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AQUA DESIGN AMANO (ADA)

Der CO2 Diffusor Paffrathschale

    • Der CO2 Diffusor Paffrathschale

      Der CO2 Diffusor
      Diffusor oder Reaktor
      Der Apparat der für uns das CO2 im Wasser auflösen muss wird häufig als CO2 Reaktor bezeichnet. Was ist es denn nun, ein Reaktor oder ein Diffusor?
      Also, es ist ein CO2-Diffusor und kein Reaktor. Ob so ein Ding nun im Aquarium oder ob er außen hängt, dass macht keinen Unterschied. Es ist und bleibt ein CO2-Diffusor.
      Wohl auch eigentlich logisch, denn in einem Reaktor spielt sich eine Reaktion, ein chemischer Prozess ab.
      Der Name "Reaktor" sagt es bereits!
      Von einer Reaktion ist beim auflösen von CO2 in Wasser keine Rede. Was so ein Apparat tun muss, ist das gasförmige Kohlendioxid im Wasser auflösen, oder es diffundieren lassen, oder CO2 ins Wasser einleiten.
      Der Ausdruck Diffusor ist dann auch korrekter als der Ausdruck Reaktor. Es sei denn, dass wir durch Mittel eine chemische Reaktion direkt CO2 im Aquarium machen. Wie z.B. einem Carbonator.
      Die meisten Diffusoren sind zu gut
      Ja, du liest richtig, vorweg die meisten Diffusoren wie Flipper, Pumpen-Einspritzsysteme usw. lösen das CO2 viel zu gut auf!.
      100% des zugeführten Kohlendioxid wird durch einen guten Diffusor ins Wasser gebracht.
      Ob du nun 20 oder 120 Blasen pro Minute zuführst, der Diffusor löst es für dich im Wasser auf! Dadurch das sie so gut sind kann leicht zu viel Kohlendioxid zugefügt werden.
      Tja, und dann muss wieder extra Technik drumherum verbaut werden in der Form von einer pH Regelung mit Magnetventil um die Kapazität von so einem viel zu guten Diffusor wieder zu begrenzen. (Eigentlich ist so ein pH Controller zu vergleichen mit der Montage von einem Geschwindigkeitsbegrenzer an einem Ferrari...)
      Dadurch das man so einen Diffusor so gut (oder besser gesagt, so schlecht) berechnet und es so macht das nur die gewünschte
      Menge an CO2 aufgelöst werden kann, ist diese extra Technik nicht notwendig. Eine zu große Zufuhr von CO2 kann so ein "schlechter" Diffusor dann nicht umsetzen.
      Das überschüssige CO2 wird an die Atmosphäre abgegeben.
      Der Diffusor ist demnach selbstregulierend geworden!!
      Eine teurer pH Controller usw. ist dann nicht mehr nötig!. Warum schwierig machen, wenn es auch einfach geht?
      Wie arbeitet so ein selbstregelnder Diffusor nun überhaupt?
      Nun das Prinzip ist einfach, sehr einfach! Auf der ersten CO2 Seite (die fehlt natürlich hier)konnten wir lesen das die Konzentration an Kohlendioxid über dem Aquarium von Einfluss ist auf den Gehalt im Aquarium.
      Beispielsweise:
      0,035% CO2 ergeben im Wasser 0,5 mg/ltr. (Standard Kohlendioxid Gehalt in der Außenluft )
      4% CO2 ergeben 60 mg/ltr. (Kohlendioxid Gehalt in ausgeatmeter Luft)
      100% CO2 ergeben 1500 mg/ltr.

