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KÜHLUNG

viele Wege führen nach Rom, manche aber auch nicht


 

Einige Jahre meines "Züchterdaseins" habe ich mit der Suche nach einer Kühlmöglichkeit für tropische Hochlandterrarien verbracht und mehr als einmal bin ich mit meinen Versuchen und Experimenten kläglich gescheitert. Möge der Leser dieses Artikels eine bessere Ausgangsposition haben als ich vor einigen Jahren.

 

Warum überhaupt Kühlung?

Einige der interessanteren Karnivoren wachsen in tropischem Hochlandklima. Im Gegensatz zum immerheißen "typischen Tropenklima" unterscheidet sich dieses dahingehend, dass es tagsüber nicht sonderlich heiß ist und nachts (je nach Höhe) sogar sehr kalt sein kann, bis hinab zum Gefrierpunkt.

Solche Arten, hauptsächlich sind das in den Sammlungen Heliamphora und einige Nepenthes  wünschen also zum Gedeihen Temperaturen von ca. 20-25°C tagsüber und 10-15°C nachts. In großen Höhen wachsende Arten wie Nepenthes villosa sollen als adulte Pflanze angeblich sogar erst bei Nachttemperaturen um 5°C erfolgreich zu kultivieren sein.

Temperaturen in diesen Größenordnungen werden von den Arten nun ganzjährig gefordert, wenn man Ihnen optimale Kulturbedingungen bieten möchte.

Die hohen Temperaturen tagsüber entsprechen in etwa der Temperatur in der Wohnung, gegebenenfalls erhöht sie sich noch durch die Beleuchtung und Heizgeräte. Solange die Temperatur tagsüber die 30°C Marke nicht (regelmäßig) überschreitet, haben nur sehr wenige Arten damit Probleme. Solch hohe Temperaturen treten zumindest bei mir bei der Terrarienkultur nur dann auf, wenn direkte Sonneneinstrahlung auf das Terrarium trifft. In diesem Fall kühlt man ein Terrarium am effektivsten durch das Einblasen kalter Raumluft (die wird ja normalerweise unter 30°C liegen), in der Regel empfiehlt sich die Ergänzung mit einem Luftbefeuchter, z.B. mittels Ultraschallzerstäuber, um die Luftfeuchte nicht zu stark absinken zu lassen.

Diese Art der Kühlung stellt für Terrarien kein Problem dar.

Deutlich schwieriger ist es hingegen, im Terrarium die kalten Nachttemperaturen zu erreichen, die diese Hochlandarten zum guten Gedeihen wünschen.

Bevor es ans Technische, die große Bastlerei und ans Geld ausgeben geht folgen einige... 

 

TRIVIALE "LÖSUNGEN"

1. Verzicht auf Hochland- und Ultrahochlandarten. Es gibt z.B. auch schöne Nepenthes, die im Tiefland oder in mittel hohen Lagen wachsen und somit keine kalten Nächte wünschen.

2. Möglicherweise steht ein ganzjährig(!) kalter Raum zur Verfügung, dessen Temperatur auch im Sommer nachts ca. 15°C nicht überschreitet. Nicht vergessen werden darf aber dabei, dass ein größeres Terrarium mit Beleuchtung und evtl. Heizung so ein Zimmer auf Dauer durchaus um einige Grad aufheizen kann. Meist sind die kalten Zimmer auch im Keller und dort sein Terrarium hinzustellen ist auch nicht nach jedermanns Geschmack. Bezüglich der Kühlung ist ein kaltes Zimmer allerdings die einfachste Lösung, tagsüber die Temperatur mit Lampen und Heizgeräten zu erhöhen ist kein Problem. Prinzipiell ist ein klimatisiertes Zimmer auch eine einfache Möglichkeit, wenn man die immensen Stromkosten nicht scheut. 

3. Unter Umständen hat man (gerade in unserem Klima) einen Raum, der die überwiegende Zeit des Jahres kalte Nachttemperaturen bietet (z.B. durch geöffnetes Fenster) und nur einige Wochen im Jahr zu hohe Temperaturen aufweist. Einige Arten stellen dann das Wachstum ein oder gedeihen nur spärlich, erholen sich dann aber während der kühlen Zeit des Jahres. Das wäre ein Kompromiss, den man eingehen kann, wenn es jemandem nicht um optimale Kulturbedingungen geht sondern mehr darum, die Arten am Leben zu halten. Die meisten Arten tolerieren Nachttemperaturen bis 20°C nachts über ein paar Wochen hinweg, auch wenn es Ihnen nicht besonders gut tut. Evtl. muss man mit Verlusten rechnen.
Auf diese Weise habe ich meine Arten jahrelang gehalten.

