Luftwirbelbremse

manche Lösungen sind so einfach, dass man einfach nicht drauf kommt.
 
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Luftwirbelbremse

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Gepostet: 16.01.2017 - 22:59 Uhr  ·  #1
Mit Windkraft den mit Generator erzeugte Energie direkt nutzen, das macht man bei Insellösungen - also Offgrid - normalerweise nur, wenn die Akkubank oder sonstige Speicher voll geladen ist und der Laderegler den überschüssigen Strom - meist mit einer Heizpatrone in einem Wasserkessel - irgendwie noch nutzbringend abfackeln soll.

Es gibt allerdings auch individuelle Situationen wie folgt:

Man hat ein Windrad, möchte damit nichts weiter tun als die damit erzeugte Energie genauso stark, wie sie gerade erzeugt wird in Wärme umwandeln, z.B. in einem Garten im Gartenhaus, Hühnerstall oder Carport. Also ohne Speicherung direkt verbraten was gerade ankommt.

Das Problem mit der Heizpatrone kennen wir ja, bei wenig Wind ist der Widerstand so groß, dass das Windrad total abgewürgt wird.

Wir hatten da schon Vorschläge wie man statt der Heizpatrone eine mit E-Motor betriebene Wasser oder Ölbad Wirbelbremse als Strom-Wärme-Umwandler nutzen könnte, weil ein E-Motor flexibler auf die gerade erzeugte Spannung und Stromstärke anspricht als eine Heizpatrone.

Da gäbe es eine noch einfachere Möglichkeit der direkten zum Windrad passenden Wärmeerzeugung: Wenn nicht gerade Wasser in einem Thermotank auf Temperatur gebracht werden soll und nur direkt der Raum erwärmt - Luft ist dort sowieso vorhanden und solange diese nicht massiv entweichen kann und der Raum halbwegs geschlossen oder gar gut isoliert ist, müsste sich ventilierte Luft genauso erwärmen wie z.B. Wasser in einer Wasserwirbelbremse.

Wobei sich irgendwann auch die Frage stellt, ob nicht schon ein unbelasteter mit dem gerade ankommenden Strom laufender Elektromotor die Energie schon komplett direkt in Wärme umwandeln kann, und als "Ofen" genutzt werden könnte.

Es läuft eigentlich alles darauf hinaus, dass gute Raumdämmung schon mehr bringen kann als alles andere.
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Re: Luftwirbelbremse

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Gepostet: 17.01.2017 - 13:56 Uhr  ·  #2
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Re: Luftwirbelbremse

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Gepostet: 17.01.2017 - 16:35 Uhr  ·  #3
Reibung erzeugt Wärme, auch wenn es durch mechanische Reibung von Lüfterpropellern im gasförmigem Medium Luft sein sollte... Wie sollte sonst eine Wasserwirbelbremse funktionieren?

In einem geschlossenen und gut isoliertem Raum wird sich ventilierte Luft bald erwärmen, man braucht da nun echt keinen Pupser dafür...
Allerdings könnte ein Lüfter möglicherweise überflüssig sein, ein unbelasteter E-Motor dreht ohne Propeller als Last schneller und erzeugt dabei auch Reibungswärme.

Der Windgenerator wird beim Anfahren mit wenig Wind nicht wie mit einer Heizpatrone ausgebremst, läuft wie unbelastet an! Und der E-Motor der dann praktisch als Heizelement dient, dreht mit steigender Leistung des Windrads mit auf ohne auszubremsen! Da braucht man keine Witze drüber machen, es gibt im Kleinwindbereich durchaus auch Anwender, die für kleine Lösungen ohne viel Schaltkram dankbar sind!
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Re: Luftwirbelbremse

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Gepostet: 17.01.2017 - 20:46 Uhr  ·  #4
Hallo

Ein Motor der direkt am Windgenerator angeschlossen ist, bremst diesen genau so wie ein Transformator durch belastung mit Ummagnetisierungsstrom.

Gruß Aloys.
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Re: Luftwirbelbremse

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Gepostet: 17.01.2017 - 22:12 Uhr  ·  #5
Schon klar, dass der Ummagnetisierungsstrom widerstandsmäßig eine andere Größenordnung hat als z.B. der Widerstand einer Heizpatrone, oder?

