Die Photovoltaik-Anlage läuft, die Sonnenbatterie ist voll – wohin nun mit dem überschüssigen Strom? Eine Klimaanlage muss her!
Die Klimaanlage – bestehend aus einem PC-Lüfter und einem Kippschalter (der unterste) zum einstellen der Betriebsarten
Klimaanlage ist vielleicht etwas übertrieben, es wird wohl eher eine Lüftungsanlage werden. Hierzu verbauen wir zunächst einen Lüfter im unteren Bereich des Radkastens. Der Radkasten ist unten geöffnet, sodass der Lüfter Luft von Außen in den Innenraum blasen kann. Im zweiten Radkasten, soll später noch ein weiterer Lüfter verbaut werden, der die Luft wieder nach draußen bläst. Die Lüftung nun immer mittels Schalter anzuschalten und durchlaufen zu lassen aber nicht gerade energieeffizient und cool. Daher muss eine intelligente Lüftungsregelung her.
Die Lüftungsregelung
Die Lüftungsanlage soll drei Modi haben: Aus, manuell oder Automatik. Die Modi können mit einem Kippschalter im Radkasten eingestellt werden. Im manuellen Betrieb läuft die Lüftung mit einer festgelegten Drehzahl durchgehend. Im Automatik-Betrieb werden die aktuellen Innen- und Außentemperaturen sowie Luftfeuchten berücksichtigt und entsprechend die Lüftung gesteuert.
Für den Innenraum können wir einen Temperatur- und Luftfeuchtebereich angegeben werden, der durch die Lüftung eingehalten werden soll. Momentan habe ich hier 18-21 °C und 40-60% Luftfeuchte fest einprogrammiert – später sollen diese Werte über die BikeCamper App geändert werden können. Wenn nun z.B. die Innentemperatur größer als 21° ist und gleichzeitig die Außentemperatur kleiner als die Innentemperatur ist, wird die Lüftung eingeschaltet, um den Innenraum zu kühlen. Dieses Szenario könnte z.B. im Sommer eintreten, wenn sie die Temperatur nachts wieder abkühlt. Die Lüftungsautomatik sorgt dann dafür, dass der Innenraum abgekühlt wird.
Ebenso verhält es sich mit der Luftfeuchte. Da der BikeCamper auf Grund seiner Größe nur ein sehr geringes Innenraumvolumen hat, kann die Luftfeuchte schnell durch die Atmung des Menschen erhöht werden. Wie z.B. nachts, wenn längere Zeit keine Lüftung stattfindet. Gerade im Winter kann es hier schnell zu Kondensatbildung an den Wänden und der Decken kommen, sodass wir irgendwann im Regen stehen. Hier sorgt die Lüftung z.B. beim schlafen dafür, dass die Luft entfeuchtet wird. Hierzu wird die absolute Luftfeuchte im Inneren berechnet und mit dem Außenwert verglichen. Die relativen Luftfeuchten sind hier nicht geeignet, da die Luft bei unterschiedlichen Temperaturen auch unterschiedlich viel Wasser aufnehmen kann.
Die Technik
DHT11 (links) und DHT22 (rechts) Temperatur- und Luftfeuchtesensor
Quelle: https://learn.adafruit.com/assets/576 lady ada CC BY-SA 3.0
Beim verlegen der Kabel für das 12V Bordnetz habe ich gleich noch Steuer- und Messleitungen verlegt, die jetzt zum Einsatz kommen. Innen und außen installieren wir jeweils einen Sensor zum Messen der Temperatur und Luftfeuchte am BikeCamper. Es kommt dabei ein DHT11 Sensor zum Einsatz, der digital von einem Mikrocontroller auslesen werden kann.
Als Lüfter kommt ein üblicher PC-Lüfter zum Einsatz. Dieser hat den Vorteil, dass er direkt an das 12 V Bordnetz angeschlossen werden kann. Die Drehzahl lässt sich mit einem Mikroprozessor regeln – mehr dazu gibt’s im Elektronik Kompendium. Solche Lüfter, wie den verwendeten F8 PWM von Arctic, gibt es schon für weniger als 4 EUR. Der Lüfter schafft eine Luftumwälzung von ca. 60 Kubikmeter pro Stunde. Da der BikeCamper ein Volumen von etwa 2 Kubikmeter hat, lässt sich die Luft theoretisch in 2 Minuten einmal komplett austauschen.
Ein PC-Lüfter sorgt für frische Luft im BikeCamper
Die gesamte Steuerung wird von einem Mikroprozessor vorgenommen, über den ich noch in einem der nächsten Beiträgen berichten werden.
Wie geht’s weiter?
Die Klimaregelung ist sicherlich noch optimierungsbedürftig, aber hier ging es zunächst darum die notwendige Hardware zu installieren und die Anbindung an den Mikrocontroller zu realisieren. Mit den nun verbauten Sensoren, sowie der Möglichkeit die Drehzahl des Lüfters zu regeln und eine Steckdose zu steuern, ermöglichen uns nun verschiedenste Steuerungs- und Energiemanagementstrategien auszutesten. Eine weitere Funktion soll eine intelligent gesteuerte Steckdose bilden. Diese kann z.B. nur dann angeschaltet werden, wenn die Solaranlage gerade Strom produziert. Auch wäre denkbar bei einer zu geringen Temperatur im Innenbereich und ausreichend Kapazität der Batterie einen kleinen 12V Heizlüfter zu steuern. Hierzu kann der Mikrocontroller beliebig neu programmiert werden, ohne weitere bauliche Maßnahmen am BikeCamper.
14. Januar 2021 um 21:58
zum Campen in der Kälte gibt es ein einfaches Wärmetauscherprinzip : 2 Lüfter laufen im Wechselbetrieb, ca alle 2 minuten lang saugt einer an, der andere bläst aus, – dann andersherum. beim Einsaugen und Ausblasen wird die Luft durc h einen kleinen Kieselspeicher geführt, der Luftwärme und Feuchte annehmen oder abgeben kann. (2 hände voller Kieselsteine können pro Lüfter schon reichen. Warme feuchte Atemluft wird abgeblasen, erwärmt und befeuchtet die Kieselsteine, im nächsten Intervall wird hier Luft eingezogen, die Kieselsteine geben Wärme und Feuchte an die Kalte trockene Außenluft ab. Wie man die Lüfter alle Minute automatisch umpolt – davon habe ich leider keine Ahnung.