Terrarien temperatur über Peltier Element regeln

[Mindgames25]

Hi,
ich habe vor ein Terrarium zu bauen das komplett von einem embedded-pi gesteuert wird.

Ich möchte bei Bedarf das Terrarium heizen/kühlen können und würde dazu ein Peltier Element nutzen. Da Peltier Elemente immer gleichzeitig kühlen und heizen habe ich mir das so vorgestellt:

Das Peltier Element wird in einem geschlossenen Kanal verbaut, warm/kalt wird isoliert getrennt. Die Lüfter ziehen die Luft weg vom Kupferschwamm. Der Schrittmotor öffnet/schliesst bei Bedarf den Luftkanal zu den Austrittsöffnungen im Terrarium. Die Luft im geschlossenen Kanal wird über einen Kamin abgeführt.


1= Schritt Motor
2= Lüfter
3= Trennung / Isolierung des Peltier elements
4= Peltier Element mit aufgeklebten Kupferschwämmen
5= Klappe um den Luftkanal ab zu schliessen


1. Hat jemand eine bessere Idee um ein 1800 ccm Terrarium zu kühlen? Heizen allein würde durch Strahler/Matten einfacher zu lösen sein...
2. Hat jemand erfahrung mit Peltier elementen und kann sagen wie kalt/heiss ein solches werden kann?
3. Ist mit dem Kupferschwamm aufbau überhaupt möglich die Luft effizient zu kühlen / erwärmen?
4. Hat jemand eine Idee wie ich die seiten des Peltier Elements voneinander isolieren kann? Die Höhe beträgt gerade mal 4mm...

Danke im Vorraus!
-Florian

[Alexl]

Hallo,

in der CHAMAELEO 39 hatte Dirk mal einen Versuch mit Peltier-Elementen zur Kühlung von Chamäleonterrarien vorgestellt. Wenn ich mich richtig erinnere, waren die Ergebnisse nicht ganz zufriedenstellend. Ich müsste mal schauen, wo ich das Heftchen habe, online steht es noch nicht.

Grüße
Alex

[sbuerger]

Moin Florian,
die Konstruktion wird aus verschiedensten Gründen nicht funktionieren. Der wichtigste ist nicht einmal die geringe Kühl-"Leistung" von Peltiers im Allgemeinen, sondern die Tatsache, dass unter den Bedingungen, die für deren effizienten Einsatz hergestellt werden müssten, praktisch keine Tiere gehalten werden können (jedenfalls keine Art, die mir bekannt ist).
Aber auch, wenn man diese Tatsache außer acht lassen würde, wäre deine Anordnung sowohl unter thermodynamischen Aspekten als auch in Hinblick auf die Energieeffizienz eine Katastrophe (sorry für die drastische Formulierung, aber um ehrlich zu sein: Mir fällt in der Konstruktion kein vermeidbarer Fehler auf, der nicht gemacht worden wäre :ups.
Wenn du dich mit Peltiers rein interessehalber auseinandersetzen willst, dann kauf dir das verlinkte Element (das nicht das schlechteste ist; ich habe das gleiche selbst schon eingesetzt, allerdings nicht für Terrarien) und spiel ein bisschen damit herum. Als Zubehör benötigst du zwingend allerdings mindestens einen passiven Kühlkörper 10 x 15 x 2cm (wenn Alu-Rippenkühlkörper; Kupfer kann kleiner ausfallen), Wärmeleitpaste oder -kleber und natürlich ein passendes Netzteil (in diesem Fall also 15 V, > 5 A bei absolut geglätteter Gleichspannung). Ich wage allerdings zu orakeln, dass du deinen Ziel, ein Terrarium zu kühlen (ohne dabei für die Insassen unzumutbare Bedingungen herzustellen), mit diesen Komponenten keinen Schritt näher kommen wirst; falls das Thema dich also nur in dieser Hinsicht interessiert, dann gib das Geld lieber sinnvoller aus...

