Die Thermodynamik des Zimmers

Ziel dieses Unterfangen ist die Messung der Lufttemperatur und – feuchte des Zimmers anhand eines Raspberry Pi’s mit Einbezug der Randbedingungen (2 Fenster + 2 Türen)

VP
Abbildung 1: Vogelperspektive auf das Zimmer

Die Thermodynamische Bilanzierung

Die Thermodynamik ist die Lehre der Wärme. Das zu betrachtende Phänomen ist also die Wärme. Hierfür wird zunächst das System definiert, die für die Betrachtung infrage kommt. In der Abbildung 2 ist das zu untersuchende Zimmer abgebildet. Wir blicken nun auf ein Zimmer mit zwei Sitzmöglichkeiten, Schränken, Fenstern, Heizkörpern etc.  Wie die Überschrift nahelegt, werden wir eine Bilanzierung der Wärme durchführen. Dem System (Das Zimmer) zugeführte Wärme wird positiv (+) gezählt und die Wärme, die aus dem Zimmer entweicht negativ (-)

Ich habe bereits alle Wärmequellen/- senken abgebildet. Exemplarisch wollen wir ein zwei nennen:

  1. Der Rechner wird warm und gibt diese Wärme an das Zimmer ab
  2. Das Licht produziert neben der Helligkeit auch Wärme und gibt diese an das Zimmer ab
  3. Die Heizkörper geben Wärme ab
  4. Die Fenster hingegen geben die Wärme an das kältere Draußen ab
  5. So auch de Türen zu Räumen, die kälter sind
Bilanz
Abbildung 2: Bilanzierung der Zu/-abfließenden Wärmequellen/- senken
Adafruit_DHT.read_retry(sensor, pin)
CFD
Abbildung 3: Ergebnis einer numerischen Berechnung der Temperaturverteilung an einem Beispielfall

Das Messsystem wird auf einem Steckbrett platziert. Mit Widerständen und Leitungen bestückt entsteht über den regenbogenfarbigen Teil eine Verbindung zum Raspberry Pi.

Abbildung 4: Der Anschluss des Raspberry Pi’s an das Messsystem

Die Ergebnisse lasse ich mir über die Seite Thingspeak plotten. In der Abbildung 5 wurde die Temperatur- und der Feuchtigkeitsverlauf an wenigen Tagen inmitten des Zimmers aufgezeichnet.

Abbildung 5: Die Temperatur – und Feuchtigkeitsverläufe inmitten des Zimmers

Eine Korrelation sticht sofort ins Auge:

Nimmt die Temperatur zu, so nimmt die Luftfeuchtigkeit ab.

Eine kurze Vorstellung des Raspberry pi’s

Der Rasbperry pi ist ein Rechner. Fundamental für den Betrieb eines Rechners  ist zunächst der Strom, der aufgrund einer Spannung, je nach Widerstand in die eine Richtung oder die andere fließt. Die Digitaltechnik ist ein Feld der Elektrotechnik, in dem die Operationen des Rechners beschrieben werden. Die Digitaltechnik baut aus zwei logischen Zuständen eine ganze Welt  auf.  Diese zwei Zustände (0  und 1) werden durch den fließenden Strom definiert. Ist eine Schwelle überschritten wird die eins gesetzt, wenn nicht dann die null.

 

 

Raspi
Modellreihe 2 und 3 – Raspberry pi

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