Forum: Mechanik, Gehäuse, Werkzeug Wieviel Luft muss ich austauschen?


von Dimitri R. (Firma: port29 GmbH) (port29) Benutzerseite


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Hallo Leute,

ich versuche gerade ein bisschen mit den Zahlen herumzuspielen und zu 
berechnen, wieviel Luft ich abführen muss, damit ich keine Erwärmung 
bekomme. Kann jemand von euch die Rechnungen bitte prüfen.

Im grunde geht es um eine eine HighPower LED Lampe, die an der Decke 
hängt. Die Lampe zieht 100W an elektrischer Leistung. Zwar werden die 
LEDs wohl ca. 70W an Leistung direkt an den Kühlkörper abgeben und 30W 
an Lichtleistung, dennoch habe ich wieder 100W an Energie, die ich in 
den Raum abgebe.

1m³ Luft wiegt bei 20-25°C ca. 1,2kg
Die Wärmekapazität von Luft ist bei einer isobaren Zustandsänderung: cp 
= 1,005kJ/(kg * K)

=> E = 1,2kg * 1,005kJ/(kg * K) * 1K = 1,206kJ => 0,335Wh
Somit brauche ich 0,335Wh um 1m³ Luft um 1K zu erwärmen.

100Wh / 0,335Wh = ca. 300 => Somit muss ich 300L Luft im Raum 
austauschen, damit sich die Luft nicht erwärmt.

Ist es richtig so, oder habe ich irgendwo etwas übersehen?

von Werner (Gast)


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Dimitri Roschkowski schrieb:
> 100Wh / 0,335Wh = ca. 300 => Somit muss ich 300L Luft im Raum
> austauschen, damit sich die Luft nicht erwärmt.
>
> Ist es richtig so, oder habe ich irgendwo etwas übersehen?

Du hast die Wärmeabgabe über die Wände vergessen und 300L Luft muss zu 
einer bestimmten Energie und nicht zu einer Leistung gehören.

von Bernd F. (metallfunk)


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Dimitri Roschkowski schrieb:

> Ist es richtig so, oder habe ich irgendwo etwas übersehen?

Jein. Eine 100 Watt Birne überlebt ja auch, ohne daß das Glas
schmilzt.

Das Problem bei den Leds ist, daß der Temperaturbereich zwischen 
Funktionieren und Verrecken enger ist.

Hier helfen nur Messungen im eingebauten Zustand mit realen
Zuständen.

Die Luftströmungen im Deckenbereich sind doch eher schwierig.

Grüße Bernd

von Kai S. (kai1986)


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Hallo,

die 300L Luft deiner Rechnung sind 300m³. Dabei kann sich die Luft um 
1°C erwärmen, lässte du allerdings eine Erwärmung um 10°C zu hast du 
"nur" noch 30m³. Allerdings muss der Kühlkörper auch in der Lage sein 
die Wärmemenge an die Luft abzugeben.
Keine Erwärmung bekommst du nur, wenn du keine Leistung zuführst, sprich 
die Lampe aus ist. Um die entstehende Wärme abzuführen wird immer eine 
Temperaturdifferenz benötigt (die Physik ist an der Stelle 
unnachgiebig).

Gruß Kai

von Michael (Gast)


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Dimitri Roschkowski schrieb:
> Ist es richtig so, oder habe ich irgendwo etwas übersehen?
Wärmeübergangswiderstände und Wärmeleitfähigkeiten fehlen in deiner 
Rechnung - und die erzeugen dir Temperaturgradienten. Augangspunkt ist 
dann die maximale sicher Chip-Temperatur.

von Uwe (Gast)


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> Somit muss ich 300L Luft im Raum austauschen, damit sich die Luft nicht
> erwärmt.
In welcher Zeit ?
Gegen Luft mit welcher Temperatur ?
Liter ?

von Udo S. (urschmitt)


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Gar keine,
deine Luft im Raum ist in der Lage die 100W durch Konvektion an Boden 
Wände und Decken abzugeben.
Was anderes ist allerdings die Frage wie viel Luft du pro Zeiteinheit 
austauschen musst um die Luft für die anwesenden Personen 'frisch' zu 
halten.
Weiter ist offen ob deine Lampe die 100W an die Umgebungsluft abgeben 
kann ohne zu heiss zu werden. Das kann man aber nicht berechnen, dazu 
gibt es Herstellerangaben wie den Wärmewiderstand und klare Angaben zu 
Einbaulage und min. Abstände zu Wände und ggf. Decken.

von Matthias L. (Gast)


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>damit sich die Luft nicht erwärmt.

>Gegen Luft mit welcher Temperatur ?

Eben.