Weiterhin, was bei "Peltier-Überlegungen" gern übersehen wird, aber für die Betriebskostten von massiver Bedeutung ist: Ein Peltier ist, im Gegensatz zu allen auf Verdunstung basierenden Kühlsystemen, lediglich eine aktive Wärmepumpe. Das bedeutet, du führst direkt Energie zu, um einen thermischen Gradienten zwischen den beiden Flächen des Elements zu erzeugen, und die auf der Kühlseite entzogene thermische Energie kann selbst im theoretischen Ideal niemals so hoch sein wie die zugeführte Energie. Real existierende Peltiers haben unter Idealbedingungen eine Effizienzrelation von vielleicht noch 0,7 (aus der hohlen Hand geschätzt), unter Realbedingungen dagegen nicht einmal mehr 0,2. Zum Vergleich: Geschlossene Verdunstungssysteme (Kühlschrankkompressor, Luftentfeuchter, Klimaanlage etc.) erreichen unter normalen Betriebsbedingungen schon eine Effizienzrelation von 2,5 bis 4, offene Verdunster (die aber praktisch kaum einsetzbar zu konstruieren sind) noch ein vielfaches davon.
Ein knackiges Beispiel:
Du kennst vielleicht die Camping-Kühlboxen mit Peltier-Kühlung, die unter dem Aspekt erreichbarer Effizienz schon nicht schlecht sind. Eine solche Box verbraucht bei 12 l Volumen rund doppelt soviel Strom wie ein herkömmlicher Kompressor-Kühlschrank mit 240 l Volumen (jeder, der mal versucht hat, so ein Ding über Nacht an der Autobatterie zu betreiben, und am nächsten Morgen Starthilfe brauchte, kann ein Liedchen davon singen...). Ist also a )Mobilität, b) Umpolbarkeit (s.u.) oder c) Baugröße nicht das absolute Killerkriterium, sollte man schon allein wegen der wahnsinnigen Stromkosten Peltiers nicht als Kühlelemente in Betracht ziehen. Als Heizelemente hingegen machen sie einen recht ordentlichen Job - eben deswegen, weil der geringe Energieanteil, der an der Kühlseite verloren geht, im Bezug auf die Effizienz nicht der Rede wert ist.

Und unter diesem Aspekt noch eine reizvolle Eigenschaft von Peltiers, die aber für die Terraristik mE auch keine Einsatzmöglichkeit birgt: Um mit einem Peltier wahlweise zu kühlen oder zu heizen, braucht man nicht die "Abnahmeseite" zu wechseln, sondern lediglich die Stromversorgung umzupolen. Das mit den zwei Luftkanälen und dem Stepper ist schon deshalb völlig unnötig - gerade mit einer so anspruchsvollen Steuerung wie dem embedded-pi wäre es ja ein Klacks, die Spannung in beiden Richtungen proportional zu regeln. Ginge aber auch schon mit einem viel einfacheren System, das auf Aktorseite nur Schalthysterese bedienen kann, denn die nötige Trägheit zur Effektverzögerung (sprich Vermeidung von Temperatur-"Schocks" würde die Konstruktion wohl zwangsweise mitbringen - mindestens...

Tschöö
Stephan

[Andi M]

Hallo Stephan,

spielt es eine Rolle ob die Gleichspannung ordentlich geglättet ist oder etwas Ripple drauf ist? Ich sehe da gerade kein Problem. Oder war das nur um die Rechnung zu vereinfachen?

[sbuerger]

Hi Andi,
das ist schon von ziemlich großer Bedeutung, ich glaube aber (d.h. ich weiß es nicht aus Erfahrung), dass das mit modernen Schaltnetzteilen kein Problem mehr darstellen dürfte. Meine letzten Peltier-Basteleien stammen aus dem Jahr 2001 - mit den damals bezahlbaren Netzteilen konnte ich kein erträgliches Ergebnis erzielen und habe daher letztlich auf Bleiakkus geschwenkt. Allerdings brummten damals die Trafonetzteile auch noch mit 50 bzw. 100 Hz. Aktuelle Schaltnetzteile fangen dagegen bei 25 kHz erst an, was sich allein schon auf Trägheitseffekte segensreich auswirken dürfte.