      Wenn ich dann einen Teil der Aquarienoberfläche mit einem umgedrehten Behälter bedecke und pures CO2 einströmen lasse, dann bekomme ich einen überdurchschnittlich hohen Anteil an CO2 über meinem Aquarium und damit auch im Wasser!
      Nun, und von dieser Gegebenheit machen wir auch dankbar gebrauch um einen solchen selbstregulierenden Diffusor zu machen.
      Berechnen der Oberfläche des Diffusors
      Wir können (stark vereinfacht) sagen (Obf=Oberfläche):
      Obf. Diffusor x 100% CO2 + (Netto Obf. Becken - Obf. Diffusor) x % CO2 Atmosphäre = Totale Obf. x gemittelte % CO2.
      Oder umgerechnet nach mg/ltr:
      Obf. Diffusor x 1500 mg/ltr + (Netto Obf. Becken - Obf. Diffusor) x 0,5 mg/ltr = Totale Obf. x gewünscht CO2 -Gehalt in Becken.
      Diese Formel können wir dann umstellen nach:
      Oberfl. Diffusor = Oberfl. Becken x (0,5-gewünschter CO2 Gehalt) / (0,5- 1500)
      Eben noch ein Beispiel:
      Aquarium von LxBxH 100x50x60 cm
      Gewünschter CO2 -Gehalt 25 mg/ltr
      Wie groß muss die Diffusor Oberfläche werden?
      Wir erhalten dann:
      Oberfläche Diffusor = 100x50x(0,5-25)/(0,5-1500)
      Oberfläche Diffusor = -122500/-1499,5
      Oberfläche Diffusor = 81,7 cm2
      Die Berechnung wird noch etwas einfacher, wenn wir den Behälter nicht an der Wasseroberfläche sondern ganz unter Wasser platzieren.
      Wir erhalten dann:
      Oberfl. diffusor x 1500 mg/ltr + Oberfl. Becken x 0,5 mg/ltr = Totale obf. x gewünschtem CO2 Gehalt im Becken.
      Adiffusor X 1500 + 100X50X0,5 = (Adiffusor + 100X50) X 25
      1.500 x Adiffusor - 25 x Adiffusor = 125.000 - 2.500
      Adiffusor = 83 cm2.
      Die Tatsache das der Behälter etwas größer werden muss, liegt daran, dass im zweiten Fall mehr Aquariumwasser in Kontakt mit Luft ist. Also wird mehr CO2 in die Atmosphäre entweichen.
      Der Behälter muss also etwas größer sein um dies auszugleichen.
      Auf der anderen Seite haben wir nicht berücksichtigt, dass je tiefer der Behälter im Aquarium platziert wird, desto besser das CO2 absorbiert wird. Aber nun, das macht keinen großen Unterschied.
      Um den CO2 -Gehalt eines Aquariums von 0,5 nach 25 mg/ltr in einem Becken von 100x50 cm2 zu erreichen wird also ein Diffusor mit einer Oberfläche von ca. 83 cm2 benötigt.
      In der Praxis wird eine ca. 25% größere Oberfläche benötigt also ca. 105 cm2.
      Sagen wir einfach ein Behälter von ca. 20x5 cm oder von 70x1,5 cm.
      Beziehung zwischen Diffusoroberfläche, Aquariumoberfläche und CO2 -Gehalt
      Im Beispiel konnten wir sehen, dass wir für einen CO2 -Gehalt von 0,5 bis 25 mg / l eine Diffusorfläche von ca. 83 cm2 für ein Aquarium von 100 x 50 benötigten.
      Im Verhältnis ist die Diffusor Oberfläche dann 83/(100x50) x 100 = 1,66 % der Aquarium Oberfläche.
      Mit einem Zuschlag von 25% ist das dann 1,66 × 1,25 = 2,08%
      Wir können daher sagen, dass, um das Wasser von 0,5 bis 25 mg / l CO2 zu bringen, der Diffusor 2,1% der Oberfläche des Aquariums
      haben muss.
      Oberfläche des Aquariums / 100 x Prozentsatz für den Diffusor = Diffusor (100 x 50 ) / 100 x 1,66 = 83 cm2
      oder eben mit 25% Zuschlag (100 x 50 ) / 100 x 2,08 = 104 cm2
      Mit anderen Worten... Zu einem bestimmten gewünschten CO2-Gehalt gehört ein fester Prozentsatz für die Diffusor Oberfläche zur Gesamtfläche des Aquariums.
      Dies können wir schön in einer Tabellenform wiedergeben.

