Schlagwort: Redox

Poolwasser-Testmethoden

Wasserwerte messen

Viele Wege führen nach Rom

Nicht nur nach Rom führen viele Wege, auch beim Messen der Wasserwerte im Pool gibt es die verschiedensten Wege und Möglichkeiten. Die drei bekanntesten Arten, welche brauchbare Ergebnisse liefern, möchte ich in diesem Artikel kurz vorstellen und natürlich auch was für Werte man damit misst und weshalb man das machen sollte.

Schütteltester

Zweifelsfrei die wohl günstigste und einfachste Variante Auskunft über den pH-Wert sowie freies Chlor zu erhalten. Doch gerade beim Chlorwert kann es zu erheblichen Messabweichungen kommen.

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  • Weiße Rückwand zum einfachen Ablesen
  • Sehr gute Skalenabstufung zum einfachen Einordnen der Messergebnisse
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Photometer

Mit einem Photometer lassen sich neben pH-Wert und Chlor auch einige andere Werte ermitteln. Die Anschaffungskosten eines Photometers sind überschaubar und die Bedienung meist auch sehr einfach.

  • Für die professionelle Wasseranalyse von privaten Pools und SPAs.
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Elektrodenmessung

Die Messung mit speziellen Elektroden läuft voll automatisch ab. Die Elektroden können fest in die Verrohrung integriert sein oder als schwimmendes Messgerät im Pool treiben, die Datenübertragung Erfolg dann per Funk.

pH-Elektrode eingesetzt in ein Messrohr

  • Intelligenter Wassertester zur Überprüfung des Poolstatus über ein Smartphone dank der verfügbaren App (Bluetooth-Verbindung)
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Was sollte eigentlich gemessen werden?

Allem voran steht hier der pH-Wert. Dieser sollte neutral bis leicht alkalisch sein (7,0 bis 7,2) sein. Dies ist entscheidend für die Wirksamkeit von Chlor und Flockmittel. Zudem ist mit diesem Wertebereich ein guter Kompromiss zwischen Hautverträglichkeit und dem Schutz der Pooltechnik getroffen. Bei der Desinfektion mit Chlor ist der Anteil von Chlor im Wasser unweigerlich der zweite Wert von Interesse. Allerdings wird es hier etwas komplizierter, denn bei der Chlorung mit organischen Chlorgranulat oder Tabs bringt man Cyanursäure ins Wasser ein. Diese wirkt als Stabilisator und verhindert, dass das Chlor sofort aufgebraucht wird. Problematisch ist hierbei allerdings, dass die Cyanursäure nicht mehr abgebaut wird. Mit zunehmender Gabe von organischen Chlorprodukten erhöht sich also auch der Cyanursäuregehalt im Wasser. Dies führt irgendwann dazu, dass große Teile des Chlors dauerhaft an die Cyanursäure gebunden bleiben und somit nicht mehr zur Desinfektion zur Verfügung stehen. Um hier rechtzeitig entgegenwirken zu können ist es erforderlich den Cyanursäureanteil zu Messen, je geringer der Wert desto besser. Werte zwischen 30 und 50 ppm (mg/l) gelten als Maximum, darüber reduziert sich die Menge an zur Desinfektion zur Verfügung stehenden Chlors unter 30 %. Unter gesundheitlichen Aspekten gilt ein Wert von 100 ppm (mg/l) als Maximum, Kinder könnte beim Verschlucken von Poolwasser ansonsten krank werden. Ein weiterer Wert ist das sogenannte gebundene Chlor, also Chlor welches seine Arbeit schon getan hat und jetzt in Bindung mit z.B. Harnstoffen im Pool verbleibt. Im Fachjargon wird das gebundene Chlor auch als Chloramine bezeichnet und diese sind für den typischen Schwimmbadgeruch sowie Haut- und Augenreizungen verantwortlich. Die Messung des gebundenen Chlors erfolgt meist nicht direkt, sondern über die „Differenzbildung“ zwischen den Messwerten von freiem und totalem Chlor. Hierzu gibt es entsprechende Onlinerechner oder die App des Photometers bringt die Funktionalität direkt mit.

Die zu messenden Parameter im Überblick

Parameter Messmethode Beschreibung
ph-Wert Schütteltester, Photometer, Elektrodenmessung Der pH-Wert kann direkt mit alle drei genannten Messmethoden zuverlässig gemessen werden.
freies Chlor Schütteltester, Photometer, (Elektrodenmessung) Messung im Schütteltester oder Photometer. Gemessen wird hierbei nicht nur das aktive Chlor, sondern auch der Anteil welcher von ggf. vorhandener Cyanursäure gebunden stabilisiert ist.
Bei der Messung per Elektrode kommt meist eine Redoxelektrode zum Einsatz, welche eine Spannung (Redoxpotential) liefert die Rückschlüsse auf die desinfizierende Wirkung von Chlor geben.
Cyanursäure Photometer Wird mit dem Photometer gemessen.
gebundenes Chlor (Photometer) Indirekte Messung mit dem Photometer über freies und gesamtes Chlor. Mittels Rechner kann der Anteil an gebundenen Chlor bestimmt werden.

