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

[Сергей Тео]

Сообщение от Алекс П

а Вы закрывайте окна по утрам, открывайте только на ночь, будет прохладней.

Закрыв жалюзи на день можно сберечь комнату от подъема температуры на градус - два
У меня аквас 80 л.
Прошлым летом пользовался бутылками со льдом. Уходило 3 бутылки 2 по 1 л. и одна пол литра. Удавалось понизить температуру с 32 до 27 градусов.
Наверное и в этом году будет тоже самое.
Возможно добавлю куллера от компа пару штук.

[BelkinS]

Как пользователя протоки в аквариуме, мне стало интересно посчитать насколько протока охлаждает воду в аквариуме.
Исходные данные такие:
Tа - температура в аквариуме
Tк - температура в комнате
Tв - температура поступающей воды
m - расход поступающей воды, кг/сек (л/сек)
M=m*68400 - расход поступающей воды в литрах/сутки
V - объем аквариума, л
Удельная теплоемкость воды:
c=4183 Дж/кг*С

Для рассчета использовал формулу теплообмена аквариума с воздухом комнаты отсюда http://ukrop.info/index.htm?file=htt...ter/heater.htm

Скорость теплообмена аквариума с комнатой (Дж/сек):
Q1=0.45*V2/3 *(Tк-Tа)
где "V2/3" это V в степени 2/3

Скорость теплообмена аквариума с поступающей водой (Дж/сек):
Q2=c*m*(Та-Тв)

В установившемся температурном режиме нагрев аквариума комнатным воздухом и охлаждение поступающей холодной водой равны: Q1=Q2

c*m*(Та-Тв)=0.45*V2/3*(Tк-Tа)

Отсюда получаем искомую температуру в аквариуме:
Та=(c*m*Тв+0.45*V2/3 *Tк)/(c*m+0.45*V2/3 )
или
Та=(c*M/86400*Тв+0.45*V2/3 *Tк)/(c*M/86400+0.45*V2/3 )

Заносим эту формулу и исходные параметры в экселевскую табличку и получаем удобный расчет температуры в аквариуме для протоки:

V, л 300
Tк, С 33
Tв, С 15
M, л/сутки 300
Tа, С 25.5

Проверяем в контрольных точках, что не ошиблись в формулах:

V, л 300
Tк, С 33
Tв, С 33
M, л/сутки 300
Tа, С 33.0

V, л 300
Tк, С 33
Tв, С 15
M, л/сутки 100000
Tа, С 15.1

Рассчетные данные похожи на наблюдаемые в реалии.

[Алекс П]

Сообщение от BelkinS

Tв, С 15

В Киеве летом температура холодной в кране не ниже 20-22 градусов.

[Fly]

BelkinS, данные получатся очень приблизительными:
-не учтены потери на испарение (охладжение аквы)
-не учтены подогрев аквы лампами
-не учтен подогрев аквы прочим оборудованием

в реальности нужно при температуре в кране 22-24 градуса получить температуру в акве 25-26 при температуре в комнате ок 32-35... Задача нерешаемая при разумных объемах подменн. Цифры получаются порядка 10-50 объемов....

[Алекс П]

Сообщение от Fly

при температуре в комнате ок 32-35

32-35??? При такой температуре и людям уже не очень то.

[Angered]

Я в этом году акву не охлаждал никак.
Во время самой большой жары в ней было около 30 градусов ну может до 32х
Вышел с лета с минимальными потерями и то как я понимаю не из-за температуры.
Дозы УДО не снижал.
Вспышек ни бактериальной ни водорослей небыло.
Правда у меня банка без СО2.

[Fly]

Сообщение от Алекс П

32-35??? При такой температуре и людям уже не очень то.

