Adiabate Kühlung mit KWL

[danillo]

Die Idee kam mir als ich über diesen Artikel gestolpert bin: https://www.heimwerker.de/klimaanlage-selber-bauen-adiabatische-kuehlung-im-eigenheim/
Ich werde im folgenden mal meine Überlegungen und Erfahrungen widergeben:
Durch die KWR, in meinem Fall eine Tecalor THZ 504, gibt es eine Lüftung fürs ganze Haus und einen Wärmetauscher.
Hier die Vorüberlegungen:
Die THZ schafft in der höchsten Stufe 300 m³/h, das entspricht 5 m³/min
Die kleinste Vernebelungsdüse https://www.mrs-shop.com/m.r.s.-anti-tropf-keramik-nebelduese-duesenkopf-bohrung-0-15-mm.html, die ich gefunden habe vernebelt 20 ml/min, was dann 4 ml/m³ bedeutet. Die Tröpfchengröße ist dabei 5 Mikron bei 70 bar. Meine Pumpe https://www.keller-pumpen.de/pumpen/schwingkolbenpumpen/pumpen-keller/typ-vl-45-mm/ schafft aber leider nur 19 bar. Wie groß die Tröpfchen da sind, weiß ich leider nicht. Wenn jemand eine Pumpe mit 70 bar und 2 l/h Förderleistung kennt, bitte melden!
Das Wasser muss so fein vernebelt werden, dass es quasi sofort verdunstet. Zunächst hab ich das Loch direkt vor der THZ in den Abluftkanal gebohrt. Dann hab ich hier https://www.ihks-fachjournal.de/adiabate-luftabkuehlung-im-vergleich-zu-befeuchteten-waermeaustauschern/#Teaser ein Diagramm gesehen, das das Verhältnis von Tröpfchengröße und Wegstrecke wiedergibt. Daraufhin hab ich ein neues Loch so weit wie möglich von der THZ entfernt im Technikraum gebohrt.
Die Werte, die die THZ ausgibt , halte ich bei der Temperatur für  ca. 5 °C zu hoch. Aber die Temperaturdiffernz halte ich vom Betrag her für korrekt. Das würde dann auch zum Mollier-h-x-Diagramm https://de.wikipedia.org/wiki/Mollier-h-x-Diagramm passen.
Subjektiv ist die kühlere Luft angenehm. Wie viel das ganze wirklich bringt muss sich jetzt noch zeigen.
Überschlägig komme ich bei Kühlleistung = Volumenstrom x spez. Wärmekapazität Luft x Temperaturdifferenz Luft auf Q=300 m³/h x 0,35 Wh/m³K x 5 K = 525 W Kühlleistung bei 5 K Temperaturunterschied zwischen der Raumluft und der Zuluft.
Ich wäre ja schon zufrieden, wenn bei warmen Temperaturen, die jetzt ja im Anmarsch sind, die Temperatur im Haus konstant bliebe.
Ich werde bei Interesse weiter berichten und dann auch mal die Konstruktion zeigen.

[danillo]

Wie man das genauer berechnet findet man hier: https://www.ilkdresden.de/projekt/mollier-hx-diagramm/

[danillo]

Der Verbrauch ist ein guter Liter Wasser in der Stunde. Ich nehme das aus er Zisterne, da dann weniger Kalk drin ist.
Die Pumpe braucht 30 W.

[danillo]

Meine bisher verbauten Komponenten:
Eine Pumpe ~ 70 Euro: http://www.keller-pumpen-shop.de/Typ+VI+4-5+mm+-+Schwingkolbenpumpe+-0-6l-min-+19+bar-+230V-+FPM-Anschlusskabel,i3.htm
Eine Nebeldüse ~ 17 Euro https://www.mrs-shop.com/m.r.s.-anti-tropf-keramik-nebelduese-duesenkopf-bohrung-0-15-mm.html
Druckschlauch ~ 5 Euro https://www.mrs-shop.com/druckschlauch-beregnungsanlage-pa-30-bar-schwarz-4/2-5-mm.html
Schottverbinder ~ 6 Euro https://www.mrs-shop.com/schottverbinder-4-mm-bis-28-mm-wandstaerke.html
Einschraub-Steckverschraubung ~ 3 Euro https://www.mrs-shop.com/einschraub-steckverschraubung-metall-1/8-zoll-4-mm.html
Ein Stück Gartenschlauch zum Ansaugen des Wassers
Später noch ein Düsenvorfilter ~ 5 Euro https://www.mrs-shop.com/m.r.s.-duesenvorfilter-edelstahl-50-mikron.html

