Мысли про обогрев и охлаждение на модулях Пельтье

[DarkGhost]

Здрасьте всем.

Собираюсь сделать охлаждение аквы 60 литров на модулях Пельтье. Почитал на эту тему и понял, что все пытаются ОХЛАДИТЬ свои аквы. Я посчитал по всем известной формуле - это действительно очень энергозатратно. Но если КОМПЕНСИРОВАТЬ приток тепла в аквариум, то достаточно 1 модуля пельтье на 23 ватта для 200 литровой банки. Естественно сам модуль 40х40 мм, значит надо его просто приклеить на термопасту на медную пластину больших размеров (100х100), а пластину также на термопасту к заднему стеклу посередине или за фильтром. Спрятать его можно фоном. На другую сторону естественно радиатор с вентилятором. Включать эту конструкцию при 27 градусах (или кому как надо). Таким образом аквариум НЕ НАДО ОХЛАЖДАТЬ, он просто перестанет нагреваться. А если температура падает, к примеру до 23 градусов (или кому когда надо), достаточно поменять полярность на модуле и он начнет КОМПЕНСИРОВАТЬ отток тепла, а не нагревать весь аквариум. Таким образом аквариум НЕ НАДО НАГРЕВАТЬ, он просто перестанет охлаждаться.

Если все это автоматизировать, то можно всегда поддерживать температуру аквариума от 23 до 27 градусов НЕ НАГРЕВАЯ И НЕ ОХЛАЖДАЯ ЕГО.

Вот такая у меня мысль. Кто, что думает по этому поводу?

[Starcomputer]

Кто, что думает по этому поводу?

А что тут думать.
Повышая температуру воды с 23 до 27 грд Вы ее НАГРЕВАЕТЕ.
Понижая с 27 до 23 Вы ее ОХЛАЖДАЕТЕ.
Вот и все. Иначе и петелье не надо.

[DarkGhost]

Я еще раз говорю: я не охлаждаю (не удаляю тепло из аквариума для понижения температуры), а компенсирую приток тепла! температура аквариума НЕ ПОНИЖАЕТСЯ, а остается на определенной отметке.

Охладить всегда сложнее (гораздо сложнее), чем поддерживать!

[Starcomputer]

Сообщение от DarkGhost

а компенсирую приток тепла!

Откуда ? Из комнаты ?
Если вокруг в комнате + 30, то чтобы ЭТО компенсировать, нужно охладить воздух в комнате до + 23, только тогда приток тепла прекратится. Для этого кондиционер ставят а не Петелье.
Ну впрочем пробуйте, потом расскажете.

[Maksimiks]

Смотрю на нобелевку человек замахнулся

[Mykhaylo]

ИМНо простой способ уменьшить энергозатраты (что на нагрев, что на охлаждение) сделать изоляцию - скажем заднюю стенку точно без проблем пенопластом можно оклеить А по другому физика не даст изобрести вечный (тепловой двигатель).

[olegpan]

Понятно, что внешних двигателей не бывает.
У меня вопрос по теме. У меня аква 35 литров, летом в комнате до +31. Свет сейчас 2Х20Вт энергосберегайки, на лето можно дефорсировать и поставить лампы общей мощностью 25Вт.
Вопрос - какой мне нужен модуль Пельтье и поможет ли держать температуру до 27-28?

П.С. инетересует именно то, что спросил....советовать установить кондиционер, кулер, вентилятор не надо - в курсе.

[mdn]

olegpan, для начала, двигатели ВНЕШНЕГО сгорания существуют. СТИРЛИНГ изобрёл )
Вечное движение тоже уже есть, во только энергии производят столько - сколько потребляют ) так что только само крутится себе.

а на счёт пельтье - я этот вопрос изучал ОЧЕНЬ долго и настолько досконально/экспериментально - что у меня дома коллекция элементов на *** сумму
даже есть советский военный. ставился где-то там на какую-то аппаратуру сверхточную. размером 16*10 см толщиной 1,5см. подавал на него 12 вольт 10 ампер(да-да 120 ватт), на нем можно наращивать сосульки через 5 секунд. рекорд его охлажения у меня -72, мерял цифровым термометром. горячая сторона была просто в бадье с солёной водой со льдом(жидкое состояние -10), которая очень быстро нагревалась, и температура "холодной стороны" нагревалась прогрессивно ))))

так вот к чему я: да конечно, можно и на пельте......
короче:
для того что бы ОХЛАДИТЬ 100л ВОДЫ на 1 градус по цельсию необходимы элементы пельте на 250 Вт/ч мощности. это для охлаждения и поддержания.
простая математика на уровне школьной физики.

