Ein wasserführender Holzofen ist ideal, um zusätzlich zum Aufstellort auch noch Wärme zu produzieren für andere Räume, indem warmes Wasser mit Hilfe einer Zirkulationspumpe in den Heizungskreis eingespeist wird.

Doch was passiert bei einem Stromausfall?

Wenn die Zirkulationspumpe des Ofens nicht mehr mit Strom versorgt werden kann dann darf der Ofen nicht weiter betrieben werden, da das Wasser sonst so heiß wird, bis es schlussendlich verdampft.

Doch gerade wenn man als Haupt-Heizungssystem eine Wärmepumpe verbaut hat, die bei einem Blackout ja auch auch nicht mehr arbeitet, möchte man natürlich dann den Holzofen als Ausweichmöglichkeit haben um im Winter nicht zu frieren.

Damit der wasserführende Kaminofen auch bei Stromausfall funktioniert habe ich mir etwas einfallen lassen, was bei jedem wasserführenden Ofen 1:1 genau so umsetzbar ist.

 

 

Inhaltsverzeichnis:

1. Idee & Funktionsprinzip
2. Berechnung der Laufzeit & Dimensionierung des Akkus
3. USV - welche ist geeignet?
4. Umbau auf LiIon mit 4-facher Laufzeit
5. Einschleifen der Zirkulationspumpe
6. der komplette Umbau als Video

 

 

1. Idee & Funktionsprinzip

 

Die Idee ist einfach:  den Teil des wasserführenden Ofens, der zwingend Strom benötigt mittels Notstromabsichern.

Dazu könnte man nun entweder das komplette Haus mit einem großen, dreiphasigen Notstromaggregat ausstatten...

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...oder man entscheidet sich für eine Lösung, die nicht das komplette Haus sondern nur die elektrische Komponenten des Ofens mit Notstrom versorgt.

Dazu bietet sich dann als kostengünstige und kompakte Lösung eine sog. USV an.

 

Eine USV = Unterbrechungsfreie Stromversorgung (im Englischen auch UPS = Uninterruptable Power Supply) besitzt eine Batterie und kann bei Stromausfall ein oder mehrere Geräte mit 230V versorgen.

Dabei wird das Gerät zwischen Steckdose und elektrischer Verbraucher geschaltet. Ist das öffentliche Stromnetz ganz normal verfügbar dann wird der Strom einfach durch die USV hindurch geleitet.

Bei einem Stromausfall, oder wenn man z.B. die Sicherung rausnehmen muss weil man am Zählerschrank etwas umzubauen hat, ein Zählerwechsel ansteht, oder wenn wegen Feuchtigkeit der FI Schutzschalter auslöst, dann registriert die USV den Netzausfall und schaltet binnen Sekundenbruchteilen um auf Batteriebetrieb. Das geht so schnell, dass keine Unterbrechung der Stromversorgung entsteht.

USVs werden originär benutzt im Bereich Computer und Laborgeräte wo es darauf ankommt, Stromschwankungen auszugleichen und bei einem Stromausfall die Computer noch sauber herunterzufahren und seine geöffneten Programme vorher abgespeichert zu schließen.

 

Von der Funktionsweise, Größe und Preis ist eine USV also ideal, um die Zirkulationspumpe eines wasserführenden Ofens notstromfähig zu machen.

Wie genau das geht wird hier in dieser ANleitung nun Schritt für Schritt vorgeführt.

 

Inhaltsverzeichnis:

1. Idee & Funktionsprinzip
2. Berechnung der Laufzeit & Dimensionierung des Akkus
3. USV - welche ist geeignet?
4. Umbau auf LiIon mit 4-facher Laufzeit
5. Einschleifen der Zirkulationspumpe
6. der komplette Umbau als Video

 

2. Berechnung der Laufzeit & Dimensionierung des Akkus

USVs gibt es mit ganz unterschiedlichen Batteriegrößen und Leistungsklassen, wobei die Leistung (also die Abgabe in Watt) für unseren Fall irrelevant ist da eine Zirkulationspumpe sehr wenig Leistungsaufnahme hat, das kann jede USV ganz problemlos.

Interessanter und wichtiger ist die Batteriegröße denn sie bestimmt, wie lange ein Stromausfall überbrückt werden kann.