4. Eine weitere ausgefallene Option besteht darin, das (kleine) Terrarium oder die einzelnen Pflanzen selbst nachts an einen kalten Ort zu bringen. Man liest zumindest bisweilen von Züchtern, die Ihre Pflanzen allabendlich in den Kühlschrank stellen und morgens wieder zurück ins Terrarium bringen. Ich kann nicht sagen, wie gut es funktioniert, da ich noch nie so jemanden live getroffen habe, bei mir selbst wäre der Aufwand jenseits von gut und böse. Wer aber nur ein kleines Terrarium oder 1-2 Arten hat und sich täglich um seine Pflanzen kümmern kann und mag, der kann es ja mal ausprobieren. 
Ich freue mich über Erfahrungsberichte (Bilder?) per E-Mail.


Wem keine dieser Möglichkeiten zur Verfügung steht oder erstrebenswert erscheint, der wird um etwas Technik nicht herum kommen, um sein Terrarium nachts ganzjährig auf Temperaturen um 15°C oder gar darunter kühlen zu können.
Gerade beim Thema Kühlen kann es nicht schaden, auch das ein oder andere physikalische Prinzip verstanden zu haben. Ich mache es (auch mir) hier so einfach wie möglich (Ingenieure & Co mögen bitte beide Augen zudrücken), das ist ja keine Physikseite. Wer sich wirklich genau informieren möchte, der kauft sich ein gutes (Lehr-) Buch zum Thema Thermodynamik oder befragt das WWW. Wer beim Anblick einer mathematischen Gleichung schon Schweißausbrüche bekommt überliest es halt einfach.

 

KÜHLEN DURCH (WASSER-) VERDUNSTUNG:

Das Prinzip ist wunderbar einfach. Um 1 kg Wasser (ca. 1 Liter)  vom flüssigen in den gasförmigen Zustand zu bringen benötigt man die Energie von ca. 2,3 MJ (2,3 Millionen Joule).* Das sind 2,3 Millionen Ws (Watt Sekunden) oder 0,67 kWh (Kilo Watt Stunden). Eine Glühlampe mit 100 Watt kann damit 6 Stunden und 42 Minuten lang brennen.
Das ist eine Ganze Menge und all diese Energie wird beim Verdunsten der Umgebung in Form von Wärme entzogen. Den Effekt merkt man auch ganz gut, wenn man nass aus der Schwimmbad aussteigt und sich an der Luft trocknen lässt.

*) Gilt nur für 100°C warmes Wasser, bei 20°C warmem Wasser sind es ca. 2,6 MJ

Soweit also die Theorie. In der Praxis nutzt man diesen Effekt aus, um Luft mit geringer Luftfeuchtigkeit mit Wasser zu befeuchten, wobei sich durch die Verdunstung dann ein Abkühlungseffekt einstellt.

Die Löslichkeit von Wasserdampf in der Luft ist allerdings begrenzt und die maximale Menge hängt auch noch von der Temperatur ab. Das Verhältnis von tatsächlich gelöstem Wasserdampf zu (bei dieser Temperatur) maximal gelöstem Wasserdampf bezeichnet man als relative Luftfeuchte. Das sind die % Angaben, die man auf den Hygrometern findet. 

Die vollständige Sättigung von Luft mit Wasserdampf ist erreicht bei

  • 5g Wasser pro 1m³ Luft  bei 0°C

  • 9g Wasser pro 1m³ Luft  bei 10°C 

  • 13g Wasser pro 1m³ Luft  bei 15°C 

  • 17g Wasser pro 1m³ Luft  bei 20°C 

  • 23g Wasser pro 1m³ Luft  bei 25°C 

Eine anschauliche Kurve dazu findet sich hier.

Wer also z.B. Luft mit 20°C und 80% Luftfeuchte (also 17g/m³ * 0,8) = ca. 14g/m³ durch Verdunsten auf 15°C abkühlen möchte wird nun feststellen müssen, dass dies völlig unmöglich ist, da 15°C kalte Luft gar nicht soviel Wasser aufnehmen könnte.

Kühlung über Verdunstung funktioniert also ausschließlich mit trockener Luft, feuchte Terrarienluft ist dazu gänzlich ungeeignet.

Der Ansatz kann also nur heißen, möglicht trockene Luft (also aus dem Zimmer) anzusaugen und diese dann mit Wasserdampf vollständig zu sättigen (= 100% Luftfeuchtigkeit). Den tropischen Pflanzen schadet dies ja nicht.
Hat man z.B. 20°C warme Raumluft mit 30% relativer Luftfeuchte (also 17g/m³ * 0,3) = ca. 5g/m³, so könnte man noch weitere 8g Wasser pro m³ Luft verdunsten, wenn das Ziel lautet, 15°C kalte Luft mit 100% Luftfeuchte zu erzeugen.
Dabei wird dann diesem m³ Luft (und dem Wasser) die Energie von 18,4kJ (=0,005kWh) entzogen.