Erst wenn ein Trafo ordentlich Nutzlast an einen Verbraucher liefert geht doch die Bremse erst richtig los. Ich wollte doch gar keine wesemntliche Nutzlast anschliessen ausser dem leerlaufenden Motor an den Windgenerator der ja auch so warm genug wird! Eventuell einen Ventilator, das käme drauf an, muss nicht sein! Und da ein Motor nicht ganz das Gleiche wie ein Trafo ist wird er die angelieferte Energie auch selber "verbrauchen" - sprich umwandeln - hoffendlich, so wäre es hier jedenfalls vorgesehen, größtenteils in Wärme!

Also im Effekt das was sich der Laie so vorstellt, wenn er statt dessen eine genügend große Heizpatrone für die maximal mögliche Leistung direkt anschliessen möchte. Nur eben da mit dem ekelhaften Effekt das eine Heizpatrone schon beim ersten Anlaufen das Windrad komplett ausgebremst. Tote Hose mit Heizpatrone.

Ich habe jedenfalls, bevor ich mich hier im Forum zu sehr aus dem Fenster lehne schon vorher einen entsprechenden Versuch mit zwei 250 W 24 V Nabenmotoren gemacht!

OK, von Hand, drehe ich den einen Nabenmotor - beide sind miteinander verkabelt - dann dreht der andere fast zeitgleich mit, durch den im von mir angedrehten Teil erzeugten Strom.

Da ist dann nicht zu spüren, ob ein Unterschied der Leichtgängigkeit zwischen ohne Last laufendem oder mit dem zweiten mit angetrieben entsteht. Wenn da was bremst dann eben nur sehr minimal und absolut nicht wie eine Heizpatrone!

Versuche ich den elektrisch über Kabel angetriebenen Nabenmotor dann mit der Hand festzuhalten, dann erst wird der als Generator funktionierende Nabenmotor, mit dem ich primär den Strom erzeuge deutlich schwergängiger!

Je schneller ich den Erzeuger drehe, desto schneller läuft der andere dann mit! Insofern wird er also dynamisch mit dem jeweilig erzeugten Strom auch entsprechend Wärme abgeben. Wir kennen ja den Spruch vom unbelasteten und dadurch durchgebrannten Windgenerator. Ich denke mal, das da Last und Erzeugerstrom gegenseitig anpassen und das wäre ja mal was.

Gruß, Carl
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Re: Luftwirbelbremse

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Gepostet: 18.01.2017 - 11:59 Uhr  ·  #6
Hallo Karl

Die beiden Radnabenmotore können nur synkron zusammen laufen, das scheint bei Deinen ja der Fall zu sein.
Wird der Motor aber mit einem Fentilator ,und damit mit eine Schwungmasse betrieben, wirt der Motor schon beim Anlaufen nicht in die Synkronisation gehen und stehen bleiben.
Mach mal ein Brett an den Motor und einen Versuch.
Bei Lehrlaufbetrieb des Motors bleibt der Lehrlaufstrom auch gleich, nur bei weit höheren Drehzahlen steigt der an, fieleicht um 50 %.
Generator und Motor entwickeln jeweils die gleiche Wärme.

Ein Deckenfentilator erzeugt ja auch Wärme im Motor.
Davon ist aber nichts zu spüren, es wirt eher als kühlung empfunden was der da macht.
Mache ich Wind in einem kalten Raum, zirkuliert die Luft auch bis zu den Wänden, und kühlt dann auch noch stärker dort ab.
Also nix mit Erwärmung.

Generatoren die bei Überdrehzahl durchbrennen sind meiner Meinung nach nicht richtig Isoliert.
Wenn ich da an die mindest Spannung von 100 V denke O-)
Die laufen dann unter Last mit bis zu 300 V , ohne Last schnell mal mit 600 V.
Die VDE Vorschriften besagen eine Prüfspannung von 10 mal Betriebsspannung pluß 1 000 V .
Wären bei unglücklichen 600 V dann schlappe 7 000 V :fgrin:
Das knistert ganz schön bei den elektrischen Enladungen, sebst wenn das gut geht.
Ich habe aber noch kein Bild eines Generators gesehen, der das von der Iso aushalten könnte, das ist dann eher Zufall.
Also sind die meisten sowieso Todeskandidaten.
(Ich habe lange Zeit Kraftwerksmaschinen gewickelt, und weiß was da an Iso reingehört).

