles Kühlmittel als "Hebel" um einen Wirkungsgrad von 300 - 600% zu erreichen.

Ein Peltierelement basiert aber rein auf einer besonderen Eigenschaft von Strom. Es gilt also das physikalische Prinzip: Es kann maximal das herauskommen, was ich hereingesteckt habe. Auf Grund der Leitungsverluste, der Wärmeleitfähigkeit von bestimmten (Halb-)Leitern und der Wärmeverluste, kann der "Ertrag" an "negativer" Energie = Kühlung immer nur maximal so groß sein, wie die investierte Energie = zugeführter Strom. Du verwendest keinen "Hebel" sondern nutzt X kWh Strom ≥ Y kWh Kühlung

Hier ein Zitat aus Wikipdia:

Zitat

Effizienz

Wichtige Faktoren für die Effizienz (ähnlich dem Wirkungsgrad) eines Peltier-Elements sind Wärmeleitfähigkeit und spezifischer Widerstand des verwendeten Halbleitermaterials. Der erzeugte Wärmestrom ist proportional zum elektrischen Strom. Durch die Temperaturdifferenz zwischen den Seiten entsteht im Element ein Wärmerückstrom, und zwar proportional zur Temperaturdifferenz und zur Wärmeleitfähigkeit. Durch den fließenden Strom entsteht Verlustwärme, die quadratisch mit der Stromstärke steigt und proportional zum spezifischen Widerstand ist. Die Effizienz (Leistungszahl) als Verhältnis von eingesetzter elektrischer Energie zu nutzbarem Wärmestrom sinkt daher – eine Verdoppelung des elektrischen Stroms verdoppelt den Wärmestrom, aber vervierfacht die Verlustwärme. Der Wärmerückstrom kann reduziert werden, wenn für effiziente Wärmeleitung an den Außenflächen (Kühlkörper, Ventilation) gesorgt wird, und damit auch die Temperaturdifferenz gering gehalten wird.^[1]

Zusammenfassend sinkt die Effizienz mit steigendem Strom und steigt mit guter Wärme-Zu- und Ableitung.

Zitat von Ruediger

Eine Wärmepumpe verwendet einen physikalischen Trick und ein spezielles Kühlmittel als "Hebel" um einen Wirkungsgrad von 300 - 600% zu erreichen.

Ähem, mehr als <100 % Wirkungsgrad gibt es nicht. Das ist Grundlage der Physik.

Es ist kein Kompressor für die Kühlung mit Lüftern nötig, aber der Haken ist, dass es nur so lange funktioniert wie die Luft noch Feuchtigkeit aufnehmen kann. Bei großen Becken kommt man da durchaus an die Grenze ran im Laufe eines Tages, dann sitzt man in einer Sauna. Große Becken sind für mich ab etwa 500l.

Ich hatte ein 12 Volt 10 x 10 Peltierelement unter einem 40 cm Garnelen Aquarium. Glas Staerke 4 oder 5 mm. Das hat ueber Jahre gut funktioniert. Das Aquarium stand auf einer Neopren Matte das Element wurde ausgespart. Lag ebenauf.

Heizung, Peltier: elektrische Energie wird in Wärmeenergie umgewandelt. 100% Wirkungsgrad sind die Grenze.

Wärmepumpe, Kühlschrank: es wird mit (meist) elektrischer Energie lediglich Wärmeenergie transportiert, nicht umgewandelt. Wird die transportierte Wärme in die Rechnung mit einbezogen, kommen schnell Wirkungsgrade von deutlich über 100% zustande.

Johannes, die eigentlichen (großflächigen) Wärmeschwankungen machen mir nicht so große Sorgen. Es geht um die Übergänge zwischen aufgelegtem Peltierelement und der Fläche genau daneben. Dort sind gewaltige Temperaturgradienten, die innere Spannungen erzeugen. Wir verarbeiten Acrylglas. Wenn die inneren Spannungen, die durch spanende Bearbeitung, dem Einsatz von Lösemitteln oder bei der Verwendung von harten Strahlen entstehen, nicht entfernt werden, sieht das schnell schon einmal so aus:

Hallo liebe Aquarianer,

da ich auch in der Rheinebene mein Zuhause habe und nach gefühlt einer Woche Hitzewelle, meine 2.500l Meerwasser sich auf ~28°C aufgewärmt haben, war ich auf der Suche nach eine gangbaren Lösung.