Welche Lufttemperaturen man durch Verdunsten in der Theorie erreichen kann ist ein relativ komplizierter Rechnungsweg, den ich mir hier erspare. In der Praxis wird diese Methode zur Kühlung von Gewächshäusern benutzt (vor allem tagsüber im Sommer, wenn die Luftfeuchte der Umgebungsluft sehr gering ist und auch die Kühltemperaturen verhältnismäßig hoch sein dürfen), einige Karnivorenzüchter haben solche Systeme mit Ultraschallzerstäubern und PC Lüftern in Terrarien eingebaut und melden Abkühlungen bis hinab zu 5°C Differenz zur Umgebungsluft.
Ich selbst habe mich ebenfalls an eine solche Konstruktion gewagt, konnte aber nie solche Erfolge verbuchen. Maximal 1-2°C unterhalb der Umgebungsluft waren für mich möglich.

Lukas Reiter beschreibt hier sein Terrarium, das mit einer solchen Anlage ausgestattet ist.

Ein gravierender Nachteil dieses Systems war für mich neben der geringen Kühlleistung, dass man dabei ja trockene Umgebungsluft ansaugen muss und logischerweise dann dieselbe Luftmenge (und das ist nicht unerheblich wenig) als 100% gesättigte feuchte Luft aus dem Terrarium ins Zimmer entweicht.
Bei mir kam es dadurch zu hoher Luftfeuchtigkeit im Raum und somit zur Kondensation und Schimmelbildung an kühlen Stellen im Zimmer (Fensterrahmen, Außenwände).

Nach einem recht enthusiastischen Forenbeitrag im GfP Forum habe ich mir für den Sommer 2005 einen größeren Ultraschallzerstäuber zugelegt, da andere Leute damit ebenfalls Erfolge beim Kühlen hatten. Er nebelt zwar sehr beeindruckend, kühlt aber kaum, dazu ist die umgewälzte Luftmenge zu gering. Trotzdem habe ich ihn per Zeitschaltuhr täglich ein paar mal laufen lassen, mit dem Erfolg, dass mir während der warmen Sommernächte 2005 drei Heliamphora verschimmelt sind.

Mir ist es in fünf Jahren nicht geglückt, ein System mit Verdunstungskühler aufzubauen, das zu meiner Zufriedenheit funktioniert hätte. Es gibt kleine "Klimageräte" zu kaufen, die ebenfalls nach diesem Prinzip arbeiten. Möglicherweise sind diese etwas besser geeignet, die prinzipiellen Nachteile bleiben aber. Ich würde das Prinzip empfehlen, wenn es darum geht, trockene 30°C heiße Luft auf 25°C abzukühlen, nicht aber, um wirklich kalte Nachttemperaturen um und unter 15°C für Hochlandterrarien in Wohnräumen zu erzeugen.

 

PELTIERELEMENT:

einzelne Zellen eines 3mm hohen Peltierelements

Peltierelemente sind Halbleiter, die auf einer Seite kalt und der anderen heiß werden, wenn man eine Spannung an sie anlegt. Die meisten sind nur ca. 3mm-5mm dünn und wenige Quadratzentimeter groß, so dass man einige Probleme bekommt, sowohl die Kälte als auch  die Hitze effizient davon abzuleiten. Gelingt dies nicht, so wird das gesamte Element heiß. Der Unterschied zwischen der heißen und der kalten Seite liegt maximal um die 50°C bis 60°C. Das klingt sehr viel, ist es aber in der Praxis nicht.
Einfache elektrische Kühlboxen für das Auto arbeiten mit solchen Elementen (meist ca. 50-60 Watt Leistungsaufnahme) und sie schaffen es gerade mal, das kleine Volumen einer gut isolierten Kühlbox auf 20°C unter Umgebungstemperatur zu halten.
Natürlich musste ich so etwas selbst ausprobieren und habe mir daher eine solche Kühlbox gekauft. (Mittlerweile gibt es Peltierelemente einzeln günstig auf Ebay zu kaufen, denn sie werden bei PC-Bastlern zum Kühlen verwendet, so dass jeder für ein paar Euro eigene Erfahrungen sammeln kann).
Einer dieser Anbieter verkauft z.B. ein leistungsstarkes Element, das angeblich 120 Watt Kälteleistung erzeugen kann bei 15V und 14A (also ca. 210 Watt aufgenommene Leistung). Allerdings nur dann, wenn die heiße Seite auf 27°C gekühlt und die kalte auf 0°C erwärmt wird. Das ist nicht so einfach, wie es sich anhört, denn bei 210 Watt elektrischer Leistung und 120 Watt Kälteleistung müssen auf einer nur 5cm * 5cm großen Fläche rund 330 Watt an Wärme aufgenommen werden. Durchaus vergleichbar mit der Heizleistung pro Fläche auf einer Herdplatte.
Mein Peltierelement aus der Kühlbox ist jedenfalls kleiner und braucht "nur" ca. 50 Watt an elektrischer Leistung und welche Kühlleistung damit erzeugt werden kann steht nicht im Datenblatt.
 