Gruß Aloys.
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Re: Luftwirbelbremse

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Gepostet: 18.01.2017 - 13:33 Uhr  ·  #7
Zitat: "Generator und Motor entwickeln jeweils die gleiche Wärme"

Womit leider am Generator auch Wärme entsteht die dort nicht genutzt werden kann. Überhaupt wird bei normalen Windverhältnissen kaum viel Wärme entstehen, bestenfalls in den wenigen Tagen mit Sturm. Das würde bei mir schon reichen, denn seit ich die Rolladen im Winter oben lasse friert es im Gartenhaus nicht mehr. Das bisschen Sonne und Licht reicht schon um tagsüber den Wohnraum soweit zu temperieren dass auch jetzt, bei tagelang mindestens 7° minus nachts drinnen kein Frost entsteht. Dieser Effekt könnte mit einem kleinen Windrad (200W Nennleistung) noch unterstützt werden und ich will da keine aufwendigen Schaltungen oder Akkuladung dazwischen.

Wenn ich jetzt Luft in einem öfter gelüfteten Raum mit kalten kaum isolierten Wänden verwirbele, wird es darin tatsächlich kälter als ohne Ventilation, zumindest gefühlt. Ich spreche von einem geschlossenen Raum (das Gartenhaus) mit leidlich guter Dämmung was im Winter nicht genutzt oder dauernd kontrolliert wird.

Wenn es also gar nicht darum geht, vor Ort eine behagliche Wohnatmosphäre zu schaffen sondern nur darum den Raum mindestens 1° über Null zu halten, dann freut man sich doch, wenn das mit einem kleinen Windrad schaffen kann ohne viel Klimbim einfach nur mit einem E-Motor alleine nur laufend oder ggf. mit kleinem Ventilator für Luftumwälzung. So ein Ventilator greift erst dann mehr (abbremsende) Leistung ab, wenn auch der Windgenerator schneller dreht und leistet, fast schon wie beim Betz`schen Gesetz.

Leider geht sowas ja nicht noch primitiver nur mit direkt angeschlossener Heizpatrone oder eine einfacher Glühbirne mit entsprechender Verbraucherleistung.
Was z.B. eine dauernd brennende normale Glühbirne in einem kleineren dauernd geschlossenen Raum an Wärme bringen kann muß man erst mal selber erleben wenn man den Raum nach zwei Wochen mal aufmacht!!!

Gruß, Carl
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Re: Luftwirbelbremse

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Gepostet: 18.01.2017 - 15:08 Uhr  ·  #8
Das ist doch nun mal so, dass wir mit Kleinwindanlagen in der Größenordnung wie sie zu normalen Einfamilienhäusern mit etwas Garten passen würden kaum je eine wirtschaftliche Kosten-Nutzenrechnung machen können etwa durch Stromeinspeisung oder Hausverbrauch abdecken.

Also wozu denn das Ganze ausser für den Spass wenn es nicht auch passende kleine Anwendungsmöglichkeiten gäbe, bei denen man ein Kleinwindrad tatsächlich auch vorteilhaft einsetzen kann. Und vielleicht kostengünstiger als wenn dafür sonst größere Kabelverlegungen und Verschaltungen nötig würden. Das könnte z.B. eine mit Windrad betriebene Umwälzpumpe für einen kleinen Gartenteich sein, bei der es egal ist ob mal der Wind ein paar Tage nicht bläst. Man kann mit solchen und ähnlichen Anwendungen (Beleuchtung etwa u.A.) einen guten Nutzen ziehen ohne das da große Energiemengen erzeugt werden müssen oder großer Bauaufwand nötig wäre.

