Luft-Wasser-Kühlung

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Alk52
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Luft-Wasser-Kühlung

Beitrag von Alk52 »

Ich möchte einen Kühler für mein Kühlwasser-Out bauen, um Wasser zu sparen.
Dabei denke ich an einen PKW-Kühler mit Gebläse, der das Kühlwasser von 40-80°C möglichst weit herunterkühlt.

Leider habe ich bisher nicht die richtigen Begriffe für Google gefunden.
Gibt es irgendwo Beschreibungen oder Erfahrungswerte?
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Alk52
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Re: Luft-Wasser-Kühlung

Beitrag von Alk52 »

Hier die Idee
hc_569.png
PK und RK werden getrennt jeweils über die Pumpe und das Ventil am Ausgang geregelt.
Der PKW-Kühler mit Ventilator soll in der Lage sein (ggf. geregelt) eine konstante Reservoir-Temperatur zu halten.
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derwo
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Re: Luft-Wasser-Kühlung

Beitrag von derwo »

Es gibt auf homedistiller viele Beiträge darüber. radiator water cooler cooling reservoir sind ganz gute Suchbegriffe.

Der Nachteil ist natürlich, daß die Wärme dann direkt bei dir in der Bude landet. Außer du hast das Ding draußen stehen. Und ich glaube, sowas ist recht laut. Und kälter als die Umgebungstemperatur kann das Wasser natürlich nicht werden.

Du hast zur Zeit eine Regentonne voller Wasser? Und das Wasser verwendest du nicht mehrmals?
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geschmacksverderber
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Re: Luft-Wasser-Kühlung

Beitrag von geschmacksverderber »

Kauf dir irgendwo eine gebrauchte günstige bierzapfanlage, so habe ich es gemacht.
Hier laufen nur rund 8 Liter Wasser im Kreislauf. Werden schön auf 5 bis 6 Grad runter gekühlt.
Funktioniert prima.
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Alk52
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Re: Luft-Wasser-Kühlung

Beitrag von Alk52 »

Wo, ich benutze aktuell bei RefluxBränden den Frischwasser-Pool aus der Leitung. Dabei verbrauche ich ca. 200-300 l Wasser. :oops:
Aber wie schon öfter hat Deine Frage eine Ideen-Lawine ausgelöst. Ich habe ja noch einen Wasservorrat von ca. 50m³, mein Gartenteich.
Das Wasser selbst kann ich nicht für meine RK/PK nutzen, ich brauche einen Wasser-Wasser Wärmetauscher.
Also muss ich nur noch das Wasser reinigen und durch dei Lamellen des PKW-Kühler (oder einen kleineren Motorradkühler) drücken.

- das ist bestimmt effektiver als eine Luft-Wasser-Kühlung mit Ventilator
- vielleicht kann ich auch einfach nur eine Kühlspirale in den Teich oder den Wasserstrom meines Filters hängen

geschmacksverderber hat geschrieben: 7. Aug 2021, 21:25 Kauf dir irgendwo eine gebrauchte günstige bierzapfanlage, so habe ich es gemacht.
Hier laufen nur rund 8 Liter Wasser im Kreislauf. Werden schön auf 5 bis 6 Grad runter gekühlt.
Funktioniert prima.
Welche Heizleistung kannst Du mit Deinem Bierkühler wegkühlen? Reicht so ein Ding, um 800-1500W am Refluxkühler zu verarbeiten?
Die Bierkühler arbeiten mit Kühlmittel und Kompressor, das ist mir erst mal suspekt.
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geschmacksverderber
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Re: Luft-Wasser-Kühlung

Beitrag von geschmacksverderber »

Mein 27 Liter elektro einkocher hat 2000 Watt,
Ja der Bierkühler hat Kühlmittel wie ein Kühlschrank. Aber der Kühlmittelkreislauf ist ein separat geschlossener Kreislauf. Im bierkühler befindet sich normales Leitungswasser das durch den Kühlmittelkreislauf gekühlt wird. In dem gekühlten Wasser befindet sich eine weiter kuferrohrschlange durch die das Kühlwasser für den (Liegig)Kühler läuft.
Bier vermischt sich im bierkühler ja auch nicht mit dem Kühlmittel
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derwo
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Re: Luft-Wasser-Kühlung

Beitrag von derwo »