Vorab, btw. Klimaanlagen haben, wie Wärmepumpen, einen Wirkungsgrad über 100%. Das liegt daran, dass sie die Umgebungswärme nutzen. Darüber brauch man nicht mehr diskutieren.

Also habe ich mir gebraucht ein Klima Splitgerät gekauft, das beim Fachhändler meines Vertrauens prüfen lassen und an meinem Haus, wo's nicht stört (optisch, genau wie die 30dB Lautstärke), angebaut. Das Indoorgerät komplett auseinandergenommen, bis auf die reine Wärmetauschereinheit (Kupferkühler und Expansionsventil). Die elektrische Steuerung separiert und das ganze in eine Wanne gelegt, gefüllt mit Wasser und Kühlerfrostschutz (Auto) wegen der Korrosion. Die beiden Splittgeräte miteinander verbunden, evakuiert und in Betrieb genommen. Funktioniert auf Anhieb. An den Lüftermotor einen Farbquirl angeschraubt (Wasserumwälzung, ganz langsam). Die Steuerung hält das Wasser auf 16°C und da die Anlage ca. 3.3kW Kühlleistung hat, schaltet sich das System immer nur für ~5-10 Minuten ein. Die Wanne ist isoliert und hält damit die Temperatur auch über Nacht. Soweit zur Kältequelle.

Beim Versandhandel von Jeff Bezos 3m Titanrohr bestellt (20mm Durchmesser), auf 50cm Stücke gekürzt und mit handelsüblichen PVC Klemmfittingen ein Wärmetauscher gebaut. Das ganze mit 32mm Schlauch (OBI) verbunden und an eine RFP angeschlossen, die mit 30% Last läuft. Temperatursteuerung mit 2 Steckdosen und eine Einstellung auf 24°C. 1°K Hysterese. d.h. bei 23°C schalten die Heizer und bei 25°C die (Kälte-)Pumpe ein. Sie kommen sich nicht in's Gehege. Und was soll ich sagen, das System in Betrieb genommen und die 2.500 Liter innerhalb von 12 Stunden von 28 auf 24°C abgekühlt und gehalten. Die Schnelligkeit der Aquarium Abkühlung kann ich mit der "Kühlwassertemperatur" und der Leistung der RFP regeln)

Kosten:

Klima Splittgerät 3,3kW gebraucht € 250

3m Titanrohr 20mm Durchm. € 300

PVC Fittinge € 100

7m Kälteleitung fertig konfektioniert € 145

Vakuumkompressor zum evakuieren € 145 (den brauche ich später noch, also nicht mitrechnen)

32mm PVC Schlauch (OBI) € 50

1 Tag bohren, 1 Tag Wärmetauscher bauen, Rohre verlegen und in Betrieb nehmen. € 0.

Da ich meinen eigenen Strom vom Dach produziere und die (Kühl-) Anlage nur am Tag an ist, fallen nur die Umwälzpumpen Kosten an.

Ja, sind ~€ 850, aber es funktioniert, macht keinen Krach und ist absolut Wartungsfrei. Experimente wie mit Peltierelementen habe ich mir (bin Elektroniker seit 50 Jahren) abgewöhnt, zu viele Probleme, zu kleiner Wirkungsgrad, 100mm Fiddelkram, ein heisses Ende. Allein der Temperatur Gradient auf dem Glas verursacht mir schon Bauchschmerzen bzgl. Spannungsrisse.

Ich bin mir sicher, dass man das auch nach unten scalieren kann. Die Klima Anlagen sind ausgereift, es würde am Ende des Tages auch ein alter Kühlschrank gehen (nur die räumliche Entfernung zwischen den beiden Wärmetauschern muß man berücksichtigen). Man muß sich halt nur ein wenig Gedanken machen.

Basteln um des Bastelns Willen, bin ich auch ein Fan von, aber die Sinnhaftigkleit muß auch gegeben sein.

LG und viel Spass beim Nachdenken

Michael

Hallo Michael

Hast du mal Bilder von deiner Konstruktion?

Das passt doch in keinen Unterschrank oder daneben und verkleidet.

Gruß Carsten

Hallo Carsten,

nein, Du hast Recht. Das passt sicher nicht.

Kleines Gedankenspiel:

Splitgerät an der Hauswand. Brauchen wir nicht drüber diskutieren.