Gruß, Carl
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Re: Luftwirbelbremse

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Gepostet: 19.01.2017 - 09:51 Uhr  ·  #9
Hallo Aloys,

mich freut immer wieder, wenn bei einem Experiment etwas vollkommen Unerwartetes passiert: Ich bin Deinem Vorschlag gefolgt und habe an einen der beiden - wie Du sagst- syncron laufenden Nabenmotore ein Gewicht - etwa wie es ein Ventilator wäre - dran gehängt, den anderen gelassen wie er ist...

Drehe ich nun an einem der beiden miteinander verkabelten (nur 2 Kabel, also mit + - gepolt) Motore, dreht der andere nach wie vor mit, trotz der größeren Schwungmasse.

Um dem Experiment dann deutlichere Aussagekraft zu geben, habe ich als Gewicht einen 2 KG schweren Vorschlaghammer auf den mitlaufenden Nabenmotor gebunden und am anderen dann gedreht. Läuft auch!

Wie erklärt sich nun, dass der Hammer samt Nabenmotor mit vergleichbar wenig Kraftaufwand am von mir bewegten Gegenüber-Motor in Rotation kommen kann und zwar kontinuierlich rund laufend ohne jede Mucke?

Im Prinzip ist das eine gute Nachricht, auch wenn es Deine Lehre zu widerlegen scheint. Was ein Fachmann garnicht erst versucht, weil "es nicht gehen kann" bleibt eine unentdeckte Möglichkeit wenn nicht ein "Blöder" es doch noch versucht!

Wir sollten jetzt unbedingt herausfinden, warum das hier so funktioniert und was man damit machen kann!

Gruß, Carl
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Re: Luftwirbelbremse

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Gepostet: 19.01.2017 - 16:08 Uhr  ·  #10
Hallo

Mit Gleichstrommotoren ist das auch kein Problem, dafon war aber nicht die Rede, eher von Radnabenmotoren, das sind 3 Phasen synkrommaschinen ???

Gruß Aloys.
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Re: Luftwirbelbremse

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Gepostet: 19.01.2017 - 17:26 Uhr  ·  #11
Ok, dann weiß ich jetzt, dass es prinzipiell mit Gleichstrommotoren als Heizung mit schlechtem Wirkungsgrad aber dafür wenig Aufwand und absolut idiotensicher geht! Meine beiden Nabenmotore stammen aus einem gefakten chinesischen Segway-Roller von ebay, es sind definitiv Nabenmotore! Die Felgen sitzen direkt auf den Motoren, also Nabenmotore! Es gibt auch andere Modelle von Heinzmann oder Sanyo mit Gleichstrom. Die laufen allerdings über Planetengetriebe, die eigentlichen Motore sind bedeutend kleiner als die Nabentrommel. Bei meinem "Segway" habe ich bisher vermutet es seien Direktläufer wegen der großen Trommel!

Es scheint also auch Nabenmotore zu geben die nicht mit 3 Phasen laufen. Original kommen aus den Motoren bei mir auch nur zwei Kabellitzen heraus, keine drei. Aufmachen will ich die Dinger nicht unbedingt um nachzusehen, aber als Gleichstromläufer müssten Sie eigentlich Kommutatoren mit Kohlestiften haben? Meine "Nabenmotore" (in China hergestellt) haben etwa 30 cm Trommel-Durchmesser und 16" Reifen drauf, sind momentan von mir in eine Gartenkarre eingebaut, wo es jetzt sehr leicht war, mal an einem Rad zu drehen um zu sehen ob das andere mitläuft!

Ich gehe morgen nochmal in den Schuppen und schaue nach, ob beim Andrehen das typische Cogging der Magnete deutlich genug zu spüren ist, Dann vermute ich, es sind Direktläufer ohne Getriebe. Mit Getriebe würde das ruckartig zu schnell andrehen um das Cogging einzeln spüren zu können.