So eine elektrische Kühlung verbraucht halt Energie. Dann muss man sich schon fragen, ob das wirklich besser ist, als Wasser zu "verbrauchen".
Für 1kWh Kühlleistung braucht ein Kühlschrank laut wikipedia etwa 500Wh. Wenn du also vier Stunden mit 2kW brennst, brauchst du anstelle 8kWh dann 12kWh.
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geschmacksverderber
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Re: Luft-Wasser-Kühlung

Beitrag von geschmacksverderber »

Ich musste mal schauen was der Bierkühler für eine anschlussleistung hat. Ist halt ein Rechenbeispiel was günstiger ist.
Zumal ich am brennplatz keine wasseranschluss habe, aber Strom. Und so ein Fass mit 200 Liter Wasser fängt halt auch irgendwann mal an zu riechen.
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Alk52
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Re: Luft-Wasser-Kühlung

Beitrag von Alk52 »

derwo hat geschrieben: 7. Aug 2021, 20:52 Es gibt auf homedistiller viele Beiträge darüber. radiator water cooler, cooling reservoir sind ganz gute Suchbegriffe.
Danke für den Tipp. Ich bin fündig geworden: Water cooling system page 2.
Die Warmwasserausgänge von RK und PK gehen in einen KfZ-Kühler, der mit 5-12V betrieben wird und anschließend in den Vorratsbehälter.
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Alk52
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Re: Luft-Wasser-Kühlung

Beitrag von Alk52 »

Heute habe ich die ersten Versuche mit meinem VW-KfZ-Kühler gemacht.

Für den ersten Versuch im Garten habe ich alle Anschlüsse montiert und einen Probelauf durchgeführt. Den Übergang von ca. 26 mm auf einen 10 mm Pneumatik-Steckverbinder ist dicht. Jetzt geht es weiter.
17:55 > Genau 10 Liter Wasser mit ca. 60°C habe ich für 5 Minuten durch den Kühler - ohne Ventilator - gepumpt, um Wasser und Kühler auf etwa gleiche Tempertur zu bringen.
18:00 -> Die 2 Kühlerventilatoren werden eingeschaltet. Beide zusammen ziehen über einen Regler 40 W aus einem alten PC-Netzteil.
.
hc_624.png
In 10 Minuten fällt die Wassertempertur der 10 Liter um 26,4 °C. Grob überschlägig sind das ca. 60 l/Stunde um 26°C.
Wenn ich das mit den Kühlleistungen von Bierkühlern vergleiche, die typisch 60 l um 20°C kühlen und dabei ca. 600 Watt brauchen, dann ist der KfZ-Kühler deutlich überlegen.
Gut, er liefert kein kühles Helles, aber für 40 W KühlleistungsInput bin ich sehr zufrieden mit der Gesamtleistung.
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derwo
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Re: Luft-Wasser-Kühlung

Beitrag von derwo »

Dann machst du demnächst mal einen Brand damit? Bin gespannt. Außer den beiden Punkten, die ich schon geschrieben habe, also daß die Hitze bei dir in der Wohnung bleibt und daß die Destillattemperatur relativ hoch sein wird, gibt es da glaube ich nichts, was dagegen spricht.
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aragones
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Re: Luft-Wasser-Kühlung

Beitrag von aragones »

@ Alk,
warum gehst du nicht mit dem heißen Wasser aus den PK und RK direkt in den PKW Kühler und dann erst zurück in dein Reservoir?
GGF halt mit 2 Becken also: Becken 1 => PK und RK => Becken 2 => PKW Kühler => Becken 1
Dann hast du schon von Anfang an gar keine Aufheizung des Einganges zum PK und RK im Reservoir?
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Alk52
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Re: Luft-Wasser-Kühlung

Beitrag von Alk52 »

Du hast Recht. Wenn ich die PK- und RK-Ausgänge in den KfZ-Kühler leite, dann habe ich dort die hohen Temperaturen, die sich effektiver herunterkühlen lassen.
Ob ich 1 oder 2 Behälter brauche kann ich nach dem nächsten Brand beantworten.
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Alk52
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Re: Luft-Wasser-Kühlung

Beitrag von Alk52 »