Удельная теплоёмкость воды 4,2 кДж·кг·K
Удельная теплоёмкость комнатного вохдуха 1,015 кДж·кг·K
КПД пельте менее 60%
теплопроводность стекла 1 Вт/(м·K), для справки - у вакуума эта проводимость равна 0, у титана 21.9, а у меди ~385.

для понижения температуры 100 литров воды на 1 градус нам надо потратить 420,0 кДж
(гуглим "420000 Джоулей в Вт/ч") получаем 116.666667 Вт/ч
116 Вт/ч при кпд 100%. при 60% нам надо ~190 Вт/ч

теперь плюсуем сюда иннерцию тепла комнатного воздуха(да-да, воздух тоже хочет нагреть воду, или остыть от аквариума), отвод тепла от элемента Пельтье(опять таки нагрев воздуха), иннерция стекла и ещё кучу всего и всяких.......

а теперь простой вентилятор:
Удельная потеря теплоты при испарении воды равно (ВНИМАНИЕ) ~2,7 МДж/кг!!!
то есть при испарении 1 литра воды, вода тратит на это 2,7 МДж.
это значит, что если вы будете испарять 1 литр воды в час вентилятором - вы получите понижение температуры 100 литров воды на ~3-5 градусов. при последующем испарении будет всё зависить от влажности воздуха.
Но лично я добивался испарением воды с тряпки понижение температуры этой тряпки до +4 градусов по цельсию. комнатная была +29...

кому не верится в это... ну не верите и не надо )

[Serbond]

Сообщение от mdn

Но лично я добивался испарением воды с тряпки понижение температуры этой тряпки до +4 градусов по цельсию. комнатная была +29...

кому не верится в это... ну не верите и не надо )

Точно!
Испарение - сила!

Летом этим методом охлаждаю напитки на пляже при помощи армейской фляги в брезентовом чехле.
Флягу в реке нужно намочить, что бы чехол промок и потом в песочек на солнышко.
Как начнет подсыхать процесс повторяю.

Температуру не мерял, но в зубы заходит!

[enfogar]

Решил хоть приблизительно посчитать "теплопотери" аквариума 80х50х40 с толщиной стекла 6мм:
где P — полная мощность тепловых потерь, S — площадь сечения параллелепипеда, ΔT — перепад температур граней, h — длина параллелепипеда, то есть расстояние между гранями.
- коэффициент теплопроводности (иногда называемый просто теплопроводностью)

Площадь остекления около 1,84 кв.м. (если считать со всех сторон).
Теплопроводность стекла 0,4-0,84 Вт/м град
Разность температур: (аква 28, воздух 29) - 1 градус
Получаем 125-250 Вт.ч при разности температур в 1 градус!!!

А если разница температур 7 градусов (35-28), то это все 0,87-1,75 кВтч
И это без учета тепла ламп.

Поправьте, если я не прав.

P.S.
А кто знает, сколько испаряется воды, если не обдувать ее вентилятором, т.е. в обычном аквариуме, накрытом крышкой, кроме как замером объема доливаемой жидкости?

P.P.S
Я прикинул по доливанию 10л/неделю - получается 44Втч аква сама себя охлаждает за счет испарения.
Лампы 2*20 Вт

[enfogar]

Предыдущее сообщение - фигня полная, ну или почти полная
Может необходимо считать через коэффициент теплоотдачи воздух-аквариум (скорее всего воздух-стекло, а стекло-вода) ?

Физики - отзовитесь

Подумал о том, что у меня всю зиму 100 литров простояло с температурой 28 градусов и грелкой 50Вт и температурой в комнате 20-24 и грелки с головой хватало.

Так почему не хватит "охлаждения" Пельтье мощностью 100Вт на те-же 4-8 градусов ?

[mdn]

Сообщение от enfogar

А кто знает, сколько испаряется воды, если не обдувать ее вентилятором, т.е. в обычном аквариуме, накрытом крышкой, кроме как замером объема доливаемой жидкости?

зависит от влажности воздуха, сквозняков, плотности одетой крышки, покровное стекло... короче десятки факторов.
Происходит естественный влагообмен, если вы загерметизируете комнату и на 100% её теплоизолируете со всех сторон(в общем идеальные условия создадите), то в конечном итоге вода перестанет из аквариума испарятся. так как воздух не сможет в себя больше влаги вобрать. это можно проверить, опустив рюмку с водой в пищевой армейский термос, там через день будет влажность 100%, и после этого момента вода из рюмки перестанет испаряться.

Сообщение от enfogar

Я прикинул по доливанию 10л/неделю - получается 44Втч аква сама себя охлаждает за счет испарения.
Лампы 2*20 Вт

не охлаждает, а воздух, мебель, ткань, обои, стены в себя эту воду впитывают.

Сообщение от enfogar

Предыдущее сообщение - фигня полная, ну или почти полная

ну почему фигня, Вы пытаетесь посчитать, а это наоборот, очень правильно и хорошо!