Tschöö
Stephan

[abronia]

Yip. Peltier-Elemente sind eine spannnde Sache.
und zu "reizvolle Eigenschaft von Peltiers, die aber für die Terraristik mE auch keine Einsatzmöglichkeit birgt":
Der kühlschrankähnliche Inkubater von LuckyReptile läuft mit einem Peltier-Element und schaltet notfalls selbständig auf Kühlen, wenn die Außentemperaturen zu hoch sind.
In der Aquaristik werden Peltiers schon länger genutzt, seit der "Nano-Seewasser-Welle" gibt es auch einen nennenswerten Markt:
AquaMedic hatte vor etwa 12 Jahren ein kleines Aquarienkühlgerät auf Peltier-Basis herausgebracht, das etwa 60 W Kühlleistung hatte. (hatten die allerdings nur etwa 3 JAhre im Programm.
Ein amerikanischer Hersteller bietet Kühler, die teilweise im Wasser liegen und in einem kleinen Huckepack-Filter untergebracht werden.

Die Kombination wäre ein auf 6-12° abgekühlter Bachlauf in einem Terrarium für Hochlandbewohner, um starke Nachtabsenkung und kühle Ecken für den Tag zu bieten. (natürlich muß der Strömungsverlauf auch Teile der Belüftung und der Deko umfassen für einen deutlichen Effekt (wassergefüllter doppelter Boden/Wand!). und es braucht ausgeklügelte Technik, Wasserpflege und eingefahrene Biologie um die notwendige Keimarmut zu gewährleisten. ..... aber da sehe ich großartige Möglichkeiten.)

Grüße vom Deich!
Sven Vogler

[abronia]

Ach so:
aus dem Deckel einer Camping-Kühlbox mit 220V-Anschluß und Styroporplatten habe ich mir vor 10 Jahren mal eine Klimakammer für ein 30x20x20 Becken gebaut, in dem neuseeländische Stummelfüßer untergebracht werden sollten. Die Temperatur wurde per Aquaristikcomputer auf 14° eingestellt. Und auch in der heißen DG-Wohnung mit über 30° wurde die Temperaur gehalten. Allerdings sind aufgrund der heißen Außentemperaturen die Tiere schon geschädigt bei mir angekommen und die, die noch lebten, sind innerhalb von Stunden gestorben.

[Mindgames25]

Danke für eure umfangreichen Antworten!

Ich glaube ich habe meine Anforderungen mißverständlich ausgedrückt.

Das Peltier Element soll dazu genutzt werden im Hochsommer das Terrarium auf etwa 25° runter zu kühlen, notfalls auch nur Punktuell damit sich die Tiere zu diesen Spots zurück ziehen können. Die Idee die wärme des Peltiers auch zum Heizen zu nutzen war dem Gedanken geschuldet 'nichts verschwenden' zu wollen

Die Hauptsache ist, dass die Tiere keinen Schaden nehmen, daher ist der Stromverbrauch erstmal zu vernachlässigen.

Idee V2:
Peltier wird ausschliesslich zum Kühlen genutzt, die "Kühl-Box" wird auf der Oberseite des Terrariums angebracht. Die kalte Luft wird über einen isolierten Schlauch per Lüfter an zwei Punkten im oberen Bereich des Terrariums abgegeben. Die abwärme des Peltiers wird per Wasserkühlung (Ich habe noch eine geschlossene Corsair Kühlung rumfliegen) abgeführt.

Wäre diese Version funktional oder sollte ich generell von der elektronischen "Notfall-Kühlung" abstand nehmen?

[Michael Jetter]

Hallo,

Ich habe mehrere Jahre immer wieder mit Peltier-Elementen zur Kühlung von Terrarien experimentiert.
Verschiedenste Konstruktionen, z.B. mit Wasserkühlung der warmen Seite des Peltier-Elements und Kupferkühler mit Lüfter auf der kalten Terrarienseite etc... alles schlug fehl.
Gängige Probleme waren der hohe finanzielle Aufwand für das Material bis hin zum Preis eines ordentlichen Monoblock-Klimageräts, der in keinem Verhältnis zum Nutzen stehende immense Strombedarf, extreme Kondenswasserbildung (bis zu Eisbildung!) an der kalten Seite des Elements, und viele kleinere Probleme mehr.