 

Gängige USVs haben in der Regel Blei-Gel Batterien (AGM) in 12V. Gängige Größen hierbei sind 4,5Ah, 7Ah oder 9Ah

 

Anhand einer Beispielrechnung werden wir hier einmal die Batterielaufzeit errechnen, danach dürfte das Prinzip nachvollziehbar sein.

Gehen wir zunächst aus von der gängigen Batteriegröße 7Ah

 

7Ah x 12V = 84Wh

 

Die Umrechnung in Wh = Wattstunden ist notwendig und vereinfacht immer die Rechnung mit Batteriekapazitäten.

 

Dann benötigen wir noch eine Angabe, wieviel Watt die Zirkulationspumpe benötigt.

Wir haben hier eine "Wilo Yonos Para RS 25-6 RKC" verbaut. Das ist eine, in der Leistung einstellbare, Hocheffizienzpumpe mit einer Nennleistung von 38 Watt.

Da diese bei uns auf etwa halbe Leistungsstufe eingestellt ist gehe ich von 25 Watt Leistungsaufnahme aus.

Damit können wir nun weiter rechnen.

 

84Wh / 25W = 3,36h

Wobei das "h" für "Stunden" steht und damit haben wir dann die Laufzeit.

Also: 

bei einem Akku mit 12V und 7Ah sowie einer Pumpe mit 25W kann die USV maximal 3,36 Stunden überbrücken.

 

Das ist genügend Zeit, um einen angefeuerten Ofen ausgehen zu lassen, sollte es zu einem Stromausfall kommen.

Möchte man allerdings den Ofen nicht ausgehen lassen sondern weiterhin die Wohnung mollig warm beheizen benötigt man mehr Batteriekapazität.

Welche Möglichkeiten es hier gibt kannst Du im nächsten Kapitel nachlesen.

 

Inhaltsverzeichnis:

1. Idee & Funktionsprinzip
2. Berechnung der Laufzeit & Dimensionierung des Akkus
3. USV - welche ist geeignet?
4. Umbau auf LiIon mit 4-facher Laufzeit
5. Einschleifen der Zirkulationspumpe
6. der komplette Umbau als Video

 

3. USV - welche ist geeignet?

Prinzipiell ist jede USV geeignet, um den Umbau eines wasserführenden Ofens auf Stromausfallsicherheit zu realisieren, denn jede USV

• wird an eine normale 230V Steckdose angeschlossen
• gibt 230V ab über mmehrere Steckdosen aufd er Rückseite (Schuko oder Kaltgeräteanschluss)
• kann und darf selbst also ohne Elektriker betrieben werden
• ist leistungsstark genug für jede Zirkulationspumpe

(Rückseite der APC 750)

 

Tipp:

Es kann sich durchaus auch lohnen, eine gebrauchte USV ohne Akkus oder mit defekten / ausgelutschten Akkus zu kaufen. Diese gibt es auf eBay zuhauf und für vergleichsweise kleines Geld, während es Ersatzakkus von Drittanbietern ebenfalls zu einem günstigen Preis gibt.

Da ich das Modell selbst benutze und es ein guter Kompromiss ist aus Preis, Leistung und Akkugröße empfehle ich mindstens eine

USV von APC der 750 Serie z.B. auf eBay / Amazon / Manomano

 

Neue Ersatzakkus sind genormt, schnell ausgetauscht und es gibt eine Vielzahl an Herstellern.

AGM Blei-Gel Akkus für USV Notstromversorgung auf eBay1 / eBay2 / eBay-Suche / Amazon1 / Amazon2 / Amazon-Suche / Manomano / Manomano-Suche

 

Wer mehr Batteriekapazität möchte muss entweder auf ein größeres USV-Modell zurück greifen oder aber die Bleibatterie austauschen gegen einen Lithium-Akku mit höherer Energiedichte und somit deutlich mehr Kapazität.

Welche Möglichkeiten es hier gibt erfährst Du im nächsten Punkt.