      Und dann ist es nur ein kleiner Schritt, um daraus eine Grafik zu machen. Wir sehen deutlich, dass es wenig Unterschied macht, ob ein Behälter nun über Wasser oder unter Wasser steht.
      Der Zuschlag von 25% ist nicht in der Grafik (unten) enthalten.

      Diese Grafik basiert auf eine Steigung von 0,5 nach x mg/ltr
      Die Grafik mit dem erforderlichen Prozentsatz der Oberfläche, verbunden mit einer Zahl x an mg/ltr ist ja ganz nett. Aaber!
      Das ist eine Grafik in der wir davon ausgehen, dass wir den CO2-Gehalt von 0,5 bis x mg / ltr. bringen.
      Allerdings gibt es ein Problem, es gibt fast kein Aquarium mit 0,5 mg/ltr CO2. Die meisten Aquarien haben bereits einen höheren CO2-Gehalt. Wenn wir die obige Grafik direkt anwenden, wird unser Behälter ein bisschen zu groß und wir erhalten einen höheren CO2-Gehalt als berechnet.
      Wie lösen wir dieses Problem nun auf?
      Nun glücklicherweise ist das ganz einfach. Wir berechnen eine entsprechende Oberfläche an Hand des jetzigen CO2 -Gehaltes und ziehen die entsprechende Fläche von der Fläche die für den endgültigen CO2 -Gehalt benötigt wird ab.
      Das geht dann folgendermaßen:
      Wir messen die KH und den pH vom Wasser und berechnen daraus den CO2 -Gehalt den das Wasser nun schon hat. Bevorzugt tun wir das morgens während das Licht noch aus ist.
      Dann ist der CO2 -Gehalt am höchsten im Aquarium.
      Zum berechnen des CO2 -Gehaltes kannst du dazu von einem CO2 Kalkulator Gebrauch machen.
      Wenn du den CO2 -Gehalt in deinem Aquarium berechnet hast dann schau in die Grafik wie viel Prozent der Oberfläche dazu gehören. Dann schau, welchen CO2 -Gehalt du gerne hättest.
      Dann ziehst du die % Oberfläche von dessen was du benötigst, von der % Oberfläche des aktuellen CO2 -Gehaltes (basieren auf die Berechnung) ab.
      Dieser Unterschied in % ist dann zu guter Letzt die % Oberfläche, die dein Behälter haben sollte.
      Eben ein Beispiel wie so eine Berechnung verläuft wenn wir mehr als 0,5 mg/ltr. CO2 in unserem Wasser haben.
      Aquarium. LxBxH 160x60x50 cm.
      KH = 5
      pH = 7,5
      Gewünschter CO2 -Gehalt 15 mg/ltr
      Diffusor sitzt ganz unter Wasser. Der Filterausgang strömt unter dem Behälter entlang.
      Berechnung:
      Wir geben die KH = 5 und denn pH = 7,5 in den CO2 Kalkulator und erhalten einen CO2 -Gehalt von 4,5 mg/ltr In der Tabelle finden wir bei 4,5 mg/ltr und den Behälter ganz unter Wasser eine % Oberfläche von 0,26%
      Dann schauen wir uns in der Tabelle bei 15 mg/ltr., auch wieder bei Behälter ganz unter Wasser ein Wert von 0,98% an
      Diese Werte ziehen wir dann von einander ab 0,98-0,26 = 0,72%
      Da durch den Zustrom des Filters das CO2 besonders gut aufgenommen wird, verwenden wir statt 25% einen etwas niedrigeren Zuschlag von 10%.
      Die Diffusoroberfläche ist dann 0,72 × 1,1 = 0,79%. Wir runden ab auf 0,8% (so genau muss es nun auch nicht.)
      Die Diffusor Oberfläche wird dann: (0,8/100) x Der Oberfläche des Aquariums.
      Das ist dann: (0,8/100)x160x60 = 76,8 cm2
      Also z.B. ein Behälter entlang an einer der Seitenscheiben des Aquariums von 38 x 2 cm.