Peltierelement mit Abstandshalter und Kühlkörpern

Genau wie in der Kühlbox habe ich versucht, Kälte und Wärme über die vorhandenen Kühlkörper und Lüfter abzuführen und somit war auch der Misserfolg vorprogrammiert. Bei einem Peltierelement trennen die heiße und die kalte Seite ca. 3-5mm, so dass in der Kühlbox ein ca. 3cm dicker Aluminiumklotz auf die kalte Seite montiert wird, um zumindest etwas Abstand zwischen heißer und kalter Seite bringen zu können. Den habe ich auch fürs Terrarium verwendet, etwas Styropor darum herum gepackt und die kalte Seite innen an das Terrariendach montiert und die warme Seite logischerweise nach draußen. 
Prinzipiell wird es nun außerhalb des Terrariums warm und innen kalt. Das Problem waren aber die Lüfter. Der Außenlüfter zur Abfuhr der Wärme war ein 12cm Typ und ich habe ihn bei 4,5V bzw. 6V ausprobiert, was noch halbwegs erträgliche Lautstärke produziert, dummerweise aber nicht ausreicht, die Abwärme gut abzuführen (nicht umsonst sind diese kleinen Kühlboxen arge Quälgeister bzgl. des Lüftergeräusches) Zu allem Überfluss bläst die warmen Luft dann über kurz oder lang doch am unisolierten Terrarium vorbei und heizt dieses auf.
Der Lüfter für die kalte Seite war ein kleiner 8cm Typ (der Kühlkörper war kleiner) und daher war er noch stärker gehandicapt. Zu allem Überfluss bildet sich schnell Konsenswasser an den Kühlrippen, das dann auf und im Lüfter landet. Nach ein paar Tagen war er dann defekt.
Die Kühlleistung für das gesamte Terrarium (120cmx60cmx75cm) war übrigens minimal, bei manchen Versuchsanordnungen kam es im Dauerbetrieb sogar zu einer leichten Erwärmung.
Daher habe ich das Projekt "Peltierelement" nicht weiter verfolgt.
 

Terrariumkühlung mit Peltierelement

Mittlerweile bin ich auf die Idee gekommen, dass man beide Seiten dieses Elements nicht über Kühlkörper und Lüfter kühlt (und dann das Problem hat, die Warmluft so abzuführen, dass sie nicht stört), sondern über CPU Kühler für Wasserkühlung. Diese sind darauf ausgelegt, enorme Wärmemengen abzuführen und Schläuche mit kaltem und heißem Wasser lassen sich problemlos trennen.
Das heiße Wasser müsste man dann entsprechend wieder auf 20°C kühlen (Radiator, großes Reservoir, ...), die PC Industrie bietet dazu mittlerweile vielerlei Zubehör zur Wasserkühlung an.
Das kalte Wasser (idealer weise mit Frostschutzmittel, damit es nicht gefrieren kann) fördert man dann mittels Pumpe über isolierte Schläuche zum Terrarium, um es dann dort zu nutzen. Siehe auch unter dem Kapitel "Wasserkühlung".

Der große Nachteil von Peltierelementen im Gegensatz zu Kühlaggregaten mit Kompressoren ist ihr sehr hoher Stromverbrauch. Um 50 Watt Kälteleistung zu erzeugen (was ich für die Kühlung meines nicht isolierten Terrariums als Minimum ansehe) benötigt man ein Peltierelement mit geschätzt ca. 100 Watt elektrischer Leistungsaufnahme und zusätzlich eine hervorragende Abfuhr der Abwärme. Mit den Lüftern aus der Kühlbox klappt es jedenfalls nicht, es sei denn man isoliert sein Terrarium rundum mit 2cm Styropor wie eben diese kleinen Kühlboxen.

 

KÜHLSCHRANK:

Eine einfache und naheliegende Methode ist es, sich einen Kühlschrank zum Terrarium umzubauen. Die Tür oder den Deckel ersetzt man durch Glas und bringt die Lampen außerhalb an, denn ansonsten heizt sich der sehr gut isolierte Raum ziemlich stark auf. Nachts kühlt man dann über ein Thermostat auf den gewünschten Wert, der Stromverbrauch sollte sich durchaus in Grenzen halten und nicht extrem über dem eines normalen Kühlschranks liegen. (die Glasseite ist halt nicht mehr so gut isoliert und man muss das darin befindliche Volumen, inkl. Substrat natürlich von Tagestemperatur herab kühlen.
Mit dieser Methode sollten sich nahezu beliebig kalte Temperaturen realisieren lassen, wer also seinen Ultrahochlandarten Nachttemperaturen knapp über dem Gefrierpunkt bieten will, findet hier möglicherweise die beste oder zumindest stromsparendste Möglichkeit.
Nachteil ist neben dem Preis (außer man hat eh einen übrig) natürlich auch die Optik.