Der Gartenschlauch steck an der Ansaugung der Pumpe.
Am Ausgang der Pumpe ist die Einschraub-Steckverschraubung eingeschraubt.
In ihr steckt der Druckschlauch
Der Druckschlauch kann direkt in den Schottverbinder gesteckt werden.
Auf dem Schottverbinder ist der Düsenvorfilter aufgeschraubt und darauf die Nebeldüse.

Zum Einbau braucht man ein 10er Loch im Abluftkanal.

Der Schottverbinder kann nur montiert werden, wenn man auch innen an das Rohr kommt. Das ist mir aber noch zu aufwendig, da ich öfter mal nach der Düse schauen muss. Daher ist das ganze bisher nur mit Panzerband befestigt.
Ich wollte zuerst einfach eine 10er Mutter an den Abluftkanal schweißen. Dann könnte ich den Schottverbinder einfach rein und raus schrauben. Leider ist die Nebeldüse einen Tick zu groß dafür.
Ich würde gerne einen Adapter mit 10er Innengewinde und 14er Außengewinde nehmen und dann eine 14er Mutter anschweißen. Weiß jemand, wo man so etwas bekommen kann?

[danillo]

Die Düse ist recht zickig, da sie sich schnell zusetzt. Mit dem Filter und dem Zisternenwasser ist es besser.
Wenn die Düse etwas verschmutzt ist, wird das Wasser nicht richtig vernebelt, also die Tröpfchen sind zu groß. Dann verdunstet auch weniger Wasser und das Rohr wird feucht.
Ich hab es mal im Intervall versucht (15 min Nebel, 15 min ohne Nebel) Dann trocknet das Rohr immer wieder ab. Aber die Kühlleistung halbiert sich auch wieder (~ 2°K)
Ich werde man eine andere Bauform ausprobieren https://www.mrs-shop.com/m.r.s.-micro-nebelduese-duesenkopf-bohrung-0-15-mm.html und auch mal eine größer Düse https://www.mrs-shop.com/m.r.s.-micro-nebelduese-duesenkopf-bohrung-0-2-mm.html wobei ich befürchte, dass das zu viel Wasser für den Luftdurchsatz ist.

[danillo]

Bis jetzt blase ich ja den Neben von untern ins Abluftrohr.
Würde das Ergebnis wohl besser werden, wenn ich die Düse parallelzum Luftstrom in Rohrmitte anbringen würde?

[willybauss]

Für die genannten ~500W Kühlleistung brauchst Du 300m³/h Luftdurchsatz? Das mag ich nicht den ganzen Sommer über haben. Bin dennoch gespannt auf die ersten Ergebnisse mit praktischer Kühlwirkung.

[frank]

wie verhält sich eigentlich die luftfeuchtigkeit in den räumen? hast du da eventuell plots?

[danillo]

die 300 m³/h machen mir keine Sorgen. Das ist weder zu hören noch zu spüren.
Plots hab ich gerade nicht, da sich der FHEM nach einen Stromausfall gerade verabschiedet hat. Aber die ich beobachte nur einen geringen Anstieg um ~ 3 %

[danillo]

Wenn man davon ausgeht, dass ich 20 ml also ~ 20 g Wasser in der Minute vernebele, dann sollte sich bei ~ 2300 J Kühlleistung für das Verdunsten von 1 g Wasser, einem Luftdurchsatz von 5 m³/min und einer spezifischen Wärmekapazität von 1,2 kJ/m³K die Luft um ~ 7,6° K abkühlen. Das kann ich so auch in etwa beobachten. Aber das führt dann eben zur Kühlleistung von 500 W.
Meiner Beobachtung nach reicht das, um den Wärmeeintrag auszugleichen, der geschiet, wenn keiner zuhause ist.
Wenn aber jetzt noch 4 Personen mit 120 W anwesend sind, dann steigt die Temperatur natürlich wieder leicht an.
Aber die Kühle von morgens nach dem Lüften kann so bis zum Nachmittag konserviert werden.