Gruß, Carl
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Re: Luftwirbelbremse

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Gepostet: 20.01.2017 - 10:00 Uhr  ·  #12
Hallo

Gleichstrommotoren zeigen oft gar kein Rastverhalten da sie für jeden Magnetpol mehrere bewickelte Stege haben.
2 Polige zb 12 Stege.
Ich hab auch einen Rasenmähermototor mit 4 Magneten (4 Kohlen) und 15 Stegen, also total Rastfrei!
Da sind dann meist auch noch Ferittmagnete drin !
Man kann ja trotz Gleichspannung ein paar Dioden in reie auf einen Kühlkörper schalten.
Das ist dann eine Anlaufhilfe und Strom fließt erst wenn die gesammte Durchschaltspannung überwunden ist ohne Stromfluß.
Dann dreht das Windrad aber schon, und wird ab dieser Spannungslage erst mit einem Wiederstand belastet, zb 1 bis 2 Ohm.
Der kann auch mit auf den Kühlkörper.

Gruß Aloys.
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Re: Luftwirbelbremse

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Gepostet: 20.01.2017 - 11:46 Uhr  ·  #13
Hallo Aloys,

die beiden China-Nabenmotore bei mir haben ein deutlich spürbares Rastmoment, wenn ich außen am 16" Reifen drehe, kommt deutlich spürbar alle 4 cm ein kleiner Ruckler und so langsam gedreht macht das Gegenüber noch keine Drehung, ruckt nur leicht. Und spricht damit immer noch ziemlich schnell an wie ich finde...

Dasselbe an meinem Heinzmann-E-Bike probiert ist ganz anders, fühlt sich an wie ohne Ruckeln weich mit dem Löffel durch dünnen Griesbrei. Man muss das Rad rückwärts drehen, es hat - anders als die Chinaläufer - vorwärts Freilauf.

Das mit den Dioden in Reihe auf Kühlkörper als Anlaufhilfe traue ich mir bastlerisch noch zu, scheint auch sinnvoll zu sein wenn - wie bei mir - hauptsächlich Schwachwind da ist.

Gruß, Carl
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Re: Luftwirbelbremse

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Gepostet: 29.07.2017 - 17:46 Uhr  ·  #14
Das Projekt mit Windkraft ohne Regelung, Speicher oder Grid geht so langsam in die heisse Aufbau - Phase,
mein letztes Jahr in der Bucht ergatterter Black 300 / 12 V ist nun fertig restauriert und aufstellfertig.

Nach Aloys (Famzim) Tip, dass Gleichstrom-motore als minimal heizende Stromverbrater mit Ventilator - sozusagen als Reibungserzeuger an der Luft in einem geschlossenen Raum direkt an den Windgenerator angeschlossen laufen könnten, habe ich mir bei ElvWis den 3 Phasengleichrichter geholt, der dort für die ganze Palette von 60 W bis 500 Watt Generatoren eingesetzt wird. Das müsste auch für den 300 W Black passen und so den passenden Gleichstrommotor auch 300 W antreiben.

Nach allen Gesetzen der Physik erzeugt Reibung Wärme, das funktioniert mit einer Wasserwirbelbremse in einem geschlossenen Behälter, warum also nicht auch mit Luft noch viel einfacher und mit weniger Aufwand in einem ebenso geschlossenen Raum? Das der Windgenerator dabei auch warm wird, kein Problem, das sind doch Verluste die auch beim normalen Betrieb, also Laden, Dumpload oder Einspeisen entstehen?

Aloys hatte von ein paar Dioden in Reihe geschaltet als Anlaufhilfe gesprochen, damit erst bei gut angelaufenem Wind-Generator Spannung und Stromstärke die Dioden in den Gleichstrommotor passieren können. Ein Motor zieht ja nunmal beim Anfahren das 10 fache, das wäre ein Problem.

Jetzt meine Frage nochmal genau zu diesen Dioden: Wieviele nehme ich, welcher Typ Diode? Müssen die Stromstärkemässig an die zu erwartenden maximalen Ströme angepasst sein (30 Ampere etwa) und dann vielleicht so um 12 V Nennung?

Am liebsten wäre mir da eine technische Typen - Bezeichnung der Dioden so dass ich als Laie und Lehrling das so im online Laden z.B. Ebay kaufen kann.