меня днем дома нет, а собака шляется спальня-гостинная-балкон (где собственно и живет) и обратно по странной траектории - когда в ванной на плитке поваляется, кгода в кухню тоже на плитку забредет... . Окна открыты, аква в гостинной. В гостинной кондишки нет. Но есть выход на балкон, который открыт (северная сторона)
летом до 35 доходило днем. Собственно аква ОТКРЫТАЯ!! Свет включается только вечером. стоит СО2 и ВСЕ ВРЕМЯ БЕЗ СВЕТА СТОИТ АКТИВНАЯ АЭРАЦИЯ. собственно уверен, что именно аэрация+открытая аква и позволили без доп извращений удержать температуру до 30 градусов в акве, а обычно выше 29 не поднималось....
испарение достигает 2из50см в неделю без вентиляторов.
вторая баночка стоит в комнате с кондишкой. Тут главное выключить грелку. Вернее на лето я ее закручиваю на 22-23 градуса (хотя кондиционер стоит именно на 23-24). Если уж вдруг что-то случилось и аква остыла , то грелка на 23 включится, хотя температура плавала 24-26... ИМХО - 2-3 градуса колебаний это вполне норм. В природе абсолютно стабильной температуры не может быть (день/ночь, течения, приливы, берег/глубина, подземные источники, русла рек, ветер....)

[Angered]

Fly, я вот теперь сижу и думаю так ли страшен перегрев аквариума которого все так боятся.

[Алекс П]

Сообщение от Angered

Fly, я вот теперь сижу и думаю так ли страшен перегрев аквариума которого все так боятся.

смотря какой рыбе и какой растючке, обобщать тут нельзя.

[Fly]

Сообщение от Angered

Fly, я вот теперь сижу и думаю так ли страшен перегрев аквариума которого все так боятся.

смотря как мерять. Переходить дорогу ОЧЕНЬ опасно, Электричество ОЧЕНЬ опасно,
Если выполнять простые правила, то опасность можно снизить на порядки, и для большинства аквариумов жару пережить без потерь

Но вот у знакомых в офисе баночка с рыбой - там все сложно. Температура за 30 перевалила - рыба начала дохнуть. Утром трупы..
причины оказались банальны -ВКЛЮЧЕННЫЙ терморегулятор (греет ночью акву до 27 - а вдруг похолодает!!!), закрытая аква с покровными стеклами, отсутствие аэрации (продувки) - только фильтр, закрытая банка, 3х36Вт света в 250л светят днем. И все это на солнечной стороне.... Днем 32-33 в помещении, в акве до 33... результат предсказуемый. Пытаются туда бутылки со льдом бросать... Снимать покровные стекла боятся - рыба крупная и СПЕЦИАЛИСТ им сказал, что рыбки могут разбить лампы. Копресор не ставят ибо забрызгивает стекла
В вентилятор не верят. "Чего он будет жару гонять в акву?!"... ну и плюс покровные стекла лампы будут в глаза светить и пр...

Вентилятор тоже не панацея, Иногда он НЕ ПРИМЕНИМ - прыгучая рыба или население чувствительное к жесткости воды...
Хотя с прыгучей рыбой мы вышли из положения - снизили уровень воды ниже кромки на 10см. Да, не очень красиво, но как временная мера вполне годится.
С повышением жесткости тоже можно в некоторых пределах бороться - менять воду осмосом в 2 раза больших объемах. Да, работы больше, но это заметно дешевле, чем аквахолодильники.
Оффтоп

многие тут кричат - поставь кондишку и не парься!! ну оно-то да, но если аква стоит например на работе в помещении под 50кв м , где трудится больше десятка чел... За свои ставить? И за свои потом эл энергию оплачивать?

[Xимик_UA]

Fly, Со сменой жесткости довольно просто бороться - автодолив.

Angered, Потерял стадо Гарднеров, около 20 шт (1 самка старая осталась) - просто перестал крутиться куллер (уезжали отдыхать на 10 дней). Обидно до слез (для себя держал - обновлял только самосевом) - прошлое лето без проблем прошло, и жару в июне нормально перенесли.