[peter456]

Hallo. Wenn die Nebeldüse weiter weg von der LWZ im Abluftrohr montiert werden soll, dann muss dieses Rohr absolut wasserdicht bis zur LWZ montiert sein, oder? Bildet sich Kondenswasser auf der Außenseite des Abluftrohrs? Danke

[ext23]

Mir stellt sich gerade die Frage ob das wirklich besser ist die warme und feuchte Abluft zu nehmen anstelle der Außenluft um den Wärmetauscher zu kühlen? Also entzieht es der Abluft wirklich mehr Wärme als der Außenluft so das diese unterm Strick kühler ist als wenn ich Außenluft nehme?

/Daniel

[immi]

Wenn man davon ausgeht, dass ich 20 ml also ~ 20 g Wasser in der Minute vernebele, dann sollte sich bei ~ 2300 J Kühlleistung für das Verdunsten von 1 g Wasser, einem Luftdurchsatz von 5 m³/min und einer spezifischen Wärmekapazität von 1,2 kJ/m³K die Luft um ~ 7,6° K abkühlen. Das kann ich so auch in etwa beobachten. Aber das führt dann eben zur Kühlleistung von 500 W.

2.3 MJ is a good value for 1l if water is already at 100°C
I would take 2.5MJ for 1l, if water is at room temperature.
You have 1.2l (20ml/min *60min)  therefore 3MJ every hour..... or 0,83kwh every hour
This is the absolute theoretical maximum cooling power you can get.
immi

[willybauss]

2.3 MJ is a good value for 1l if water is already at 100°C
I would take 2.5MJ for 1l, if water is at room temperature.
You have 1.2l (20ml/min *60min)  therefore 3MJ every hour..... or 0,83kwh every hour
This is the absolute theoretical maximum cooling power you can get.
immi

...reduced by 10 ... 15% because of heat exchanger's efficiency.

[danillo]

Hier nochmal eine Berechnung:
Ich habe 300 m³/h ist 5 m³/min als Luftdurchsatz, Wirkungsgrad des Wärmetauscher sei mit 90 % angenommen.
Ich verneble 20 ml/min, was dann 4 ml/m³min ergibt.
1 m³ Luft wiegt 1,293 kg. Daraus folgt, dass ich bei vollständiger Vernebelung der Luft 4 g Wasser pro 1,293 kg Luft hinzufüge. Ich erhöhe also den Wassergehalt um  3,01 g/kg
Diesen Wert brauche ich jetzt für das Mollier_h-x-Diagramm.
Ich nehme als Ausgangspunkt  einfach mal 28° C und 40 % Luftfeuchtigkeit.
Jetzt trage ich diesen Punkt ins Diagramm ein als meine Ausgangspunkt.

• Frage 1: Auf welche Temperatur kann ich durch Vernebelung maximal abkühlen?
  Ich folge der Enthalpielinie (schräg nach unten) bis zum Taupunkt auf der 100 %-Kurve: ~ 19 °C. Damit käme ich auf 810 W Kühlleistung
  ABER: Dazu müsste ich ~ 3,5 g/kg Wasser vernebeln, also 4,5 g/m³ (ist an der x-Achse aufgetragen)
• Frage 2: Wie verändert sich die Luft mit meinen 4 g/m³?
  Ich gehe von 9,5 g/kg um 3 g nach rechts bis zu 12,5 g/kg. Jetzt gehe ich senkrecht nach unten, bis ich wieder die Enthalpie schneide. Ich schätze den Punkt mit 20,5° C und 83 % Luftfeuchtigkeit.
  Aus diesen Werten ergibt sich dann eine Kühlleistung von 675 W

Mit meiner Düse sollte ich also immer unter der absoluten Sättigung bleiben. Aber ich kann das Potential auch nicht voll ausschöpfen.
Es bleibt eine Spielerei für sehr heiße Tage. Der Luftauslass ist bei mir in der Nähe des Bettes, so dass ich dann den kühlen Lufthauch wirklich spüre. Um das Haus herunterzukühlen reicht der Luftdurchsatz einfach nicht aus. Aber dazu ist die Anlage ja auch nicht gedacht.
Nachsatz: Wenn ich für mein gesamtes Haus 6 kW Kühlleistung brauche, dann müsste ich also ~ 2500 m³/h als Luftmenge durch den Wärmetauscher jagen und dabei etwa 10 l Wasser in der Stunde vernebeln.