Hier die Bilder des Kfz-Kühlers.
hc_630.png
Der Kühler hat serienmäßig 2 Ventilatoren, die mit 12V laufen. Alternativ werde ich sie mit 5V/40W aus einem PC-Netzteil betreiben. Der Kühler hängt in einer Lücke zwischen 2 Regalen. Die kalte Luft wird von hinten angesaugt und nach vorn in den Keller ausgeblasen. Als Wasserbehälter ist ein 50 Liter Glasbehälter vorgesehen. Er steht in der Ecke hinter der Kanne, die ggf. als 2. Behälter zum Einsatz kommt.
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Alk52
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Re: Luft-Wasser-Kühlung

Beitrag von Alk52 »

Ich habe heute einige Stunden im Keller verbracht und das Konzept getestet. Dabei habe ich viel probiert, überraschendes erlebt und einiges gelernt. Insgesamt mehr als ein abendfüllendes Ergebnis.
Im Kessel hatte ich knapp 20l mit 11% altem Wein, der einen Raubrand mit Test der Rücklaufkühlung über sich ergehen lassen mußte. Die Heizleistung lag wie gewohnt bei 2,3 kW. Der neue 30l Kessel und das 50cm Steigrohr (keine SPP) sind noch nicht isoliert.

Bevor ich zu den Details komme, die gute Nachricht vorab.
Die Schrumpfschlauch-Verklebung der Silikon- mit den Pneumatik-Schläuchen ist absolut wasserdicht.

Dabei habe ich 2 unterschiedliche Silikonschläuche (Schrumpfschlauchdurchmesser anpassen) eingesetzt.
- 10x12mm für das Y im warmen Rücklaufzweig, der wegen des Wasserkühlers ja zusammengeführt werden muss.
- 10x15mm für die langen Leitungen von den Pumpen und zum Wasserkühler.
Beide Silikonschläuche sind ausreichend flexibel und erlauben Biegeradien, die mit den Pneumatikschläuchen nie zu erreichen sind.
.
hc_631.png
Im Aufbau habe ich etliche Pneumatik-Steckverbindungen verbaut, die auch absolut wasserdicht sind - aaaaaber nicht unterdruckdicht. Das habe ich im Kühlwasser-Rücklaufzweig bei den dünnen (10x12mm) Silikonschläuchen gut beobachten können. Luftblasen werden an den Verbindungen eingezogen und steigen von den Verbindungen auf, werden bei ausreichend Kühlwasserfluß überwiegend abtransportiert, aber mit der Zeit sammelt sich doch ein größere Luftmenge an den höchsten Punkten vor dem RK- bzw. PK-Kühlwasserausgang. Ob die Luftblase den jeweiligen Kühler reduziert, kann ich noch nicht sagen, aber dringender Verdacht besteht...

Die von Wo angesprochende Erwärmung des Raumes konnte ich messen. Meine Kellerthermometer in 1,6m Höhe an der gegenüberliegenden Wand zeigt zu Beginn der Versuche 20,4°C und steigt, trotz teilweise aktiver Kellerbelüftung, auf 23,4°C. Dabei bleibt die Kühlwassertemperatur ca. 1°C darunter, weil kalte Luft aus dem Fußbereich (Kellerboden) vom Wasserkühler angesaugt wird.

Morgen werte ich die Messungen weiter aus...
- gegenseitige Beeinflussung im Kühlwasser-Rücklaufzweig
- Effizienz des Wasserkühlers
- Optimierungen
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Alk52
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Re: Luft-Wasser-Kühlung

Beitrag von Alk52 »

Mit diesem Aufbau habe ich getestet.
hc_632.png
Der RK (Reflux-Kühler) ist für den Test integriert -ohne SPP im Steigrohr. Damit kann ich die Einstellungen für den Reflux ermitteln.

Kühlwasserregelung
Külwassermenge 10Liter.
Für den Produktkühler habe ich aus Erfahrung die Pumpe mit 6V betrieben und das Eckventil 2 von 2,5 Umdrehungen geöffnet. Damit sollte ausreichend Kühlwasser für Kondensation und Abkühlung des Destillates, über die gesamte Zeit, zur Verfügung stehen.
Der Refluxkühler startet mit 10V und 2 Umdrehungen geöffnetem Eckventil.
Der Dampf bei einer Heizleistung von 2,35 kW wird vom RK vollständig kondensiert und in den Kessel zurückgeschickt.

