Охлаждение аквариума - теория и практика

[Starcomputer]

Поскольку форум просто взорвался от тем "Жара в аквариуме" и тому подобных, то захотелось рассмотреть существующие варианты охлаждения
1. Экзотику типа модулей Пельтье и аквариумных холодильников опустим сразу
2. Кондиционер (надо сказать самый лучший способ).
3. Бутылки со льдом.
4. Компьютерный или иной вентилятор, направленный на поверхность воды.
........................
Поскольку вопрошающим некогда (или нет возможности) ставить кондиционер, то рассмотрим два оставшихся способа.
........................
Что нам надо знать для этого ?
1. Удельная теплоемкость воды - 4,183 кДж/кг*К
2. Удельная теплота плавления льда - 330 кДж/кг
3. Удельная теплота испарения воды - тут сложнее, т.к. она зависит от температуры воды и рассчитывается по формуле:
L = (25 - 0,024 * Тп) * 10^5
где 25 * 10^5 Дж/кг - удельная теплота испарения при 0С;
Тп - температура поверхности воды
В общем то она меняется слабо и для температур 20-40 С можно брать 2400 кДж/кг
4. Объем аквариума. Берем для примера 100 л.
5. Начальная температура воды - 35 С
6. Конечная температура воды - 25 С
7. Сколько тепла нужно отобрать от воды ???
Ну это просто
4,183 * 100 * 10 = 4183 кДж

Теперь сами расчеты
ЛЕД
Задача - сколько нужно растопить льда, чтобы снизить температуру воды на 10 С ?
4183 / 330 = 12,7 кг !!!

ВЕНТИЛЯТОР
Охлаждение идет за счет испарения воды. Сколько же воды испарится ?
4183 / 2400 = 1,74 кг (или литра).

Отсюда простой вывод - проще долить в аквариум 1,5 - 2 литра воды, чем бегать целый день с бутылками
(конечно если у Вас в комнате не 100% влажность при полном отсутствии вентиляции).
........................
Зы, для любителей поспорить:
В расчетах не учитывалась текущая влажность воздуха, объем помещения, производительность вентилятора и т.п. Также не учитывалось охлаждение воды ПОСЛЕ таяния льда ДО нагрева воды в бутылке, хотя ее можно и посчитать:
12,7 / 100 = Х / 25
отюда Х = 3,2 С
Пересчитав все сначала, мы поймем, что надо не 12,7, а 9 или около этого килограмм льда.

Чтобы не обидеть любителей электроники (сам такой ) небольшой экскурс в охлаждение на модулях Пельтье
Условия задачи те-же - нужно охладить 100 литровый аквас на 10 С.
Итак нужно забрать 4183 кДж и отдать их в воздух.
Для этого надо .....
4183 / 1,018 / 1,2047 = 3411 кубометров воздуха
1,018 - удельная теплоемкость воздуха;
1,2047 - его плотность.
Это при КПД = 100% !!!
При реальном КПД понадобится .... по самым классным прикидам (КПД 40%) - 8528 кубометров
Слабо себе представляю установку, способную прогнать через себя такое количество
Да и в квартире после этого дышать будет затруднительно

[Starcomputer]

Alex_, это понятно
Я и так буду ставить второй, но на этот год думаю обойтись одним.

[Starcomputer]

Dizeli$t, пусть кто-то объяснит разницу между теплоемкостью воздуха и воды. Я устал.

[boba88]

Starcomputer, для полноты статьи замечу ещё один источник поглощения тепла - эндотермическая реакция. Ради объективности, замечу эксклюзивность данного метода, в отличии от его антипода -экзотермической реакции, применяемой достаточно широко в химических модулях аварийного подогрева.

[Starcomputer]

boba88, опять же - малый объем. Разогреть сухпай это не охладить 100л.

[Dizeli$t]

Starcomputer, кому мне? Не прикалуйся.
Xимик_UA, если Вы внимательно прочли сообщение, то не могли не заметить две цифры: 8 и 5, разница и будет эфект от льда .

[Fly]

Допис від Скаляр

Испарение с ткани + ее обдувание вентилятором создаст гораздо большую влажность чем обдув воды в аквариуме.