Jeff Shaffer kultviert einige Nepenthes mit dieser Methode und hat dazu im Carnivorous Plant Newsletter (CPN 32/1) einen Artikel veröffentlicht.

 

EIS:

1kg Eis mit der Temperatur von 0°C benötigt die Energiemenge von 334 kJ um zu 1kg Wasser mit der Temperatur von 0°C zu schmelzen. Das sind in etwa 0,093 kWh.
Eine 100W Glühbirne könnte mit dieser Energiemenge 56 Minuten lang brennen.

Anders herum kann man mit 1kg schmelzendem Eis einem Terrarium diese Menge an Wärmeenergie entziehen.

Meiner Einschätzung nach brauche ich eine Kälteleistung von ca. 50 Watt, um mein nicht isoliertes Terrarium einigermaßen gut abkühlen zu können. Wenn man 8 Stunden lang kühlen möchte muss man also dem Terrarium 400 Wh bzw. 0,4 KWh an Wärmeenergie entziehen.

Dafür sind dann ca. 4,3kg Eis notwendig, eine bessere Kühlleistung (also mehr Eis) schadet natürlich auch nicht.

1,5l Plastikflaschen eignen sich zum Einfrieren ganz gut, denn sie frieren im Gefrierschrank innerhalb von 24h komplett durch und tauen bei 20°C  auch schnell genug wieder auf. Da sich Wasser beim Gefrieren um ca. 10% ausdehnt dürfen die Flaschen natürlich nicht voll gefüllt werden, ca. 1,2l bis 1,3l Wasser pro Flasche funktioniert ganz gut. Auch Glasflaschen sollte man aus diesem Grunde natürlich tunlichst meiden.

In den amerikanischen Foren gibt es einige Züchter, die auf diese Methode ihre Terrarien kühlen, indem sie nachts Flaschen mit gefrorenem Wasser hinein stellen oder hängen. Aus meiner Sicht hat diese Methode (neben dem Aufwand) allerdings auch einige Nachteile.

Zum einen brauchen die Flaschen wertvollen Platz im Terrarium, so dass die beste Methode wohl sein dürfte, sie an die Decke zu hängen, so dass die Pflanzen nicht damit in Berührung kommen. Frisch aus dem Gefrierfach kommend ist das Eis ca. -16°C kalt, das würde bei Kontakt zu Erfrierungen führen.
An den kalten Flaschen kondensiert sehr schnell Wasser und tropft dann als 0°C kalter "Regen" auf die Pflanzen. Auch das tut ihnen mit Sicherheit nicht gut.
Aus diesen Gründen habe ich diese Methode selbst nie ausprobiert.

 

WASSERKÜHLUNG:

Radiator mit Lüfter

Ein Besuch bei Matthias Teichert und Markus Welge brachte mich dem kühlen Terrarium dann endlich mal ein ganzes Stück weiter. Gut kopiert ist ja besser als selber schlecht erfunden.
Die beide kühlen nämlich ihre phantastischen Terrarien mit einer genialen und simplen Methode. Kaltes Wasser.

Kopiert ist die Technik ursprünglich von den Computerspielern, für deren high end Prozessoren mit der spezifischen Heizleistung einer Herdplatte es mittlerweile ein sehr umfangreiches Angebot an Kühlmöglichkeiten zu erschwinglichen Preisen gibt. Für uns ist dabei vor allem die Seite mit dem Radiator interessant. Computerspieler kühlen damit von der CPU erhitztes Wasser mittels Lüfter wieder auf Raumlufttemperatur.
Für uns hingegen bietet sich so die Möglichkeit, mittels kaltem Wasser die Luft zu kühlen.

Ich habe also nicht lange gezögert und mir schon am nächsten Tag die ersten Komponenten für ein Wasserkühlungssystem gekauft. Radiator, Schlauch und Pumpe. Lüfter habe ich ja mittlerweile genug herum liegen.
Schon die ersten Experimente waren sehr vielversprechend. Mit 0°C kaltem Wasser, das durch den Radiator gepumpt wird und einem auf 6V herunter geregelten 12V PC Lüfter (er soll ja möglichst leise sein) konnte ich 18°C warme Terrariumluft direkt am Luftaustritt auf ca. 8°C herunter kühlen. Nachdem ich die Türen in meinem Terrarium geschlossen hatte, stellten sich schon nach kurzer Zeit Temperaturen um die ca. 12°C ein, eine Kühlleistung von immerhin 6°C Differenz. Bei dieser Temperatur hielt sich dann der Wärmezustrom aus der Umgebung (das Terrarium ist weder komplett dicht noch isoliert) und Wärmeabfuhr über den Radiator die Waage.
 