Jetzt wird langsam, nach jeweils 5 Minuten, die Pumpenspannung in 1 Volt-Schritten reduziert. Bei 7 Volt wird der erste Dampf durchgelassen und das Produkt kommt tropfenweise mit 1 Tropfen/3 s.
Weitere Reduzierungen der Pumpenspannung und Umdrehungen am Eckventil sind in der Tabelle zusammengefaßt.
hc_633.png
Für echten PotStill-Betrieb wird die RK-Pumpe ausgeschaltet.

Besondere Effekte
Direkt nach dem Ausschalten der RK-Pumpe strömt ein Teil des warmen Kühlwasser aus dem PK rückwärts durch den RK direkt in den Wasserbehälter. Uuups, was ist passiert? Die Wassersäule im kalten PK-Zweig fließt zurück und über die Y_Verbindung und das offene Ventil wird der direkte Weg in den Wasserbehälter etabliert, mit der Folge eines schnellen Temperaturanstieges von mehr als 10°C im Wasserbehälter, der erst beendet wird, als das RK-Eckventil geschlossen ist. Nach ca. 15 min ist die Wassertemperatur wieder auf dem alten Niveau von 22-23°C.


Gegenseitige Beeinflussung im Kühhlwasser-Rücklauf
Im Reflux-Betrieb, also bei geringem Kühlwasserdurchsatz im RK, habe ich die Wassermenge für den PK erhöht. Unerwartet reduziert sich die Produktmenge, es kommen nur noch Tropfen. Die Erklärung. Der erhöhte Wasserstrom des PK erzeugt an der Y-Verbindung einen Wasserstrahl-Pumpen-Effekt. Die Wassermenge durch den RK erhöht sich und damit die im RK abgezogene ENergie, die jetzt im Produkt fehlt.

Zusammenfassung und Optimierungen
Der Wasserkühler funktioniert und hat ausreichende Reserve, um neben meiner max. Heizleistung von 2,35 kW auch noch überhitzes Kühlwasser (s.o.) im Behälter zurück zu kühlen.
Die Wassertemperatur liegt mit 22-23°C ca. 1°C unter der Raumtemperatur (Thermometer in 1,6m Höhe), weil der Kühler kurz über dem Kellerboden aufgehängt ist und kältere "Bodenluft" ansaugt.

Der Wasserkühler erzeugt nicht nur reichlich Abwärme, sondern auch Zugluft in seiner Nähe und ist darüber hinaus mit ca. 65 db(A) eine störende Lärmquelle. Eine Platzierung draussen oder einem seperaten, gut gelüfteten Raum würde helfen.

Bei einer Neuplanung würde ich 2 getrennte Wasserkühler vorsehen, die eine vollständige Trennung der beiden Kühlwege erreichen. Und bessere Regelung erlauben.
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derwo
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Re: Luft-Wasser-Kühlung

Beitrag von derwo »

Das mit der gegenseitigen Beeinflussung der beiden Wasserkreisläufe ist schade. Anstelle eines zweiten Autokühlers, könntest du auch die zwei Rückläufe ohne Y-Stück in einen Eimer legen und von dort das Wasser mit einer zusätzlichen Pumpe in den Kühler leiten. Die Pumpe muss halt das heiße Wasser vertragen können. Oder vielleicht geht es auch ohne Pumpe, wenn alles dicht ist, also so eine Art Druckausgleichsgefäß, also ein dichter, luftgefüllter Behälter mit drei Anschlüssen?
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Alk52
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Re: Luft-Wasser-Kühlung

Beitrag von Alk52 »

Meine erste Idee hat beide Rückläufe in den Wasserbehälter geleitet und dann gekühlt - das hatte ich verworfen, weil der Wasserkühler effektiv höhere Temperaturen abkühlen kann.
Aber ich werde Deinen Vorschlag noch einmal aufgreifen. Mit einem sehr geringen Wasservolumen könnte es vielleicht doch funktionieren.
Schaun wir mal.
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derwo
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Re: Luft-Wasser-Kühlung

Beitrag von derwo »

Ich meine einen zusätzlichen Eimer, wo die beiden Schläuche erstmal reinkommen. Und da drinnen ist eine Pumpe, welche das heiße Wasser durch den Kühler in den Hauptbehälter pumpt.
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aragones
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Re: Luft-Wasser-Kühlung