Ерунда!!! Если уж мы испаряем 100гр воды в час, значит испаряем, а в тряпки есть вероятность затопить кваритиру - неиспарившееся будет течь на пол или с тазик (ну сморя как организовано). Испарять(обдувать) поверхность аквы-верхнюю часть заметно удобнее, экономичнее, толкове. Единственный минус - обычно нужно крышку приподнимать.Ну и шумновато.
Лишняя влажность обычно выветривается стандартной приточно-вытяжной вентиляцией(окна, двери - вытяжка в ванной-кухне)

Кондиционер. Он в первую очередь охлаждает воздух в помещении, через холодный воздух охлаждаются элементы интерьера, в перую очередь стены и мебель.
Потому, именно потому, кондишка должен работать круглосуточнно, и тогда его можно выключать на ночь на 2-5 часов - пока стены еще держат холод.
Именно поэтому проветривание в охлажденной комнате почти не меняет ее температуру. И проветривать можно и нужно. Ну подскочит температура с 24 до 35 на 10 минут максимум - не страшно. За 5-10 минут вернется обратно. А вот включать кондишку перед самым сном - глупая "экономия". Будете в горячей комнате дышать ледяным воздухом при засыпании - прямой путь к бронхиту. Комфорта никакого, экономии никакой, риск заболеть выше всяких пределов.

Добавлено через 8 минут
boba88, это не для "полноты" это "вброс г-на на вентилятор"
нагреть и охладить две принципиально разные технические задачи. Грелка стоит 50 грн, а холодильник от 2000грн. итого в 40 раз разница....
Да, по сути это термодинамические процессы, но если чуть глубже копнуть, то нагрев - увеличение энтропии=прямой процесс(увеличение хаоса). А вот охлаждение - упорядовачиние. Тут посложнее будет...

Добавлено через 17 минут
Starcomputer, кондишка на 2-3 комнаты по сути утопия. Лично проверено на разных помещениях. Особенно на работе. 2 смежные комнаты, над дверью стояла кондишка и дула вниз в проход. Ну в "основной" комнате было прохладно, в смежную чуток дотягивало, но разница была очень заметна. В квартире если днем, то двери нужно постоянно настежь или, если не повезло (как у меня) и спальня на южной стороне, то весь день кондишка работает в спальне, двери открыты, охлаждается квартира. Приходим домой - в квартире прохладно(в спальне холодно), гуляем по хате, наслаждаемся. Идем спать. На ночь спальня закрывается и норм. С утра в квартире тепло, но терпимо... Вообще кондишка нужна в каждой комнате. Иначе ерунда. Да, накладно,но вариантов разумных нет.
На данный момент если аква в спальне держит 25-27 градусов (110л 2*55Вт света + фильтр 8Вт), в гостинной 330л 3*54Вт света и фильтр 26Вт = 30-31 градус вода.
не ставлю в гостинной ибо северная сторона да и собака постоянно на балкон/обратно просится

[Xимик_UA]

Dizeli$t,
Имхо: не очень рационально морозить 6л воды, чтобы охладить 30 куб.м. воздуха всего на 3 градуса.
Вообще, теплосъем за счет таяния 1 кг льда (без учета разницы температур) примерно в 7 раз меньше, чем теплосъем за счет испарения 1 кг воды.

[Fly]

чтоб наморозить 1 кг льда нужно выбросить в воздух (на кухне) тепла примерно в 2 раза больше ( с учетом КПД холодильника)
А производительность холодильника по льду не такая уж и большая. Не помню цифры, но акву охладить в 200-300л не реально. Простая математика показывает, что при мощности холодильника 0,8-1,3кВт/сутки(0,03...0,06кВт/ч)то в 25 раз меньше мощности кондиционера (кондишка 9ка потребялет порядка 0,9кВт/ч, 12ка около 1,2-1,3кВт/ч).... Прийдет зима и начнется - грелка в 300Вт не справляется... А тут мы хотим, чтобы охладитель в 30Вт справился (да, да, холодилная мощность чуток не так считается, пусть КПД теплового насоса под 600%, и все равно эквивалент "мощности охлаждения" 0,06*6=максимум 350Вт... Смотрим на данные "грелки" - видим что дельта в 10 градусов (помещение-аква) на 100л этотпредел для грелки, а значит и для охладителя.
Итого. Если всю мощность морозилки использовать ТОЛЬКО для наморозки льда, то потребности в охлаждении аквы в 100л можно покрыть. Но это "слегка" неудобно

[Xимик_UA]

Допис від Fly

Грелка стоит 50 грн, а холодильник от 2000грн. итого в 40 раз разница....
Да, по сути это термодинамические процессы, но если чуть глубже копнуть, то нагрев - увеличение энтропии=прямой процесс(увеличение хаоса). А вот охлаждение - упорядовачиние. Тут посложнее будет...