Schütteltester

Ein einfacher Schütteltester gehört meiner Meinung nach zur Grundausstattung eines jeden Poolbesitzers. Begründen würde ich diese Aussage mit den überschaubaren Fehlereinflussquellen, welche ich nur in überlagerten Reagenzien sehe. Nutzt man also „frische“ Reagenzien kann man sich auf das Messergebnis des pH-Wertes verlassen. Auch freies Chlor wird unter Berücksichtigung des systematischen Fehlers gemessen.

Vorteile

  • Günstig in der Anschaffung (10 – 20 Euro)
  • Einfache Handhabung
  • Keine Herstellerbindung bei den Reagenzien
  • Günstige Folgekosten, Reagenzien im 60er Nachfüllpack gibt es für 10 Euro

Nachteile

  • Problematisch für Menschen mit eingeschränkten Sehvermögen
  • Messung meist nur von freien Chlor und dem pH-Wert
  • Systematischer Fehler bei der Chlormessung
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POWERHAUS24 100 Rapid Testtabletten 50 x pH-Wert Phenol Red 50 x DPD1 Freies Chlor
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Photometer

Ein Photometer stellt ein universelles Messgerät dar, welches weitaus mehr als nur den pH-Wert oder freies Chlor misst. Zudem ist es ein elektronisches Gerät welches klar ablesbaren Zahlenwerte anzeigt, ein „Farbenraten“ ist nicht mehr nötig. Zudem werden zu einigen Geräten Apps angeboten, welche die Messwerte des Photometers auslesen können und somit konkrete Dosierempfehlungen geben können. Auch eine automatische Archivierung der Messwerte ist möglich einschließlich der Anzeige grafische Verläufe einzelner Parameter.

Was dem Elektriker sein Multimeter – das dem Poolbesitzer sein Photometer

Elias Rümmler

Vorteile

  • Kein “Farbenraten”, perfekt für Menschen mit eingeschränkten Sehvermögen
  • Großer Umfang an messbaren Parametern
  • Keine Herstellerbindung bei den Reagenzien
  • Günstige Folgekosten, Reagenzien im 60er Nachfüllpack gibt es für 10 Euro
  • Einige Geräte bieten eine Datenschnittstelle um Messwerte zu Archivieren oder Parameterverläufe grafisch darzustellen

Nachteile

  • Anschaffungspreis ab 100 Euro
  • Messfehler möglich durch Fremdlicht (starke Sonneneinstrahlung)
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Stand der Daten: 19. Oktober 2020 11:43
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Elektrodenmessung

Die Messung der Wasserwerte mit speziellen Elektroden erfordert keine Zugabe von Reagenzien und kann somit völlig autark laufen. In der Regel findet man solche Elektroden bei automatischen Dosieranlagen von pH-Steller und Chlor. Zunehmend werden allerdings auch smarte Wasseranalysatoren angeboten, welche nach selben Prinzip Messen und die Messwerte im IoT veröffentlichen.

Vorteile

  • Vollautomatische Messung
  • Meist mit integrierter Temperaturmessung
  • Meist mit IoT Anbindung und Liveübertragung der Messwerte

Nachteile

  • Hoher Anschaffungspreis ab 250 Euro
  • Chlormessung meist nur indirekt über Redoxpotential
  • Regelmäßige Kalibrierung der Elektroden erforderlich
  • Begrenzte Lebensdauer der Elektroden
  • Zum Teil Herstellerbindung bei den Elektroden
  • Hohe Folgekosten, durch teure Elektroden
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Nicht zu empfehlen

Leider gibt es auch Angebote von „Messgeräten“ welche in die Kategorie Unbrauchbar einzustufen sind. Neben den günstigen elektronischen Geräten würde ich hierzu auch die Papier-Teststreifen zählen. In Hinblick auf die geringe, wenn überhaupt vorhandene, Preisdifferenz zwischen Schütteltester und Teststreifen würde ich eindeutig zum Schütteltester raten.
Anbei drei Beispiel für Angebote, welche meiner Meinung nach ihr Geld nicht wert sind und/oder einfach nur Mist messen.
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pH + Chlor Messgerät Pool Wassertester Meter Schwimmbad Quick up tester Messgeraet
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Stand der Daten: 19. Oktober 2020 11:43

Pool Überwachung

Pool
Überwachung

Erfassung und Bereitstellung der wichtigsten Wasserwerte im lokalen Netzwerk. Gemessen werden pH-Wert, Redox-Potential und Temperatur.
Über eine offene REST API können die Daten in verschiedenen Systemen weiter genutzt werden, alternativ wird eine Webinterface zur Anzeige und Konfiguration bereit gestellt.

