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Gebäude Kühlung bei sommerlicher Hitze


Kühlung nachts mit Ventilatoren


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Hier wird die nachts praktizierte Methode vorgestellt.
Die Lüftermodule wurden als halbfertige Prototypen bereits Anfang August 2018 betrieben. Endgültig fertiggestellt wurden sie im Oktober 2018; aus dieser Zeit stammen auch die Bilder.
Es sind insgesamt 3 Lüftermodule, die exakt in bestimmte Fensterrahmen passen. Ein Modul wiegt etwa 4 Kg, und ist von der Fläche her so gross wie der geöffnete Fensterflügel. Die Handhabung ist mittels Handgriffen so gestaltet, dass auch kleinere und schwächere Frauen damit klar kommen.  Ein- und Ausbau dauern nur wenige Sekunden: Man stellt das Lüftermodul in den Fensterrahmen, und schiebt es dann um mehrere cm in seitliche Richtung, wobei es an mehreren Stellen mit dem Fensterrahmen verriegelt.

Der Durchmesser des Lüfterrades beträgt 30 cm, was für häusliche Verhältnisse bereits sehr gross ist. Denselben Lüftertyp gibt es auch kleiner mit 25, 20 und 15 cm Durchmnesser. Jeder Lüfter hat 40 Watt und fördert pro Stunde 1000 Kubikmeter Luft.
Mit insgesamt 3 Ventilatoren zu je 1000 m3/h Luftumsatz beträgt die Kühlwirkung pro Grad Temperaturdifferenz im Vergleich zur Aussentemperatur ungefähr 900 Watt. Wenn es draussen z.B. 8 Stunden lang im Durchschnitt 3°C kälter ist als drinnen, dann beträgt die effektive Kühlleistung 8 Stunden lang 2700 Watt. Damit kann man die Kerntemperatur eines Einfamilienhauses pro Nacht um etwa 0,5 bis 1°C absenken. Dabei brauchen die Ventilatoren insgesamt lediglich 120 Watt an elektrischer Leistung.

Jedes Lüftermodul hat einen eingebauten Thermometer, der die Temperatur der von aussen zuströmenden Luft anzeigt. Mittels mehrstufigem Schalter lässt sich die Drehrichtung des Lüfters einstellen, und mittels eines Rheostaten die Geschwindigkeit des Lüfters regeln.
Ein Rheostat ist ein veränderlicher elektrischer Widerstand. Hier kommen 1000 Ohm / 50 Watt Rheostaten zum Einsatz.
Die technisch vollkommene Lösung wären zwar Stelltransformatoren anstelle der Rheostaten, doch in diesem Fall ist das Gesamtgewicht des Lüftermoduls ausschlaggebend: Selbst sehr kleine Stelltransformatoren wiegen mindestens 1,5 Kg, während ein 50Watt Rheostat nur ein Bruchteil davon wiegt.
Ein Rheostat ist als rein ohmscher Widerstand jedoch eine wesentliche Wärmequelle. Bei dieser Anwendung beträgt die maximale Temperaturerhöhung im Gehäuse, in dem der Rheostat verbaut ist, nur 21°C.

Die Fenster, in die die Lüftermodule eingebaut werden können, haben alle aussen Fliegengitter. Die Fläche dieser Gitter ist wesentlich grösser als der Ventilatorquerschnitt, sodass kein nennenswerter Unterdruck entsteht, der die Gitter gefährden könnte.

Die Fensterrahmengeometrie ist sehr unterschiedlich, daher kommen hier 2 grundverschiedene  Befestigungsmechanismen zum Einsatz. Beide werden im Folgenden vorgestellt.

Der halbfertige Prototyp, unlackiert, ohne Steuerung und ohne Bedienelemente.
Das schwerste Einzelteil ist die Holzplatte. Hier wurde 10 mm Pappelsperrholz (5 gesperrte Lagen) verwendet, ein sehr leichtes und zugleich stabiles Holz.

Der Lüfter ist ausser dem Motor komplett aus Plastik, und daher sogar etwas leichter als die Holzplatte. Es ist ein türkisches Fabrikat, das durchzugsstark und leise zugleich ist. Die Lamellen, die den Lüfter im ausgeschalteten Zustand verschliessen, wurden entfernt, ebenso der Schalter und das Ansauggitter auf der Vorderseite. Das was auf die Holzplatte montiert ist, ist im Grunde nur der Lüftermotor mit Lüfterrad, und dem für die Funktion notwendigen Halterahmen drumherum.
Man kann zwar von beiden Seiten in den laufenden Lüfter fassen, doch Verletzungsgefahr besteht so gut wie nicht aufgrund des leichten und weichen Kunststoffs des Lüfterrades.


Die dem Betrachter zugewandte Seite des Lüfters ist diejenige, die im eigentlich dafür gedachten Anwendungsfall in ein quadratisches Mauerloch hineinragt, und daher nicht sichtbar ist.

Auf dem Tisch läuft gerade ein Batterietest.
Im Eck unten auf dem Boden ist das isolierte Warmluftrohr zum Bad zu sehen.
Das fertige Modul.
Der linke Drehknopf betätigt den Rheostaten (-->Drehzahl des Lüfters), und mit dem rechten Drehknopf schaltet man auf Zuluft oder Abluft, bzw. überbrückt den Rheostaten (für "Vollgas").
Die Befestigung besteht aus insgesamt 7 Winkelblechen aus Aluminium, die an geeignete Stellen des äusseren Fensterrahmens geschraubt sind. Dies beeinträchtigt die normale Funktion des Fensterflügels in keiner Weise, denn zwischen äusserem und innerem Rahmen sind ringsum durchgehend gut 2 cm Luft.
Bei dem weiter unten beschriebenen Modul war ein anderes, aufwendigeres Befestigungsprinzip erforderlich, da zwischen
äusserem und innerem Rahmen so gut wie kein Platz ist.

Das nach Schmutz Aussehende auf der Aluminiumschiene sind Kleberreste von Filzklebeband, das zur Abdichtung vorgesehen war, am Ende jedoch nicht benötigt wurde.
 
Die "Hineinstellen und Verschieben" Befestigungsmethode von weiter oben geht bei diesem Fenster nicht. Stattdessen kommen Aluminium H-Schienen zum Einsatz, und die Holzplatte benötigt zusätzlich einen Klappmechenismus, um das Modul im  Fensterrahmen zu befestigen.
Das eingebaute Modul.
Die H-Schiene greift in die Struktur des äusseren Rahmens.
 
Die wesentlichen Komponenten: Holzplatte und Ventilator. Unten steht ein ausgesägtes Stück Holz.

Die Gefriertruhe ist fast 30 Jahre alt und immer noch günstig im Betrieb.

Das Fahrrad hat einen selbstgebastelten Schmutzfänger.
Die wesentlichen Komponenten der Steuerung: Links Rheostat, mitte Stufenschalter, rechts das LED Thermometer.
Alle 3 Komponenten kommen aus China. Die Qualität ist sehr gut, und der Preis angemessen, nicht billig.
Die Kunststoffgehäuse, in die diese Teile eingebaut wurden, kommen ebenfalls aus China, sind von hervorragender Qualität, da kommen selbst europäische Markenhersteller nicht heran.

Der Ventilator kommt wie schon erwähnt aus der Türkei. Auch dieser ist unschlagbar: Leise, leicht, durchzugsstark und kaum Verletzungsgefahr. Von der westlichen Industrie ist zumindest für Endverbraucher Stand 2018 nichts Vergleichbares erhältlich.

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Juli 2018