Разница в цене легко объяснима - электронагреватель - как правило, обычное сопротивление, нагреваемое электротоком. Процесс, имхо, необратим - охлаждение на нем не сделаешь.
Охладитель работает либо за счет конденсации-испарения (холодильники, охлаждение жидким азотом/гелием, кулера в аквариуме), либо за счет эффекта Пельтье (обращенная термопара).

[Starcomputer]

Допис від Fly

Starcomputer, кондишка на 2-3 комнаты по сути утопия.

Приезжай. Личный опыт самое то.

[Dizeli$t]

Допис від Xимик_UA

Dizeli$t,
Имхо: не очень рационально морозить 6л воды, чтобы охладить 30 куб.м. воздуха всего на 3 градуса.

Но спать-то хочется
Походил понаблюдал за температурами в аквариумах:
1. лампы приподняты, покровного стекла нет - +30С;
2. Лампы приподняты, покровное стекло - +30С;
3. Открытый аквариум с "фитофильтром" (пока без растений), лампа над водой - +27С.
Все три стоят в одной комнате, 3-й стоит под окном в который солнце светит целый день, правда задняя стенка затонирована. Свет во всех 0.7 Вт/л.
С утра на градус-два максимум температура в аквариумах опускается.

[Immortal Kosha]

Добавлю 5 копеек. Не первый год спасаюсь охлаждением испарением, дуют комповые корпусные (или с БП) кулера на 12В. Запитывать их не все 12В смысла нет - очень сильный поток получается, хватает примерно 7-9В. Штатно использую два - один запитан от БП какой-то комповой периферии, второй от покупного регулируемого БП "Ataba" (оказался кстати весьма качественным, прежний NoName китаец пришлось выкинуть). Первый постоянно используется на основную банку, второй попеременно перевешивался между тремя небольшими.
И вот, с отъездом в отпуск и оставлением хозяйства на тещу, встал вопрос с этим перевешиванием - при двух заходах в день бессмысленно, да и ей в инструкции лишние пункты. Причем мысль эта пришла когда с работы брать напрокат БП было уже поздно.
И спасли меня нокиевские зарядки. 5В (плюс-минус) на 500мА и 850мА (вторая необычная, от какого-то древнего смарта завалялась). На небольшие банки 20 и 40л их вполне хватило. Собрал все БП на один удлинитель с кнопкой плюс напольный вентилятор чтоб воздух из окна подгонял - все действия по охлаждению свелись к двум пунктам: открыть/закрыть окно и включить/выключить кнопку.
На нокиевский штекер с помощью кембрика или капельницы контакты элементарно фиксируются, а с другими зарядками пришлось бы резать провод.

З.Ы. За неделю из основной банки испарило аж 20л - не ожидал, всего 5л на долив оставил.

[texnick]

Хоть тема и стала неактуальной, но добавлю на будущее

Испанский вариант охлаждения. No Pasaran - Жара не пройдет!



Взято отсюда (пользуйтесь гуглопереводчиком):
http://elrinconet.com.es/index.php/topic,2971.0.html

[Angered]

Спасибо, интересно было почитать.
Но если следующее лето будет таким же то я наверное буду тянутся на аквариумный холодильник.
Против кондишина возражает жена причем категорически, а как ставить кулер у себя даже не представляю да и снова ж таки руки из жопы что касается техники.

Самое интересно у меня все обитатели жару пережили без потерь...

[Dev86]

А как Вы думаете, не приведет ли охлождение с помощью вентилятора к увеличению количества солей в аквариуме, ведь за лето можно испарить весь объем воды (в аквариуме 100л).