Temperatur im Terrarium und direkt hinter dem Radiator bei 18° Raumtemperatur

Am kalten Radiator selbst bildet sich ebenso kaltes  Kondenswasser, welches auf einer kleinen Fläche nach unten tropft. Man sollte dort keine sensiblen Pflanzen stehen haben. Bisher hat sich die Catopsis, die bei mir darunter steht allerdings noch nicht beklagt.
Auch die Luftfeuchtigkeit sinkt dadurch um rund 10% ab, was aber bei meinem Terrarium noch ganz o.k. ist. Man kann auch zeitgleich mit der Wasserkühlung einen "Nebler" für 15-60 Minuten starten lassen, dann hat man zumindest den kalten "Abendnebel" am Naturstandort simuliert und zusätzlich zur sehr starken Abkühlung zumindest kurzfristig auch noch sehr hohe Luftfeuchtigkeit. Die sich auf den Pflanzen niederschlagende Feuchtigkeit kann dann im Laufe der Nacht und des nächsten Tages wieder abtrocknen.

Interessant ist nun vor allem die Frage, woher man das kalte Wasser für den Radiator bekommt. Ein 10l Eimer 0°C kaltes Wasser reicht zur Kühlung eines Terrariums leider keinesfalls aus. Meiner Abschätzung nach beträgt die Kühlleistung meines Radiators bei 6V Lüfterspannung und 15°C Temperaturdifferenz zwischen Wasser und Umgebungsluft ca. 70 Watt.
1kg Wasser benötigt zur Erwärmung um 1°C die Energie von 4,18 kJ. Das entspricht der Leistung von 4180 Watt, die 1 Sekunde lang aufgenommen wird.
Ein Wassereimer mit 10kg kalten Wasser würde sich also durch den Radiator mit 70W Leistung in ca. 11 Minuten um 1°C erwärmen. Schon nach ein bis zwei Stunden wäre das Wasser dann so weit erwärmt, dass die Kühlleistung sehr stark abnehmen würde.
Matthias und Markus kühlen das Wasser daher auf elektrischem Weg mittels Wasserkühler. So etwas gibt es zum Kühlen von Bier aber auch zum Kühlen von Meerwasseraquarien in nahezu beliebiger Leistung. Damit kann man sein Terrarium auch mit deutlich größeren Radiatoren ausstatten und noch weiter abkühlen. Selbst Temperaturen bis hinab zu 4°C scheinen mir so machbar zu sein, wenn man nur genügend Kühlleistung zur Verfügung hat und das Terrarium gegebenenfalls noch isoliert ist.
Leider haben diese Geräte aus meiner Sicht auch einige Nachteile. Zum einen sind sie so ziemlich das genaue Gegenteil von billig, wenn man nicht zufällig irgendwie an ein Schnäppchen gelangt. Des weiteren brauchen diese Geräte Strom. Extreme Abkühlung ist zwar sehr beeindruckend, aber ob man dafür täglich bis hin zu einigen kWh an Strom der Umwelt und der eigenen Stromrechnung zumuten möchte sollte schon sehr genau abgewogen werden. Zuletzt sind die Geräte meistens auch nicht besonders leise und da ich derzeit gemeinsam mit meinem Terrarium in einem Raum schlafen muss gefällt mir die Idee eines die ganze Nacht brummenden Kühlaggregats verständlicherweise nicht besonders gut.

1,5l Plastikflaschen mit Eis als "Kältespeicher"

Ich persönlich kühle derzeit mit Eis. Ursprünglich war das nur als Experiment gedacht, aber jetzt hat es sich schon einige Monate auch in der Praxis ganz gut bewährt, von daher kann ich es mir für einige Leute durchaus auch als Dauerlösung vorstellen.

