Energiemessungen beim Duschen mit Wärmerückgewinnung

Energiemessungen beim Duschen mit Wärmerückgewinnung

Martin Doppmann

Problemstellung
Die Firma Joulia SA stellt Wärmetauscher für Duschen her, welche die Wärme des Duschwassers nutzen, um das kalte Wasser vorzuheizen. Die von Kaltwasser durchströmten Kupferrohre werden mittels Duschabwasser aufgeheizt. Somit kann die benötigte Energie für einen Duschvorgang drastisch reduziert werden. Um jedoch die zurückgewonnene Energie im täglichen Einsatz aufzuzeichnen, fehlt bisher ein geeignetes Messgerät. Dieses soll als Prototyp gefertigt werden.

Lösungskonzept
Um die Energie zu berechnen, wird die Ein- und Ausgangstemperatur, sowie der Durchfluss benötigt. Jedoch existiert kein Durchflussmesser, welcher innerhalb des geschlossenen Gehäuses untergebracht werden kann und für den gegebenen Fluss ausgelegt ist. Daher wird mit einem Bypass eine reduzierte Wassermenge durch den Sensor aufgenommen und der Gesamtfluss hochgerechnet. Um die Daten der Temperaturen und Durchflüsse aufzunehmen, wird ein Microcontroller verwendet. Dieser kann mittels Bluetooth Modul die Daten von bis zu einem halben Jahr an ein Endgerät übertragen. Um eine möglichst lange Einsatzdauer zu gewährleisten, muss der Energieverbrauch der Elektronik niedrig gehalten werden.

Realisierung
Die Halterungen für Bypass und Temperatursensoren werden aus Messing hergestellt. Der benötigte Microcontroller wird so programmiert, dass er die Daten der Temperatursensoren und der Durchflussmenge auf einen FLASH-Speicher schreibt. Auch werden die nötigen Vorkehrungen getroffen, um den Energieverbrauch zu reduzieren und Datenverlust zu verhindern.

Ergebnisse
Der aufgebaute Prototyp wird mittels des Prüfstandes des Auftraggebers verifiziert. Dabei sind die Genauigkeit der Durchflussmenge und der Temperatur ausreichend. Auch die Funktionalität der Elektronik kann bewiesen werden. Jedoch wird bei dem Test der Komplettfunktionalität ein Thermisches Problem aufgedeckt. Das verwendete Messing, welches die Sensorik beinhaltet, leitet die Wärme zu stark und die aufgenommene Temperatur wird somit vom Duschabwasser beeinträchtigt. Dadurch kann die zurückgewonnene Energie nicht genügend genau aufgezeichnet werden.

Ausblick
Um den Einfluss des Duschabwassers auf die Temperatursensoren zu reduzieren, müssen andere Prototypen, eventuell aus anderen Materialien, hergestellt werden. Sobald diese Funktionalität gegeben ist, können erste Dauertests mit dem Prototyp durchgeführt werden.

Studienbetreuer Dr. Paice Andrew
Preisstifter joulia SA

Querschnitt Wärmetauscher
Prototyp mittels Prüfstand
Problematische Messinghalterung für Temperatursensor

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