Wieviel Inhalt braucht ein Aquarium, um die Einleitung von ca. 2,5kW Abwärme noch zu vertragen?
Aus Lärmschutzgründen 8-) will ich ein Aquarium (ein großes) als "Kühlung" für eine Reihe von Computern benutzen. Die Fische darim vertragen eine Wassertemperatur im Bereich von ca. 18°C bis maximal 30°C. Die Raumtemperatur kann über eine Klimaanlage kontrolliert werden, die angenommene Maximaltemperatur für den Raum ist 28°C; wärmer sollte das Wasser auch nicht werden. Die maximale Tiefe des Aquariums ist 110cm (darunter ist die Technik verbaut, darüber ist die Raumdecke). Wie breit und lang muß das Aquarium nun sein, um sich auch im Extremfall nicht zu überhitzen? PS: Die Rechner werden mit Kühlmitteln gekühlt, die Wärme wird in Wärmetauschern an das Wasser im Aquarium abgegeben.
2007-08-14T10:22:26Z
Noch ein paar Details: Die Anlage ist notwendig, weil der Architekt für ein Bürogebäude vergessen hat, entsprechende Anlagen und Räume für Server vorzusehen. Alle anderen Alternativen haben wir geprüft und als entweder zu laut oder zu warm verwerfen müssen. Die einzige verbliebene Alternative zu dem Aquarium wäre ein Anbau ...
28°C ist die Maximaltemperatur, die das Wasser erreichen darf, bei einer maximalen Raumtemperatur von ebenfalls 28°C - die hoffentlich nur an den heißesten Sommertagen erreicht werden wird. Außerdem sind die Abwärmemengen der Pumpen etc. in der Gesamtabwärmemenge bereits enthalten. Und für die Baustatiker: aus einem mir nicht ganz ersichtlichen Grund ist die zulässige Belastung pro Quadratmeter mit mehr als 4t angegeben.
Boson2007-08-15T00:01:19Z
Beste Antwort
Zuerst möchte ich klarstellen, dass ich keine Verantwortung dafür übernehme, wenn Du Deine Fische in Deiner Konstruktion kochst, einfrierst oder sonst irgendwie ums Leben bringst.
Also: Mal angenommen Du nimmst ein Standard-Aquarium 160 cm x 50 cm x 60 cm (sowas kostet offenbar mehr als 400 Euro, siehe http://hamburg.kijiji.de/c-Tiere-Fische-Aquarium-480-Liter-Aquarium-W0QQAdIdZ15549789 ). Dies hat ein Fassungsvermögen von 480 l. Wenn das Aquarium vollständig Wärmeisoliert wäre, so bräuchtest Du nur eine Stunde um die Temperatur mit Deiner Abwärme von 2.5 kW um ca. 4.5 K im Aquarium anzuheben.
Dein Aquarium ist natürlich nicht Wärmeisoliert - also musst Du die Wärmeabgabe nun berücksichtigen. Dies ist aber doch komplizierter und mit den Angaben, die Du gemacht hast, nicht ohne weiteres möglich (siehe http://de.wikipedia.org/wiki/W%C3%A4rmeleitung ). Was Du nämlich brauchst, wie Wonko der Verständige schon gesagt hat, sind die Materialeigenschaften des Aquariums. Ganz wichtig dabei sind die Wärmeleitungskoeffizienten und Dicken des Glases, sowie die Oberfläche des Aquariums. Die Wärmeabgabe ist zudem vom Temperaturgradienten abhängig: Je größer der Temperaturunterschied zwischen Deinem Aquarium und Deinem Zimmer, umso schneller kann Wärme abgegeben werden. Beachte: Solange Deine Wassertemperatur nicht höher als Deine Raumtemperatur ist, wird das Wasser gar keine Nettowärme abgeben, sondern zusätzlich vom Zimmer geheizt werden.