Der Gedanke der dahinter steckt ist folgender. In fünf 1,5l Plastikflaschen passen ca. 6kg Eis. Um 1kg Eis mit 0°C zu Wasser zu schmelzen wird eine Energie von 334 kJ benötigt. Bei 6kg Eis sind das dann ca. 2000 kJ. Mein Radiator mit ca. 70 Watt Leistung braucht ca. 8 Stunden, um diese Energiemenge aufnehmen zu können. Das reicht für eine Nacht aus. Die Flaschen mit Eis stehen dabei in einer Kühlbox, die so hoch mit Wasser gefüllt ist, dass die Eisflaschen zu ca. 2/3 Höhe darin stehen. Solange noch eine Restmenge an Eis vorhanden ist kühlt das Wasser auf 0°C ab. Dieses Wasser kühlt dann den Radiator und dieser wieder rum das Terrarium. Das Wasser dient in diesem Fall nur als Wärmeträger und hat selbst keinen kühlenden Effekt.
Im Winter mit 18°C Raumtemperatur habe ich nun die Erfahrung gemacht, dass ich mit diesem System die Terrarientemperatur für 8 Stunden lang ca. 6 °C unter Raumtemperatur halten kann. Am nächsten Tag befinden sich bei fünf Flaschen noch geringe Mengen an Eis im System, die Kühlwassertemperatur liegt also während der ganzen Nacht konstant bei ca. 0°C.
Wenn man die Flaschen in der Gefriertruhe kühlt hat dies den Vorteil, dass Flaschen mit 0°C kaltem Eiswasser das Schnitzel daneben nicht auftauen können, während das bei einer 1,5l Wasserflasche mit 20°C warmem Wasser durchaus ein Problem sein kann.
Für 1 kWh Kühlarbeit braucht eine moderne Gefriertruhe ca. 0,3-0,4 kWh an elektrischer Energie. (Wärmepumpen können Wirkungsgrade über 1 haben). Um die 6kg Wasser wieder zu Eis zu gefrieren muss man natürlich dieselbe Energiemenge entziehen, die das Eis in der Nacht dem Terrarium entzogen hat, also ca. 2000kJ. Das entspricht ca. 0,56 kWh. Die Gefriertruhe verbraucht dafür dann angeblich ca. 0,2kWh an elektrischer Energie. Das sind ca. 3 Cent Stromkosten oder rund 140g Kohlendioxid, wenn man den deutschen Strommix zugrunde legt.
Eine 1,5l Flasche gefriert in meiner Gefriertruhe innerhalb von 24 Stunden komplett durch. Stellt man die Flasche bei ca. -5°C ins Freie, dann dauert es ca. 2 Tage bis die Flasche komplett durchgefroren ist. Ob das Eis -5°C oder -16°C hat macht nicht viel aus, aber ob eine Flasche zu 100% durch gefroren ist oder nur zu 50% macht einen ganz erheblichen Unterschied.
Die Flaschen im Winter im Freien gefrieren zu lassen ist natürlich kostenlos und Emissionsfrei.

die Anlage im Testbetrieb
(daneben noch der Ultraschallnebler)

Alternativ wäre noch denkbar, im Winter das Kühlwasser im Kreislauf direkt im Freien abkühlen zu lassen. Dazu muss dann aber ein Frostschutzmittel beigefügt werden, um ein Eingefrieren zu verhindern. Dadurch besteht dann auch die Möglichkeit, dass so der Radiator unter 0°C gekühlt wird und das Kondenswasser daran gefriert.
Da ich eh keine sinnvolle Möglichkeiten habe, im Winter die Wasserschläuche nach draußen zu führen habe ich diese Option gar nicht erst ausprobiert. Der größte Vorteil wäre aus meiner Sicht, dass man die Pumpe außerhalb des Zimmers montieren kann, wo man sie nicht hört.

Einige Ratschläge:

Den Lüfter mit deutlicher Unterspannung zu betreiben reicht bei meiner Anlage völlig aus. Man sollte selber den besten Kompromiss aus Lautstärke, Kühlleistung und "Wind"-Geschwindigkeit auswählen. Ich lasse den Lüfter 24h am Tag laufen. Stagnierende Luft im Terrarium ist ja meistens eh nicht gewünscht und der Leistungsaufnahme ist minimal. (unter 1 Watt, wenn man ein gutes Netzteil verwendet)
Lüfter und Radiator sollte man am besten vom Terrarium entkoppeln, wenn man Pech hat ergibt dieses nämlich einen wunderbaren Resonanzkörper für die Vibrationen und dann brummt es laut und deutlich. Ich selbst habe zwischen Lüfter und Radiator im Bereich der Schrauben kleine Moosgummischeiben gebaut, den Radiator dann an Gummibändern an Schrauben aufgehängt und diese wiederum mit Moosgummischeichen gedämpft am Terrarium befestigt. Das klappt sehr gut, nur die Gummibänder gehen durch den UV Anteil der Lampen scheinbar recht schnell kaputt.
 

die Pumpe

Der Radiator sollte leicht schräg nach unten gerichtet sein, dann trifft der "Wind" auch die Pflanzen und das Kondenswasser tropft an der Vorderkante ab und läuft nicht zum Lüfter. Die Wasserschläuche sollte man außerhalb des Terrariums unbedingt isolieren. Zu Testzwecken tun es ein paar Lagen Klopapier (siehe Bild ;o), ansonsten wird man sich da schon was ästhetisch ansprechenderes im Baumarkt finden.

