Raspberry Pi und Arduino - Experimente


Anfänger2013

Jolokiajunkie
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Auch wenn die meisten Sensoren erst in zwei Wochen kommen, hier das Erste Experiment.

Ich wollte schon immer wissen, ob und dann wieviel, es bringt die Chilis in die Ecke meines Balkons zu schieben um sie vor Kälte zu schützen.

Hier das Ergebnis:



Informationen zu meinem Balkon: Größe 2,50 m x 2,50 m, offen an zwei Seiten.

Sensoren:
fc = vorne, keine Wände = rot
21 = hinten, zwei Wände, Abstand 15 cm = blau
8f = rechts, eine Wand, Abstand 15 cm
b4 = links, eine Wand, Abstand 15 cm
dc = liegt auf den Fliesen

Die Sensoren sind kalibriert, Die Sensoren fc und 21 zeigen nur eine minimale Abweichung.

Wie man sieht bringt das in die geschützte Ecke stellen bei mir bis zu 1,5 Grad.
Das Haus ist recht modern und daher gut isoliert. In älteren Häusern speichern die Wände noch viel mehr Wärme.
 

Anfänger2013

Jolokiajunkie
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Experiment 2

Kräutergärten werden traditionell mit Steinen eingefasst, damit es die Pflanzen wärmer haben.
Ich habe mich schon immer gefragt, wie wirksam das ist. Nachts geben die Steine natürlich Wärme ab, morgens speichern sie aber die Kälte.
Lohnt es sich das Chilibeet mit Steinen einzufassen?
Lohnt es sich Wasserkanister zwischen die Chilis zu legen?


Mit dem Raspberry Pi konnte ich jetzt das Rätsel lösen!

Ein 5 Liter Wasserkanister, nach unten isoliert auf meinem Balkonkasten.
Gemessen wird die Wassertemperatur und die Lufttemperatur mit Abstand zu dem Wasserkanister.
20151012_101859-klein.jpg

Das Ergebnis:



Wie man sieht, schien nur am 12. und 23. Oktober bis ca. 14 Uhr die Sonnen. Ansonsten war der Himmel immer stark bewölkt.

Sobald die Sonne schien, hat sich der Wasserkanister aufgewärmt und dann die Wärme über viele Stunden abgegeben. Ohne Sonnenschein hat der Kanister nur die Temperaturschwankungen etwas ausgeglichen.

Der Kanister hat sich morgens, besonders bei Sonnenschein, sehr schnell erwärmt und die Wärme dann über einen sehr langen Zeitraum konstant abgegeben. Daher sind die positiven Effekte (Wärmeabgabe) viel stärker als die negativen Effekte (Aufnahme von Wärme am Morgen.)

Am 12. Oktober war der Kanister um 15:00 Uhr 18 Grad wärmer als um 8:00 Uhr morgens am nächsten Tag. Die gespeicherte Energie hat der Kanister also in 18 Stunden wieder abgegeben.


Wasser kann sehr viel Energie speicher. Die spezifische Wärmekapazität von Wasser ist 4,182 J/(g K)

1 Liter = 1000 gramm; Temperaturdiffferenz = 18 Kelvin
---> 4,18 * 1000 * 18 = 75240 Joule (=Ws = Watt Sekunden) /3600 = 20,91 Wh (watthour)
20,9 Wh * 5 Liter = 104,5 Wh
Die freigesetzte Wärme des Kanisters beträgt 104,5 Wh.

Das entspricht einer Heizung von:
104,55/18 = 5,8 W Heizung für 18 Stunden.
Bei 100 Liter = 116,2 Watt Heizung für 18 Stunden

Unglücklich wart natürlich, dass die Sonne nur bis 14:00 Uhr schien und es am nächsten Morgen überhaupt keinen Sonnenschein gab. Wenn man davon ausgeht, dass zwischen dem Sonnenuntergang und dem kältesten Zeitpunkt der Nacht 12 Stunden liegen, dann kommt man auf folgende Werte.

104,55/12 = 8,7 W Heizung für 12 Stunden.
Bei 100 Liter = 174,2 Watt Heizung für 12 Stunden

Ein Kanister bringt mit 6 bis 9 Watt Wärmeabgabe pro Stunde nicht viel, andererseits ist die Energie kostenlos. Der durchschnittliche Temperaturunterschied zwischen Nord- und Süddeutschland beträgt nur ca. 1 Grad. Ein klein bisschen Wärme kann schon deutlich das Pflanzenwachstum beeinflussen.