Gruß, Carl
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Re: Luftwirbelbremse

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Gepostet: 30.07.2017 - 14:39 Uhr  ·  #15
Hallo Carl

Mache mal einen Versuch mit dem Gleichstrommotor den Du hast.
Messe Spannung und Strom bei ganz niedriger Spannung, geht mit einem regelbaren Netzgerät sehr gut.
So ein 12 V Motor läuft mit 1 V schon an, und braucht nur etwa 10% vom Laststrom, wenn es ein guter Permanentmagnetmotor ist !
Wenn der nun mit Luftwirbelbremse betrieben wirt, läuft Er ja auch ohne Belastung an, diese kommt mit steigender Drehzahl erst dazu.
Durch die 3 Phasen-Gleichrichtung hat der Generator auch schon einen "Vorsprung" von 1,5 V , und zusätzliche Dioden sind unnötig.
Diese dann (wenn schon) in reie, brauchen nur den max Generatorstrom vertragen (50 % mehr ist da aber besser,) und müssten auch gekühlt werden.
Sie reichen in der niedrigsten Spannung auch schon, da sie nur durchgeschaltet verwendung finden, und nicht gleichrichten müssen mit ihrer Sperrspannung.
Ist das System der Luftwirbelbremse schon festgelegt ? Grösse, anzahl der Scheiben ?

Gruß Aloys.
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Re: Luftwirbelbremse

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Gepostet: 30.07.2017 - 15:34 Uhr  ·  #16
Hallo Aloys,

danke für Deine aufschlussreiche Hilfe! Damit komme ich dann gut zurecht und kann den ersten Versuch starten, sobald auch der 3 Phasen-Gleichrichter von ElvWis geliefert ist.

Das Black 300 Windrad ist bereits an einen Mast geschraubt und wird aufgestellt, sobald die anderen Komponenten angeschlossen werden können. Ich will ja nicht das Windrad hochstellen und dann versehentlich den Generator abfackeln weil bei zufällig viel Wind keine Last drauf ist.

Das mit der Luftwirbelbremse mit der Größe der Scheiben - Blätter - Paddel oder Flügel ist noch nicht festgelegt. Ich stelle mir vor das je größer diese sind, der Motor dann langsamer laufen wird und schneller je kleiner. Wie eine Gangschaltung, so dass es möglich sein könnte, die Größe von einem durchschnittlichen 300 W Ventilator als Vorbild zu nehmen.

Das Teil soll nicht sehr sperrig werden und vielleicht an der Decke oder an einer Wand hängen wie ein etwas dickerer Ventilator eben.

Ich stelle mir auch keine übermäßige Hitzeentwicklung dabei vor, mir würde schon reichen, wenn der Ventilator als Luftwirbelbremse den eigenen Antriebs-Motor abkühlt und das bisschen dort anfallende Wärme dann in den Raum dissipiert.

Man darf ja nicht vergessen, dass selten 300 W Wind - Leistung zur Verfügung stehen und dass diese noch lange keine Heizung sind.

Allerdings hatte ich einmal im tiefsten Winter eine 40 W Heizdecke in einem kleinen verschlossenen Raum für zwei Wochen in Betrieb gelassen (vergessen) und als ich dort aufmachte kam mir eine bullige wärme wie aus einem Tropengewächshaus entgegen.

Der Unterschied liegt eben darin, dass nicht gelüftet wird.

Es ist ein im Winter leerstehender Gartenbungalow, bei dem ich so lediglich verhindern möchte, dass die Wasserleitungen einfrieren. Ich benutze dort alle 2 Wochen meine Waschmaschine, deshalb!

Das soll durch die Luftwirbelbremse, ein an der 1500W Solaranlage hängendes Heizelement, ein an 150 W Solarzellen hängender Camping Kühlschrank mit oben im Deckel einlassenen Pelton Elementen, die bei minimal offenem Deckel auch Feuchtigkeit aus der Luft abziehen und in den Kühlbehälter abtropfen lassen kann sowie einer bisher noch verbesserungsbedürftigen Dämmung des Bungalows, was an für sich gut (besser) gemacht schon fast 3 Viertel der Miete wäre, geschehen...

Gruß, Carl
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