Bei der Pumpe wusste ich nicht, was ich nehmen sollte und habe so ein 12 Watt und ein 4 Watt Modell genommen. Das 4 Watt Modell reicht bei mir nicht aus, die Anlage das erste Mal zu befüllen (da muss man mit saugen nachhelfen), aber wenn das Wasser mal im Kreislauf fliest reicht sie aus. Man muss bedenken, dass die Pumpenleistung im System komplett in unerwünschte Wärme umgewandelt wird, da sind 12 Watt nicht zu vernachlässigen. Außerdem ist auch das Strom, der verbraucht wird. Ich verwende daher die 4 Watt Pumpe. Prinzipiell wäre diese fast lautlos, nur leider gelingt es mir nicht so recht, sie von der Kühlbox zu entkoppeln. Von daher brummt es da manchmal. Am besten wäre es wohl, sie hängend zu montieren und so, dass sie mit den Flaschen nicht in Kontakt kommt. Ich muss mir da noch was ausdenken, derzeit ist die Pumpe bei mir jedenfalls etwas lauter als der Lüfter.

Was ich aus eigener Erfahrung hingegen nicht empfehlen kann ist es, des Abends bei laufendem System fünf Flaschen mit Wasser Richtung Gefriertruhe zu tragen, unterwegs einen kleinen Plausch einlegen, zehn Minuten später mit fünf gefrorenen Flaschen zurückzukommen und festzustellen, dass der Rücklaufschlauch auf dem Teppichboden liegt und dieser nun Bekanntschaft mit dem Wasser einer ehemals halb gefüllten Kühlbox gemacht hat.
Zum Glück war es nur Wasser.

Weiterhin brauchen natürlich fünf Flaschen in der Gefriertruhe genau den Platz, der ansonsten anderen Familienmitgliedern just in dem Moment ganz dringend für irgendwas anderes fehlt. ;-)

"Wozu das Ganze?" wegen 5°C hin oder her mag sich jetzt der ein oder andere fragen. In der Tat, meine Pflanzen haben auch einige Jahre ohne ausgefallene Kühlsysteme überlebt, manche haben auch geblüht und sich ganz passabel entwickelt. Auf der anderen Seite war aber der Sommer 2005 für mein Terrarium eine einzige Katastrophe. Wochenlang Nachttemperaturen über 20°C, dazu der dämliche Versuch mittels Ultraschallzerstäuber, was dann nicht nur warme Nächte, sondern feucht-warme Nächte gebracht hat. Schimmel, schlechter Wuchs, die ersten Verluste. Mir hat das keinen Spaß gemacht und das ist bei einem Hobby ein Zeichen, das was geändert werden muss.
Meiner Erfahrung nach macht es nämlich einen ganz erheblichen Unterschied, ob man in seinem Hochlandterrarium  Nachttemperaturen von 22°C oder von 17°C hat.

Wie viel es nutzt wird sich erst im Sommer 2006 zeigen. Den Winter über hat bisher alles ganz gut funktioniert, tagsüber hatte ich Temperaturen von 22-25°C, nachts von ca. 12°C. Wenn man mal für einen Tag vergisst, die Eisflaschen zu wechseln so erreicht man zumindest noch eine schnelle starke Abkühlung am Abend mit dem restlichen Eis und dann folgt eben ein Temperaturanstieg, bis am frühen Morgen dann vielleicht noch 1-2°C an Differenz zur Raumtemperatur übrig bleiben. Das ist besser als nichts. In der Natur wird es ja auch nicht jede Nacht gleich kalt. Auch eine warme Woche zwischendurch werden die Pflanzen schon überleben (haben sie vorher ja auch gemacht).

Systeme ohne täglichen Wartungsaufwand sind da natürlich klar im Vorteil, kosten aber auch deutlich mehr.
Alles in allem würde ich den Aufwand für alle Bauteile (Lüfter, Schlauch, Montagematerial, Pumpe, Radiator, Netzteil, Zeitschaltuhr, Kühlbox, Isoliermaterial...) auf unter 100€ schätzen, wenn man sich die Sachen günstig beschafft. Der Aufbauaufwand beträgt wenige Stunden.
Die laufenden Stromkosten liegen in meinem Fall bei vielleicht 1 Euro pro Monat, außer ich kühle die Flaschen im Winter im Freien.
Der Arbeitsaufwand besteht halt darin, einmal am Tag fünf Flaschen auszutauschen.

Viele Karnivorenzüchter mit Hochlandterrarien sind ja Schüler, da mag so eine Sparlösung also durchaus interessant sein. Die Leute mir ihren 20.000€ Gewächshäusern hingegen dürfen mich ruhig auslachen... (hätte mir vor einem Jahr jemand erzählt, das ich mal fast täglich Eisflaschen in der Gegend rumschleppe hätte ich mich auch ausgelacht)

Ich hoffe, das ganze liest auch jemand. Es ist immer wieder erstaunlich, wie die Stunden doch im Fluge verrinnen, wenn man solche Artikel schreibt...

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Copyright (c) 2006 Martin Reiner - letzte Aktualisierung 13.04.2006