 

 

Inhaltsverzeichnis:

1. Idee & Funktionsprinzip
2. Berechnung der Laufzeit & Dimensionierung des Akkus
3. USV - welche ist geeignet?
4. Umbau auf LiIon mit 4-facher Laufzeit
5. Einschleifen der Zirkulationspumpe
6. der komplette Umbau als Video

 

4. Umbau auf LiIon mit 4-facher Laufzeit

 Um eine handelsübliche USV umzurüsten von Blei (AGM) auf die etwa viermal so starken LiIon Akkus gibt es drei Möglichkeiten

1. LiIon Komplettakus im Formfaktor der AGM benutzen
2. Leergehäuse im Formfaktor der AGM kaufen und selbst mit einzelnen 18650er Zellen bestücken (= preiswerter)
3. Akku komplett selbst aus 18650er LiIon Zellen bauen (= flexibel und am günstigsten)

 

4.1 LiIon Komplettakus im Formfaktor der AGM benutzen

Es gibt als Alternative zur AGM Batterie auch Akkus mit LiIon also Lithium Zellen im gängigen Formfaktor der 7Ah Batterien.

Allerdings bin ich bei meinen Recherchen aktuel nur auf Händler direkt aus China gestoßen, scheinbar hat sich das System in Europa noch nicht verbreitet.

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Diese Komplettakkus kann man 1:1 gegen die originalen AGM Akkus tauschen, vorausgesetzt die Abmaße stimmen überein.

 

4.2 Leergehäuse im Formfaktor der AGM mit 18650er bestücken

Als preiswerte Alternative zu fertigen Komplettakkus gibt es auch Leergehäuse im Formfaktor der AGB Batterien, die man selbst mit 18650er LiIOn Zellen bestücken kann.

Auf diese Weise kann man nicht nur Geld sparen sondern auch genau die Akkuzellen verwenden, die man möchte und damit auch die Kapazität aufbauen, die man benötigt.

 

7Ah AGM Leergehäuse für 18650 LiIon DIY Einbau auf eBay1 / eBay2 / eBay3 / eBay4 / eBay-Suche / Amazon1 / Amazon2 / Amazon3 / Amazon-Suche / Aliexpress1 / Aliexpress2 / Aliexpress3 / Aliexpress-Suche

Üblich sind auch hier Leergehäuse in der Größe der weit verbreiteten 7Ah Batterien. Diese sind passend für 21 Zellen im 18650 Format.

Mit dabei ist immer das obligatorische BMS = Battery Management System zum Schutz der batterie, sowie alle benötigten Materialien. Die Zellen muss man dann noch entweder punktschweißen oder löten.

Wie das funktioniert habe ich in einer separaten Anleitung beschrieben im  Leitfaden Akkus & PV von A-Z - Löten - Anleitung für Akkus

Dazu benötigt man dann noch ein paar LiIon Zellen im Format 18650.

Benutzt hier bitte ausschließlich Markenzellen von Samsung, Panasonic, Sony / Murata, LG, EVE, ggf. auch BAK und Molicell, da alle chinesischen noname-Zellen Fake-Kapazitätsangaben haben, wie ich in meinem größen Test nachgewiesen habe:  China-Akku 18650 Test - 509.600 mAh in 62 Zellen

 

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Auf eBay findet man auch immer wieder gute, gebrauchte & getestete Zellen:

• eBay
• Händler WeSellCells

 

4.3 Akku aus 18650er LiIon Zellen Löten oder Punktschweißen

Da ich bereits recht viele Akkus selbst gebaut habe und das im grunde kein Hexenwerk ist habe ich keine vorgefertigten Komplettakkus oder Leergehäuse benutzt sondern einen Akku passgenau von Grund auf gebaut.

Der neue Akku besteht dabei aus 42 gebrauchten LiIon Zellen im Format 18650 und hat nun 345Wh

 

 

abgesichert ist er mittels separatem BMS, welches Über- / Unterspannung sowie Überstrom überwacht.

 

Der "neue" AKku passt genau in den Batterieschaft meiner APC 750 USV und ersetzt 2 Stück 7Ah Blei-Flies AGM Batterien, hat dabei die 4-fache Kapazität trotz Einsatz gebrauchter 18650 Zellen mit "nur" 2400mAh.