Сообщение от enfogar

Подумал о том, что у меня всю зиму 100 литров простояло с температурой 28 градусов и грелкой 50Вт и температурой в комнате 20-24 и грелки с головой хватало.

не забывайте что вода в аквариуме нагревается не только за счёт обогревателя, есть ещё тепло от фильтра, от компрессора(воздух оттуда идёт на 1-2 градуса теплее чем в комнате), от ламп, от разложения органики, от процессов происходящих в аквариуме...

Сообщение от enfogar

почему не хватит "охлаждения" Пельтье мощностью 100Вт на те-же 4-8 градусов ?

если Вы посмотрите мои расчёты более внимательно, Вам станет понятнее ПОЧЕМУ НЕ хватит 100Вт пельтье, 200Вт, и даже 300Вт пельтье. зато воздух в комнате станет НАМНОГО теплее от их горячей стороны и от блоков питания.
и в конечном итоге это экономически выходит дорого. кроме самих пельтье Вам ещё надо к ним блоки питания соответствующие, и придумать теплообмен между ними и водой. И изолировать при этом охлаждаемую воду от гарячей стороны пельтье.

я Вас не отговариваю от идеи пельтье. Экспериментируйте. Но перед тем как тратить на них деньги, подумайте, почему весь мир аквариумистов борется с высокой температурой в аквариумах только тремя методами, испарение, аквариумный холодильник(стоящий немало) и кондиционер в комнате. Все эксперименты с пельтье уже прошли. КПД их очень низкий.

[enfogar]

ув. mdn, к сожалению, в Вашем посту я не увидел формул расчета. Плюс мне непонятно зачем теплоемкость воздуха.

В Ваших расчетах вычисляется кол-во энергии на охлаждение воды на 1 градус за период времени, что в нашем случае не интересно.

Нам необходимо (хотя бы приблизительно) рассчитать за какое время наш аквариум нагреется на 1 градус от комнатного воздуха. Отсюда мы поймем какое кол-во энергии потребуется на поддержание температуры воды .

Тут есть расчет обогревателя по закону Стефана-Больцмана: http://our-aquarium.ru/content/aquarium/nagrev/
Вопрос только в том, насколько обратный процесс несимметричен.

Т.е. отличается ли коэффициент теплоотдачи стекло-воздух от коэффициента теплоотдачи воздух-стекло.

P.S. кол-во тепла от помпы, органики не так велико и им можно пренебречь.
т.к. запас по мощности все-равно необходим.

Я не спорю, что испарение самое простое решение, а кондиционер - самое комфортное. Но при испарении у нас есть расходный материал, при комнатном кондиционере - достаточно большая потребляемая мощность, а при аквариумном кондиционере неоправданная стоимость и габариты.

[enfogar]

Вроде нашел, и цифры не такие страшные, как казалось на первый взгляд.

Кол-во энергии от теплого воздуха, передаваемого стенкам аквариума рассчитывается по формуле Ньютона: Энергия=[Коэффициент теплоотдачи стекло воздух] * [площадь остекления] * ( [Тепература воздуха] - [Температура стекла] )*[Время]
Коэффициент теплоотдачи стекла для помещения - 3,6Вт/кв.м град. Это если нет сквозняков. При наличии сквозняков/вентилятора это значение увеличится.
У меня полная площадь остекления - 0,9кв.м., без учета верха и низа.
При разнице температур в 5 градусов получим:
3,6*0,9*(33-28)*1=16 Вт*ч
Допустим от ламп нам еще попадет 25Вт*ч
Итого - 41 Вт*ч

т.е. модуль Пельтье мощностью 80Вт
Но это с учетом нормального его теплообмена с водой аквы, а не просто приклеить на пластине к задней стенке.

Но самое интересное впереди:
С обратной стороны он нам выделит 41Вт+41/0,6 = 110Вт
И если эту энергию нормально не отвести, то он начнет греть "олаждающую" сторону.
А 110Вт обычный кулер не отведет.

[mdn]

теплоёмкость воздуха, это то, по какой причине греется аквариум, и с какой скоростью он будет греться от воздуха...

Сообщение от enfogar

т.е. модуль Пельтье мощностью 80Вт
Но это с учетом нормального его теплообмена с водой аквы, а не просто приклеить на пластине к задней стенке.

Но самое интересное впереди:
С обратной стороны он нам выделит 41Вт+41/0,6 = 110Вт
И если эту энергию нормально не отвести, то он начнет греть "олаждающую" сторону.
А 110Вт обычный кулер не отведет.

в том-то и дело, что 100Вт пельтье НЕ СДЕЛАЕТ 100Вт охлаждения.
вот посчитайте:
http://peltier.narod.ru/artc_3.html