Beitrag von aragones »

@ Alk,
Benötigt der Wasserkühler einen Eingangsdruck um Durchlauf zu haben oder reicht ggf auch die Schwerkraft ?
Ich denke es müsste auch reichen wenn du PK und RK Ausgang parallel , drucklos in den W-Kühlereingang hängst und den Kühlerausgang direkt in das Reservoir laufen lässt. Ggf am W-Kühlerausgang noch ein Ventil um die Durchflussmenge anzupassen damit der Kühler nicht leer bzw das Reservoir nicht über läuft.
Wenn es wegen der Höhenverhältnisse deines Aufbaus nicht geht dann eben die 2 Behälter Lösung.
Wobei ich dann auch den 2 Behälter am W-Kühlerausgang positionieren würde und dann das bereits gekühlte Wasser zurück ins Reservoir pumpen würde . Dann erübrigt sich der Punkt „Hitzebeständige Pumpe.“

Edit:
.. Übrigens in einer Kleinbrennerei hab ich mal gesehen das die das ca 60 Grad heiße Kühlwasser in einem ca 60 Liter Behälter sammeln und dann am Ende des Brennens zum Reinigen der Destille verwenden ( CIP) ..
Wäre also auch ein Ansatzs statt Kühlen dann gleich das Duschwasser oder Badewasser damit aufheizen 😊
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Alk52
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Re: Luft-Wasser-Kühlung

Beitrag von Alk52 »

Seht euch bitte nochmal die erste Skizze an, da ist es so wie es jetzt doch kommt, kein Y-Verbinder im heißen Zweig.

Den Wasserkühler könnte ich schon mit Schwerkraft betreiben, aber es wird nicht helfen, weil das Kühlwasser zu schnell durchfließt und der Kühler quasi leer ist und so nicht funktioniert - deshalb mit der Pumpe gegen die Schwerkraft. Eine Überlaufregelung am Wasserkühler müßte bei jeder Änderung nachreguliert werden.
Ein Heißwasserproblem kann es auch dann nicht geben, wenn beide Rückläufe in den Wasserbehälter laufen. Der Kühler hat im Live-Versuch gezeigt, dass er überhitztes Wasser, das aus dem PK direkt in den Wasserbehälter geflossen war (ok, es waren gerade mal +10°C) mit den geringen Volumenmngen durch PK und RK zügig heruntergekühlt hat.

Heute werde ich die effektive Kühlleistung des Wasserkühlers in einem einfachen Versuch messen:

Mein isolierter 17l Kessel kommt mit 5-10l Wasser auf die 7-Stufen-Herdplatte, die Pumpe saugt aus dem Kessel in den Wasserkühler und von dort direkt zurück in den Kessel.
Für jede Heizstufe wird die Speisespannung des Ventilators bestimmt, indem der Ventilator so angesteuert wird, dass das Wasser sich trotz Heizung von 0,4-2.23 kW gerade nicht erwärmt.
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Re: Luft-Wasser-Kühlung

Beitrag von Alk52 »

Es hätte so einfach sein können, isses aber nicht.

Kurz zusammengefaßt: Wenn ich versuche einen Wasservorrat mit einem Wasserkühler auf konstanter, geringer Temperatur zu halten, schlägt die Physik zurück.
Um Leistung wegzukühlen muss der Wasserkühler (am Eingang) eine höhere Temperatur haben, als die angestrebte im Wasserbehälter.
Wenn ich es dennoch versuche, dann erhalte ich als Ergebnis die mittlere Temperatur, die erforderlich ist, um Wärmeleistung abzutransportieren.

Hier die Daten (Heizleistung - Temperatur):
360W - 21°C
460W - 22°C
1170W - 26°C
1560W - 29°C
2200W - 33°C

Fazit: Lern mit dem Y zu leben! Das funktioniert.

Der funktionierende Aufbau entspricht der Skizze vom 19. Sep 2021, 13:28
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Re: Luft-Wasser-Kühlung

Beitrag von aragones »

Das leerkaufen des Kühles kannst du durch Drossel Verbindern qout Wk = qin Wk

Oder mit y Stück aber Eckventil mit Rückschlag Ventil…


Und Rk im Gegenstrom Modus betreiben…. Musst halt ein und Auslass extern auf gleiche Höhe legen
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