 

Samsung INR18650-35E mit 3.500mAh (= derzeit bester 18650 Akku auf dem Markt) auf eBay1 / eBay2 / eBay3 / eBay-Suche / Amazon / Amazon-Suche /  Manomano / Aliexpress-Suche

Auf eBay findet man auch immer wieder gute, gebrauchte & getestete Zellen:

• eBay
• Händler WeSellCells

 

Da der Umbau der USV ein eigenes Projekt im Vorjahr war gibt es dazu auch einen eigenen Bericht samt vieler Bilder und dokumentierter Einzelschritte

-> USV APC 750 SMT750I Umbau auf 24V LiIon

 

Inhaltsverzeichnis:

1. Idee & Funktionsprinzip
2. Berechnung der Laufzeit & Dimensionierung des Akkus
3. USV - welche ist geeignet?
4. Umbau auf LiIon mit 4-facher Laufzeit
5. Einschleifen der Zirkulationspumpe
6. der komplette Umbau als Video

 

5. Einschleifen der Zirkulationspumpe

Die USV muss an geeigneter Stelle zwischen die Umwälzpumpe (falls eine separate Pumpensteuerung verbaut ist muss diese auch über die USV abgedeckt sein) und die Steckdose bzw. Verteilerdose, woher die Pumpe ihren Strom bezieht.

Bei uns ist das im Keller direkt unterhalb des Ofens und sieht dann so aus.

Zirkulationspumpe sowie die dazugehörige Pumpensteuerung bekommen beide ihren Strom aus der unteren "orig. Verteilerdose", die Zuleitung vom Sicherungskasten geht von oben rein, nach unten hin gehen die Kabel zu Pumpe und Steuerung. Das ist genau die Stelle, an der die USV eingeschleift werden muss.

Heißt:  die Zuleitung muss in die USV rein und vom Ausgang der USV geht es dann weiter zu Pumpe und Steuerung. Da die orig. Verteilerdose voll ist habe ich eine neue, zweite Verteilerdose direkt darüber gesetzt um dort die beiden Anschlusskabel der USV anzuklemmen

 

Vom Kabel zur Stromversorgung der USV habe ich den Schuko-Stecker abgeschnitten, die Litzen mit Aderendhültzen gecrimpt und mittels Lüsterklemme mit der Zuleitung verbunden.

Dasselbe mit dem Kabel, welches von der USV weg geht hin zu den Verbrauchern:  Stecker abgeschnitten, Aderendhültzen dran und mittels Lüsterklemme mit dem Kabel verbunden, welches zu Pumpe und Steuerung hin führt.

 

Crimpzange mit Aderendhülsen auf eBay und Amazon

 

das sind nun die beiden Anschlusskabel für die USV - die man sogar einfach zusammensteckenkann, sollte die USV mal kaputt gehen oder gewartet werden müssen

 

 

die USV APC 750 SMT750I steht nun im Keller neben der Ofenverrohrung und verrichtet unauffällig ihren Dienst

 

 

ein Test (Sicherungeinfach raus genommen) hat die USV einwandfrei funktioniert und Pumpe sowie Steuerung unterbrechungsfrei weiterhin mit Strom versorgt

 

Fazit:

Ich bin sehr zufrieden mit der Lösung, für unter 200€ ist nun unser wasserführender Kaminofen notstromfähig mit einer Laufzeit von 14 Stunden, womit man notfalls auch mal einen kompletten Tag ohne Strom heizen kann.

 

Im letzten Abschnitt gibt es den Umbau des Ofens mit USV Notstromversorgung auch nochmal als Video

 

Inhaltsverzeichnis:

1. Idee & Funktionsprinzip
2. Berechnung der Laufzeit & Dimensionierung des Akkus
3. USV - welche ist geeignet?
4. Umbau auf LiIon mit 4-facher Laufzeit
5. Einschleifen der Zirkulationspumpe
6. der komplette Umbau als Video

 

6. der komplette Umbau als Video

 

 

Inhaltsverzeichnis:

1. Idee & Funktionsprinzip
2. Berechnung der Laufzeit & Dimensionierung des Akkus
3. USV - welche ist geeignet?
4. Umbau auf LiIon mit 4-facher Laufzeit
5. Einschleifen der Zirkulationspumpe
6. der komplette Umbau als Video