[Ветал]

Angered, стоит, у меня за 2 месяца 30...32 градуса погибла вся тонина, может ещё подниму из 2 маленьких кочерыжек, вся валлиха, вся наньешн, элиохарис асцикуллярис, куба. Сильно пострадал парвула, струогин, пузилла вроде более не менее. Папоротники обросли "водорослёй" и тоже поблекли, более не менее это анубы, и превосходно бликса...
и это уже не первый год, так что я верьёз задумался над охлажднием аквы...

[BelkinS]

Сообщение от Fly

BelkinS, данные получатся очень приблизительными:
-не учтены потери на испарение (охладжение аквы)
-не учтены подогрев аквы лампами
-не учтен подогрев аквы прочим оборудованием

Конечно приблизительными, достаточно точно рассчитать скорость теплообмена банки с комнатой сложно, очень много факторов нужно учитывать.
А испарение и нагрев лампами и прочим не рассматривались намеренно - интересен был эффект именно от охлаждения проточной водой.
При температуре в кране выше 15 градусов, протока даже в 1 объем/сутки не обеспечит достаточного охлаждения. Именно такой вывод и можно сделать.
При использовании протоки есть другой плюс - можно по максимуму использовать вентиляторное охлаждение не боясь снижения уровня воды в банке и повышения жесткости воды.

[Immortal Kosha]

Сообщение от Ветал

Angered, стоит, у меня за 2 месяца 30...32 градуса погибла вся тонина, может ещё подниму из 2 маленьких кочерыжек, вся валлиха, вся наньешн, элиохарис асцикуллярис, куба. Сильно пострадал парвула, струогин, пузилла вроде более не менее. Папоротники обросли "водорослёй" и тоже поблекли, более не менее это анубы, и превосходно бликса...
и это уже не первый год, так что я верьёз задумался над охлажднием аквы...

Доходило до 30-ти в банке. Обычно компенсировал ночным вентилированием квартиры, т.е. за ночь падало где-то до 28. Акву ес-но не закрывал. Развесил вентиляторы только на время отъезда на полторы недели - на всякий случай.
Т.е. условия не так чтоб сильно более комфортные по температуре были. В итоге из приведенного списка наньесхан, ацикулярис, парвула, стаурогин - все прекрасно перенесли. Наиболее удивил ацикулярис - вроде самый холодноводный из всех, а даже разросся.
Самый пострадавший - фонтиналис, но тоже не катастрофично.
Так что температура - не единственный и не все определяющий фактор.

[Angered]

Ветал, у меня в банке в том числе растет Бликса Японская (Blyxa japonica), Перистолистник красностебельный (Myriophillum pinnatum), Ротала Валлиха Вьетнам (Rotala wallichii sp. Vietnam), Ротала Валлиха (Rotala wallichii), Ротала макрандра Грин (Rotala macrandra "Green"), Еустралис стелата ( Eusteralis stellata),Прозерпинака (Proserpinaca palustris (Cuba)), Дидиплис диандра (Didiplis Diandra)

Все они перенесли жару без потерь. Как минимум их вид за лето в худшую сторону не изменился.
Валиху и прозерпинаку несколько раз укорачивал, дидиплис пришлось разделить на 2 куста так пышно разросся.

Но загунлась Лимнофила Акватика (Limnophila aquatica) но не из-за температуры а из-за халатности. Засадил в неудачное место и свалил на 2 недели.
По приезду от нее остались только шапочки а длинных голых ветках.

Аквариум открытым не держал если не считать небольшой лючок в углу. Суточные колебания были где-то в 3-4 градуса (ночью прохладнее было и температура опускалась где-то до 28) при дневной 30-32.

Аква 200 литров дозы железа и микро ермолаева по 3-4 мл в день.
Два фильтра один внутрений ювеловский и второй наружный.
Свет был две Т5 по 39 ват.