Besonders interessant finde ich das Ergebniss für Teibhäuser. Wer in Töpfen kultiviert, der hat zwischen den Töpfen meist viel Platz für Wasserflaschen und Kanister. Wenn der komplette freie Raum mit Wasserbehältern gefüllt wird, kommt man schnell weit über 100 Liter. Das Wasser würde während des Tages, wo häufig die Temperaturen zu hoch sind, als Kühlung dienen und nachts als Heizung.


In Kürze werde ich das Experiment mit einem schwarzen Kanister wiederholen.


Wen es interessiert, die spezifische Wärmekapazität von:

· Wasser (20 °C): 4,182
· Luft: 1,005
· Gartenerde: 1,000
· Erde feucht: 2,000
· Kies: 0,840
· Sand: 0,835
· Ziegel: 0,920
· Granit: 0,790
· Basalt: 1,000
· Beton: 0,879
· Holz: 1,7
· Glas: 0,6–0,8
 
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eteeric

Dauerscharfesser
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Sehr gute Idee, :thumbsup: die man folgendermassen weiterentwickeln könnte.

Um das Wasser in den Kanistern auch bei wenig Sonnenschein schneller aufzuwärmen, könnte man über eine kleine Umwälzpumpe das Wasser durch einen ca 30 bis 50m Wasserschlauch schicken, der in einer Spirale gelegt zwischen 2 schwarzen Gummimatten in der Sonne liegt. ;)

So habe ich es dieses Jahr mit dem Planschbecken von unserem Kleinen gemacht, und ich war erstaunt was dieser Sonnendurchlauferhitzer so an warmen Wasser gebracht hatte.:woot:

Gruß

Eric
 

Anfänger2013

Jolokiajunkie
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eteeric
Bringe mich nicht auf Ideeen, die mich der Zwangsjacke näherbringen! Die wird sowieso schon seit langem für mich bereitgehalten!

Wie groß waren denn Deine Gummimatten? Bezugsquelle?
 

eteeric

Dauerscharfesser
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Das waren Reststücke von einer etwas dickeren Teichfolie ca. 1,5 bis 2m Größe.
Die kannst du dir überall für relativ wenig Geld bestellen.
 

Anfänger2013

Jolokiajunkie
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Wie Versprochen das Experiment 2 mit schwarzem Kanister.

20151026_152549-klein.jpg

Ein 5 Liter schwarzer Wasserkanister, nach unten isoliert auf meinem Balkonkasten.
Gemessen werden die Wassertemperatur und die Lufttemperatur mit Abstand zu dem Wasserkanister.

Temperaturen-schwarz-1-klein.jpg
Temperaturen-schwarz-2-klein.jpg

Wie man sieht erwärmt sich der Kanister bei Sonnenschein extrem schnell. Durch die schwarze Farbe wird eine um 5 Grad höhere Temperatur erreicht.

1 Liter = 1000 gramm; Temperaturdifferenz = 25 Kelvin
---> 4,18 * 1000 * 25 = 104500 Joule (=Ws = Watt Sekunden) /3600 = 29,03 Wh (watthour)
29,03 Wh * 5 Liter = 145 Wh
Die freigesetzte Wärme je Kanisters beträgt 145 Wh.
39 Prozent mehr als bei dem duchsichtigen Kanister. Etwas mehr Farbpigmente hätten vieleicht noch mehr gebracht.

Das entspricht einer Heizung von:
145/18 = 8,1 W Heizung für 18 Stunden.
Bei 100 Liter = 161,1 Watt Heizung für 18 Stunden


Zu beachten ist, dass wir im Augenblick November haben. Die Sonne ist sehr schwach und strahlt nur mit 1/3 der Energie von einem Sommertag. Bereits im Mai haben wir eine Sonne, die 2,5-mal so intensiv scheint wie im November. Sieh Abbildung 5: http://www.physik.wissenstexte.de/polartag.html

Im Mai: Faktor 2,5
Das entspricht einer Heizung von:
20,25 W Heizung für 18 Stunden.
Bei 100 Liter = 405 Watt Heizung für 18 Stunden



Nach diesen Ergebnissen sammele ich über den Winter 5 Liter Kanister.
Wahrscheinlich werde ich eine Seite schwarz ansprühen und dann bei den Chilis im Beet auf der Erde platzieren um die Erdtemperatur zu erhöhen.
Besonders im Frühjahr müsste das etwas bringen. Das beste ist, dass die zusätzliche Energie/Wärme kostenlos ist. Daher kann man auch mit einem kleinen Wirkung zufrieden sein.

Wenn ich ein Treibhaus besitzen würde, dann würde ich alle freien Ecken mit Wasserkanister füllen um die meist zu hohen Temperaturen am Tag zu senken und in der Nacht höhere Temperaturen zu haben. In geschlossenen Räumen können die Kanister besonders effektiv arbeiten.