Auch ich würde Dir raten, diese Sache experimentell ohne Fische mal auszuprobieren. Insbesondere die Extremfälle: Hochsommer, tiefster Winter sind interessant. Außerdem wäre es sicher interessant zu wissen, wie sich Deine Abwärme mit Deiner Prozessorlast ändert...
Als Dipl-Phys. kurz vor der Promotion, kann ich Dir nur sagen, daà Du hier an der falschen Adresse bist. Um das exakte Wärmeverhalten des Aquariums zu bestimmen sind viele Angaben mehr erforderlich: Wieviele AuÃenwände, welche Glasart und -dicke, welche Strömungen in diesem durch Pumpen usw. ... Das verläÃlich im Voraus zu berechnen zu lassen dürfte Dich alleine schon leicht einige tausend Euro kosten. Das läuft auf nicht triviale numerische Simulationen hinaus. Die Laplace (Wärmeleitungs) Gleichung kann sehr tückisch sein!
Warum baust Du nicht einfach ein Aquarium und setzt die Fische dann hinen wenn Du weiÃt wie sich dieses thermisch verhält, bzw. lernst daà Du die Kühlung der Rechner nicht wie vorgesehen realisieren kannst?
In diesem Fall dürfte Versuch und Irrtum wohl die kostengünstigste und effektivste Methode sein. Vielleicht können Dir die Ingieneure mit ein paar Abschätzungen weiterhelfen, eine "physikalische" Frage im engeren Sinne ist das jedoch nicht: Die nötigen Gleichungen kann ich Dir hinschreiben, nur nutzt Dir das nichts weil diese nicht mehr analytisch lösbar sind.
Das ist ja mal 'ne Wahnsinnsfrage! Aber wohl doch eher ein Rechenmodell, oder? Gut, tun wir mal so als ob...
Ich würde zunächst mal eine andere Möglichkeit prüfen, denn wenn die armen Fische temperaturmäÃig ständig am oberen Limit gehalten werden, ist das glaub' ich auch ziemlicher Streà für die.
Für die korrekte Berechnung der in den Raum abgestrahlten Wärmemenge müÃtest Du auÃerdem noch angeben, ob das Aquarium irgendwie eingebaut ist (seitlich, hinten - vorn wird es ja wohl einsehbar sein). Und wenn, womit. Weiterhin ist auch die Abwärme der Technik zu prüfen - die Trafos für Filter, Umwälzpumpen u.ä. sorgen bei unzureichender Isolierung von unten für einen "warmen FuÃ". Welches Glas in welcher Stärke wurde für das Aquarium verbaut - wichtig für die Wärmeabstrahlfähigkeit. AuÃerdem - willst Du wirklich auch im Sommer eine Raumtemperatur von 28° zulassen??? Wenn nicht, müÃte das Aquarium auch wie ein Pufferspeicher wirken und natürlich gröÃer dimensioniert werden, sonst zahlst Du über den Umweg der Raumkühlung per Klimaanlage wieder drauf und könntest es von vornherein einfacher haben.
Allerdings: Ich kann mir nicht wirklich vorstellen, wie riesig die Flächen eines GefäÃes sein müÃten, um 2,5 kW pro Stunde in einem Innenraum per Abwärme zu verbraten. Vielleicht wie ein kleiner Pool?
Deshalb: Wenn Du schon ein Equipment wie Wärmetauscher u.ä. involviert hast, wäre es da nicht sinnvoller, die Abwärme in den Warmwasserkreislauf einzuspeisen und damit z.B. dem Duschwasser eine höhere Vorlauftemperatur zu geben. Ist natürlich schwierig (um nicht zu sagen: undurchführbar), wenn ein zentrales Heizsystem (wie z.B. meist bei Mietwohnungen) vorliegt.
Gibt es nicht auch ähnlich der Wärmepumpe Geräte, die per Kompression aus Wärme Kälte machen? Da könntest Du vielleicht einen Spezial-Kühlschrank autark damit betreiben und nicht den Raum zum Aquarium umfunktionieren.
Bin wirklich gespannt, was auf diese Frage hier so für Antworten reinkommen... .