Der Haken ist die Wärmetauschereinhit im Haus und die hängt wesentlich von dem Innensplitgerät ab, das Du hast. Der reine Wärmetauscher hat ein bestimmte Grösse, sagen wir mal 80 x 20 x 15 cm Das mußt Du in ein Wasserbad tauchen. Der Titan Wärmetauscher sollte da auch noch mit rein. Das ist Dein begrenzender Faktor. ok, soweit so gut. Da der Innenwärmetauscher (das reine Kupferteil) ja doof ist, muss es nur physisch an die Kälteleitungen passen. Dem Aussen Spiltgerät ist es nämlich egal an wen er seine Kälteleistung abgibt. Es sollte nur annähernd zusammenpassen. Gut, jetzt stell Dir ein Rohr vor, das aufrecht stehend beide Wärmetauscher aufnimmt und mit Wasser (+ Frostschutzmittel) gefüllt ist. Das meine ich mit aufwärts- und abwärtsscalieren. Meine Konstruktion ist eine Wanne mit 90 x 50 x 60 cm, weil ich nichts schmaleres gefunden habe. 90 X 20 x 20 cm hätten mir auch gereicht, gabs aber nicht. Ein 300 Abwasser Rohr hätts vermutlich auch getan. Dir sind bei der Konstruktion der Innenwärmetauscher keine Grenzen gesetzt. Wenn Du ein Splittgerät (Innen) findest, das unter Deinen Aquarienschrank passt und Du die zwei Teile da unterbringst, gehts. Wie gesagt der Innenteil ist bis auf die "Kühlwasserpumpe"; völlig geräuschlos.

Eleganter gehts mit den Titankühlern für Meerwasseraquaristik. Klein, fein, funktionell ABER unfassbar teuer. und die habe den Nachteil, die Abwärme im Technik Raum zu belassen.

Kleiner Tipp: Such Dir einen kleinen Kühlschrank, befrei den von allem, was nicht nach Kühl Kompressor + Wärmetauscher (2) aussieht und verbau das in einer kleinen Kiste. Ist genau das gleiche Prinzip.

Hat den Nachteil, dass die Abwärme im Schrank bleibt und wenn Du Pech hast, hört man den Kompressor.

Ich kann Dir aber gerne mal meinen Aufbau schicken. Der passt aber so nicht in einen Unterschrank. Geht nur, wenn man Platz hat und die Hausbewohner nicht in das 17°C kalte Wasser fallen können.

LG
Michael

Hallo

Sag doch gleich , das du uns deinen Aufbau nicht zeigen möchtest.

Gruß Carsten

ähm, ich bin auf Arbeit. Wenn Du den sehen möchtest, mach ich heute Abend ein Bild.

Ja klar, sehr gern .

Zitat von Michael_K.

ähm, ich bin auf Arbeit. Wenn Du den sehen möchtest, mach ich heute Abend ein Bild.

Wie sieht es aus mit einem Bild

Hier sind die Bilder.

Hier sind zwei Bilder. Man sieht links unten den Kupfer WT der Split-Anlage, darüber der WT aus Titanrohr und PVC Fittingen. Ja, hätte ich eleganter lösen können. Mach ich vielleicht noch, aber die Korallen und Fische gehen erst Mal vor. Die Temp. lief gegen 28°C. Rechts ist der bekannte Kompressor, mit ~30dB, hauptsächlich der Lüfter, auch fast nicht hörbar.

LG

Michael

Zitat von Johannes_AUT

Servus!

Funktionieren tut das ganze sicher.
Die Frage ist, ob es effizient war?
Wie viele Stunden ist das Teil gelaufen. War es nur eine Notfallkühlung?

LG. Johannes

Hi Johannes, entschuldige ich hatte deine Frage ueberlesen. Die Effiziens ist uns egal, es ging darum, in Heißsommern die Temperatur down zu halten.

mfg Inge

Zitat von IngOr

Ich hatte ein 12 Volt 10 x 10 Peltierelement unter einem 40 cm Garnelen Aquarium. Glas Staerke 4 oder 5 mm. Das hat ueber Jahre gut funktioniert. Das Aquarium stand auf einer Neopren Matte das Element wurde ausgespart. Lag ebenauf.

Um thermisch bedingte Spannungen am Beckenboden zu vermeiden, genügt es, eine dünne Aluminiumplatte zwischen Beckenboden und Kühlelement zu legen.

Alu. ist ein guter Wärmeleiter, dadurch wird die kühlende Fläche vergrößert und der Glasboden gleichmäßiger abgekühlt.