Wahrscheinlich erst im Frühjahr werde ich Messungen der Erdtemperatur im Vergleich vornehmen.

Mich interessiert wie stark sich die Erdtemperatur nach z.B. einem Monat in der Nähe von drei schwarzen Kanistern erhöht. Jeder Tag bringt bestimmt nur einen minimalen Anstieg. Erde speichert aber gar nicht so schlecht Wärme und so könnte mit der Zeit ein nennenswerter Betrag zusammen kommen.
 
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Taunuswaldfee

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Klasse!

Die Behälter haben im gwh so lange Sinn, wie ich in der Aufwaermphase (Sonne scheint) nicht Heinzen muss( Sonne scheint nicht). Denn dann würde ich Energie aufbringen müssen um die Kanister anzuwärmen. Das würde sich dann nicht mehr lohnen denke ich.
 

Anfänger2013

Jolokiajunkie
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@Taunuswaldfee
Gibt es das in einem Gewächshaus außer im tiefsten Winter?

War eigentlich davon überzeugt, dass selbst im Dezember die Temperaturen bei Sonnenschein im Gewächshaus schnell deutlich ansteigen.
Habe leider selber kein Gewächshaus.

In den Wintermonaten kann man die Kanister leeren.
 

Studi

Jalapenogenießer
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uraltes Thema wieder mal ausgegraben. ;) @Anfänger2013 hast du das Experiment mit den Schwarzen Kanistern mal noch weitergetrieben? Ich bin in der Planung für 2018. Nebst der Anschaffung eines Growzeltes zur optimaleren Lichtausbeute bei der Anzucht überlege ich mir auch die Anschaffung eines Foliengewächshauses/-tunnels. Ziel sollte sein, dass die Pflanzen früher rauskommen. Eine gratis Heizung in Form von angesprayten PET-Flaschen die ab Mitte/Ende April die Temperatur deutlich erhöhen und Peaks brechen käme da natürlich sehr gelegen. :whistling:
 

Anfänger2013

Jolokiajunkie
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Foliengewächshauses und "früher raus" funktioniert nicht sehr gut. Ein Foliengewächshaus bietet fast keine Isolierung. Tagsüber hast Du höhere Temperaturen. Nacht unterschieden sich die Temperaturen nur minimal.
Hohlkammerplatten bieten eine gute Isolation, kosten aber mehr.

Bei der Wahl zwischen Folie und Vlies würde ich mich eher für ein Vliesgewächshaus entschieden. Hat gegenüber der Folie einige Vorteile. Dort sind die Wasserbehälter aber nicht so wichtig, da die Temperaturextreme nicht so deutlich sind.
https://chiliforum.hot-pain.de/threads/vlies-gewaechshaus-ein-erfahrungsbericht.26071/

Wenn ich mal Platz für ein großes Gewächshaus mit Hohlkammerplatten habe, dann werde ich bestimmt Wasser zwischen den Töpfen/Pflanzen verwenden um Temperaturextreme auszugleichen.

Evtl. Sogar zwei Kreisläufe und einen sehr großen Wassertank.
Tagsüber läuft Wasser im oberen Bereich des Gewächshauses durch Rohre und erwärmt das Wasser im Wassertank. Nachts läuft das Wasser in einem zweiten Kreislauf auf Pflanzenhöhe und gibt dort Wärme ab.
 

Anfänger2013

Jolokiajunkie
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20190131_140834-klein.jpg

Habe gerade eine Temperatursteuerung für die Anzucht zusammengebaut.
Temperatursensor DS18B20 (oben Mitte) nur teilweise zu sehen.

Die Heizmatte wird angestellt, wenn die Temperatur unter 27°C fällt und ausgestellt, sobald sie über 29°C liegt.
Angezeigt werden zusätzlich die Minimum- und Maximumwerte, die aktuelle Temperatur und ob die Heizmatte an- oder ausgeschaltet ist.

Da ich bei Netzspannung immer etwas vorsichtig bin, habe ich das Ein- und Ausschalten über eine Funksteckdose gelöst.

Als erstes habe ich den Ein- und Ausschaltcodes der Fernbedienung durch einen 433 MHZ Empfänger ausgelesen.
Diesen Codes sende ich jetzt mit Hilfe von einem 433 MHZ Sender an die Funksteckdose um die Heizmatte zu schalten.
Reichweite: über 10 Meter.

Kosten: Wenn in China gekauft, ca. 10 €


Der 433 MHZ Sender in Kombination mit Funksteckdosen begeistert mich. Kein Kontakt meiner Basteleien zur Netzspannung. Trotzdem lässt sich viel steuern.
z. B. Wasserpumpe zum Gießen während des Urlaubs usw.
 
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