Du musst ausrechnen, zb in welcher Zeit sich die komplette Luft im Raum 
um 1Grad erwärmt.

Innerhalb dieser Zeit musst du die komplette Luft durch welche ersetzen, 
die ein Grad kühler ist, als der Raum vorher war.

von Dimitri R. (Firma: port29 GmbH) (port29) Benutzerseite


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Uwe schrieb:
> In welcher Zeit ?
in einer Stunde, das geht aus der Rechnung hervor
> Gegen Luft mit welcher Temperatur ?
Gegen Luft mit der gleichen Temperatur, wie vor der Erwärmung
> Liter ?
m³ => das ist schon klar geworden


Udo Schmitt schrieb:
> Was anderes ist allerdings die Frage wie viel Luft du pro Zeiteinheit
> austauschen musst um die Luft für die anwesenden Personen 'frisch' zu
> halten.

Das ist nicht die Frage.

Udo Schmitt schrieb:
> Weiter ist offen ob deine Lampe die 100W an die Umgebungsluft abgeben
> kann ohne zu heiss zu werden. Das kann man aber nicht berechnen, dazu
> gibt es Herstellerangaben wie den Wärmewiderstand und klare Angaben zu
> Einbaulage und min. Abstände zu Wände und ggf. Decken.

Ähm.... Nö... Es gibt keine Angaben....
Wieso kann man so etwas nicht berechnen. Man kann alles berechnen....

von Udo S. (urschmitt)


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Dimitri Roschkowski schrieb:
> Man kann alles berechnen....

Ok, dann berechne mir bitte wie das Wetter hier in Deutschland am 24. 
Juli 2013 wird, danke.

von Matthias L. (Gast)


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>Gegen Luft mit der gleichen Temperatur, wie vor der Erwärmung

Das kann ja nicht gehen. Wenn Du 100W in den Raum einträgst, und dieser 
sich nicht erwärmen darf, musst du letztendlich diese 100W wieder aus 
dem Raum herausnehmen => Kühlleistung.

Oder halt Luft hereinbringen, der 100W "fehlt"...

von Dimitri R. (Firma: port29 GmbH) (port29) Benutzerseite


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Matthias Lipinsky schrieb:
> Oder halt Luft hereinbringen, der 100W "fehlt"...

Dimitri Roschkowski schrieb:
> Somit muss ich 300m³ Luft im Raum
> austauschen, damit sich die Luft nicht erwärmt.

Es geht ja um das austauschen der Luft. Die Luft mit den 100Wh wird 
abgesaugt und neue ohne die 100Wh Erwärmung wieder zugegeben.

Udo Schmitt schrieb:
> Ok, dann berechne mir bitte wie das Wetter hier in Deutschland am 24.
> Juli 2013 wird, danke.

Nach meinen Berechnungen wird das Wetter am 24. Juli 2013 genauso sein, 
wie ich es mir gewünscht habe.

von mahwe (Gast)


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http://www.fischerelektronik.de/fileadmin/fischertemplates/download/Katalog/kuehlkoerper-berechnung.pdf
bitte einmal durchlesen, das wird dir helfen zu verstehen ob dir deine 
LEDs abrauchen oder nicht.

von Werner (Gast)


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Dimitri Roschkowski schrieb:
> Es geht ja um das austauschen der Luft. Die Luft mit den 100Wh wird
> abgesaugt und neue ohne die 100Wh Erwärmung wieder zugegeben.

Wozu, hat dein Raum keine Wände oder ist deren k-Wert* zu klein?

* http://de.wikipedia.org/wiki/W%C3%A4rmedurchgangskoeffizient

von Harald W. (wilhelms)


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Udo Schmitt schrieb:

>> Man kann alles berechnen....
>
> Ok, dann berechne mir bitte wie das Wetter hier in Deutschland am 24.
> Juli 2013 wird, danke.

Au ja, da möcht ich Urlaub machen...
Gruss
Harald

von rio71 (Gast)


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Dimitri Roschkowski schrieb:
> wieviel Luft ich abführen muss, damit ich keine Erwärmung
> bekomme.
für KEINE erwärmung logischerweise unendlich viel luft.(wenn das 
raumklima konstant ist)
ganz egal ob 100 watt oder nur ein µW.
die frage ist, wieviel temperaturerhöhung du zulassen willst.

Bernd Funk schrieb:
> Eine 100 Watt Birne überlebt ja auch, ohne daß das Glas
> schmilzt.
>
> Das Problem bei den Leds ist, daß der Temperaturbereich zwischen
> Funktionieren und Verrecken enger ist.
>
> Hier helfen nur Messungen im eingebauten Zustand mit realen
> Zuständen.
 so siehts aus..
die werte mal grob überschlagen und dann ab in die praxis..

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