Aus meiner Erfahrung schließe ich mich der Ausführung von sbuerger an, sowas ist für Terrarien einfach nicht praktikabel.

Gruß
Michael

[Mindgames25]

Ziemlich niederschmetternd...

Nichtsdestotrotz habe ich eben mal ein Element geordert und werde mal damit rumspielen, die 8€ sind mir den Spass wert

Hat jemand ne Ahnung wo ich einen Kupferschwamm, ähnlich diesem hier bekomme?

Die Firma die das plant habe Ich kontaktiert und warte auf eine Antwort, vieleicht habe ich ja da direkt Glück.

[Andi M]

Die wesentliche Unterschiede zwischen "bekannten" Peltierkühlungen und deinem Vorhaben die ich hier sehe:

- Bei gut isolierten Kühlboxen wird keine großer Wärmestrom (Kühlleistung) benötigt, da ist muss nur die Endtemperatur niedrig genug sein. Ein Terrarium ist belüftet, das zu kühlen wird.. sportlich.
- Bei Aquarien ist das Peltier sehr einfach an das Medium anzukoppeln, bei Luft ist das ja nicht so einfach:

Bei der Kühlung von Luft ist es das Problem der Luft die Wärme zu entziehen ohne eine große Temperaturdifferenz zwischen Luft und Peltierelement zu haben. Dazu bräuchtest du einen großen Kühlkörper durch den die Luft aktiv durchbewegt wird.
Wenn du noch einen CPU-Kühler rumliegen hast könntest du ja den mal nehmen (nicht zuviel Dampf auf den Lüfter, alles was du da an Energie reinsteckst macht die Luft gleich wieder warm ) und einen kleinen isolierten Kasten konstruieren: Warme Luft geht über einen Schlauch rein, drinnen wird die Luft mehrfach vom Lüfter durch den Kühler geschickt, dann geht sie irgendwann per Schlauch wieder raus.
Ich habe jetzt nicht nachgerechnet ob das tatsächlich Vorteile bringt, denke aber es wäre einen Versuch wert.

Die warme Seite will man natürlich ebenfalls so kühl wie möglich halten, da wäre die Wasserkühlung sicherlich ein guter Anfang, natürlich mit Lüfter am Radiator.

Viel Erfolg!

[Michael Jetter]

Hallo,

Nichtsdestotrotz habe ich eben mal ein Element geordert und werde mal damit rumspielen, die 8€ sind mir den Spass wert

Von einem 8€ Element würde ich mir mal gleich gar nichts versprechen.

Ein eventuell erfolgsversprechenderer Ansatz wäre, auf ein Peltier-Element komplett zu verzichten und nur mit eiskaltem Wasser zu arbeiten. Wie hier beschrieben.
Einfach einen Lüfter hinter einen Radiator wie er für PC-Wasserkühlung benutzt wird montieren, und durch den Radiator mittels eines Aquarien-Durchlaufkühlers kaltes Wasser pumpen.
Wenn man man mit der Kondeswasserbildung und der damit einhergehenden Verringerung der rel.Luftfeuchtigkeit im Terrarium umgehen kann, ist das eventuell eine (wenn auch nicht ganz billige) Möglichkeit.

Ich habe noch etwas neuwertiges Restmaterial hier:
Solch ein Peltier-Element,12V Lüfter und CPU-Wasserkühler.
Zusammen 30€. Falls es jemand braucht, einfach PN.

Gruß
Michael

[Mindgames25]

Wie hier beschrieben.

Hi!
Deine Seite kannte Ich, habe mich trotzdem nicht davon abhalten lassen es ausprobieren zu wollen

Ich hab das Element bestellt: http://www.amazon.de/gp/product/B00A...uct_refresh_T1

Laut Rezensionen scheint es okay zu sein. Was Ich schlussendlich damit anfangen kann werde ich in ein paar Tagen sehen...

Edit:
Oh! Dein Element scheint dann doch etwas hochwertiger zu sein, und das Angebot ist auch sehr gut... Ich komme ggfs. darauf zurück...

[Ernst]

Schau mal unter Bierkühler, die kleinen Modelle sollen recht günstig sein.

Ernst