EzoGateway

Open source UWP App, to brings the Atlas Scientific EZO™ devices in the Internet of Things. Per REST API you can fetch live measdata and calibrate connected sensors. Ideal for monitoring water quality in the pool.

Project on Github

Hardware

  • Raspberry Pi

    Als Basis dient ein Raspberry Pi mit Windows 10 IoT als Betriebssystem.
    Neben allen benötigten Hardware-Ressourcen, bringt das Raspberry mehr als ausreichend Rechenleistung mit, ist für den Hobbyanwender leicht konfigurierbar und kostet mit 30 Euro kein Vermögen.

  • Atlas Scientific EZO™ Module

    Die etwas diffizile Aufgabe der Wandlung der Ausgangssignale von ph- und Redox-Elektrode übernehmen die EZO™ Module der Firma Atlas Scientific. Diese Module implementieren nicht nur die Digitalisierung, sondern bieten auch Funktionalität zur Kalibrierung und zur Temperaturkompensation.
  • EzoGateway HAT

    a 100przt product

    Um die EZO™ Module sauber mit dem Raspberry Pi zu verbinden kommt eine HAT Erweiterung zum Einsatz. Zwei der auf dem HAT vorhandenen EZO™ Sockel sind elektrisch isoliert und somit für die Module zur pH- und Redox-Potential-Messung geeignet. Zudem verfügt das HAT über eine Spannungsversorgung und eine Mehrkanal 1-Wire-Bridge zum Anschluss günstiger Digital-Temperatursensoren.
  • Elektroden

    Als Elektroden zur pH-Wert- und Redox-Potential-Messung können alle gängigen Typen verwendet werden. Um Fehler zu vermeiden sollten sie jedoch bereits vom Hersteller mit einem BNC-Stecker einschließlich entsprechend langer Leitung versehen sein.
  • Temperaturfühler

    Die eingesetzte EZO™ RTD Schaltung unterstützt PT100 und PT1000 Widerstandsthermometer (RTD). Da der Anschluss am EZO™ Modul nur zweidrahtig erfolgt sollte jedoch unbedingt ein PT1000 verwendet werden, dieser muss auch mit einem BNC-Stecker versehen sein.
    Alternativ können günstige 1-wire Temperaturen am EzoGateway HAT genutz werden.

Software

Windows 10 IoT Core

Als Betriebssystem kommt Windows 10 IoT Core zum Einsatz. Dies ist frei verfügbar und lässt sich schnell und unkompliziert auf dem Raspberry Pi einrichten.
EzoGateway ist als UWP App in Visual Studio entwickelt.


EzoGateway – WebUI

Per Weboberfläche können wichtige Systemeinstellungen vorgenommen werden, Kalibrierungen durchgeführt werden und die aktuellen Messdaten in Echtzeit1 angezeigt werden.

1 Aktualisierung der Messwerte Wandlerbedingt mit ca. 900 ms


EzoGateway – API

Die Bedienung des EzoGateway kann vollständig über die integrierte REST API erfolgen. Neben den grundlegenden Funktionen, Messungen zu initiieren und die Messwerte auszugeben, lassen sich Systemzustände abfragen, Kalibrierungen durchführen, Einstellungen vornehmen und vieles mehr.

Das EzoGateway ist ein DIY Projekt, bestehend aus Hardware und Software, zur Messung der Wasserwerte pH, Redox-Potential (zur Rückführung auf ausreichend Chlor im Wasser) und der Temperatur, wie sie üblicherweise im privaten Pool von interesse sind.

pH-Wert und Redox-Potential messen

pH-Wert und
Redox-Potential
messen

Die EZO™ Serie von Atals Scientific umfasst verschiedene Messumformer zur Medienanalyse. Die Module verfügen über eine digitale Schnittstelle, welche wahlweise im UART oder I2C Modus betrieben werden kann. Über ein schlankes und gut dokumentiertes Protokoll können die Module schnell an die eigene Hardware adaptiert werden. Atals Scientific liefert neben der eigenetlichen Modul-Dokumentation einige Codebespiele für verschiedene Plattformen.

Als C# Enthusiast fehlte mir allerdings eine entsprechende .NET Implementierung. Aus diesem Grund ist die Bibliothek Rca.EzoDeviceLib entstanden. Die Bibliothek bildet den kompletten Funktionsumfang der EZO™ Module ab und nimmt den Anwender somit die gesamte Hardware-Kommunikation ab. Die EzoDeviceLib ist als UWP Dll angelegt und eigent sich somit für den Einsatz auf Windows IoT Systemen, wie dem Rasperry Pi.

Download

Der Sourcecode von Rca.EzoDeviceLib steht auf GitHub, zum freien Download zur Verfügung und wird auf Nuget als fertiges kompiliertes Paket angeboten.

Rca.EzoDeviceLib

Rca.EzoDeviceLib Nuget Paket

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