      Die Oberfläche des Diffusor und auch andere Faktoren spielen eine Rolle.
      Neben der CO2 Konzentration in Luft und Wasser spielen noch weiter Faktoren eine Rolle, aber um es einfach zu halten, sind sie in der obigen Berechnung nicht enthalten.
      Bei starker Oberflächenströmung z.B. muss der Behälter etwas größer werden um den zusätzlichen Verlust an die Luft auszugleichen. Ist eine starke Wasserströmung unter dem Diffusor selbst, dann kann der Behälter wieder etwas kleiner werden.
      Es macht einen Unterschied, in welcher Tiefe ein Behälter im Aquarium platziert wird, je tiefer desto besser.
      CO2 kommt leichter ins Wasser rein als es raus geht.
      Bei höheren Temperaturen löst sich CO2 im Wasser schwieriger auf.
      ><(((º> Gruß Angus <°)))><
      TOGETHER WE WILL FIND THE SOLUTION
    • Falschgas:
      Die Diffuser auf der Basis eines umgedrehten Behältnisses haben ein Problem, Falschgas.
      CO2-Gas dringt aus dem Behälter in das Wasser ein. Aber es geht auch umgekehrt. Gase wie Sauerstoff und Stickstoff dringen aus dem Wasser in den Behälter ein. Jetzt wird kontinuierlich CO2 zugeführt und die Konzentration von Kohlendioxid bleibt somit hoch, aber eine Erhöhung der Sauerstoff- und Stickstoffkonzentration kann nicht vollständig verhindert werden.
      Dieser Effekt ist zum einen bereits in den Zuschlagsfaktor auf der Oberfläche von ca. 25% eingeflossen. Aber wir können den Behälter auch leicht anpassen, so dass die Wirkung von Falschgas reduziert wird.
      Eine Reihe von Lösungen sind:
      In regelmäßigen Abständen den Behälter umdrehen und die falschen Gase austreten lassen, dann den Behälter wieder an seinen Platz.
      Ein sehr kleines Entlüftungsloch (1 mm) an der Oberseite eines jeden Behälters. Dies gewährleistet eine kontinuierliche Entlüftung. Die Falschgase sind nahezu alle leichter als CO2, also das Loch am obersten Punkt.
      Einen zusätzlichen Luftschlauch mit einem Hahn, den wir gelegentlich öffnen und wieder schließen. ©
      Viel Spaß beim lesen.
      EDIT: Passte oben nicht >10000 Zeichen
      ><(((º> Gruß Angus <°)))><
      TOGETHER WE WILL FIND THE SOLUTION
    • Da hast du dir jetzt aber richtig viel Arbeit gemacht. :thanks: :thumbup:


      Benutzername? schrieb:

      Ein sehr kleines Entlüftungsloch (1 mm) an der Oberseite eines jeden Behälters. Dies gewährleistet eine kontinuierliche Entlüftung. Die Falschgase sind nahezu alle leichter als CO2, also das Loch am obersten Punkt.
      Das würde dann einen zusätzlichen Luftschlauch mit Absperrhahn überflüssig machen?
      LG Silke

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    • Hallo Silke,
      jein, die Größe der Bohrung ist natürlich bissle vom Druck anhängig, also je nach dem "wie tief" der Behälter sitzt kann der Druck schon so groß sein das das Behälter sich komplett leert, was also heißen würde Bohrung bissle kleiner.
      Muß man antesten (ich habe meist mit 0,5mm Bohrung angefangen- war mir aber nachher zu viel geteste-seitem Rohr mit Hahn. und PENG), zur Not kann man immer noch ein Röhrchen einsetzen.
      ><(((º> Gruß Angus <°)))><
      TOGETHER WE WILL FIND THE SOLUTION