Теория

Рассмотрим стационарный процесс - т.е. определим потери тепла аквариумом. В этом случае, мощность нагревателя должна быть такой, чтобы он мог возместить теряемую аквариумом мощность. Для определения мощности реального нагревателя полученное значение необходимо увеличить на 10-20% - затраты на нагревание аквариума.

Предполагаем:

• температура воды в аквариуме постоянна по всему объему (вода перемешивается достаточно хорошо)
• аквариум стоит посередине комнаты, т.е. нет сразу за ним холодной стен, в направлении которой будет теряться больше тепла
• комната много больше аквариума, т.е. обратного переизлучения нет от стен комнаты.
• потери тепла через дно аквариума и верх невелики (он стоит на деревянном основании, которое плохо проводит тепло и закрыт сверху стеклом, крышкой с лампами и т.д.)
• температура воды 25°C, температура комнаты - 15°C. Для других значений температуры коэффициенты теплопередачи изменятся незначительно

Тепло из аквариума теряется за счет двух процессов - естественной конвекции и радиации.

Конвекция

Теряемое тепло определяется по формуле Ньютона:

Q_k=K_k A ( T_a-T_k )

Здесь:
K_k- коэффициент теплоотдачи для конвекции
A- площадь поверхности
T_a- температура аквариума (пренебрегаем разницей температуры стенок и воды)
T_k- температура воздуха в комнате

Расчета коэффициента теплоотдачи производится исходя из критерия Нуссельта. Однако проще использовать приближенную формулу

K_k=1.17 (^(Ta-Tk)/_H)^0.25

Здесь:
H- определяющий размер (высота для вертикальной стенки)

Для средней температуры воды T_a=25°C, температуры комнаты T_k=15°C и высоты аквариума H=0.6 m, точная формула дает коэффициент теплоотдачи 2.8, приближенная 2.4

Поскольку высота аквариума меняется в среднем от 0.2 до 0.6 метра, то коэффициент будет равен:

K_k=2.4 --- 3.1 = 2.8 ^W/_m2_°C (как среднее значение)

Излучение

Теряемое тепло определяется по формуле Больцмана:

Q_и=5.67 e A ( ( ^(Ta+273)/₁₀₀)⁴-( ^(Tk+273)/₁₀₀)⁴)

Здесь:

e- коэффициент серого тела, для стекла равны 0.94 (стекло очень близко к черному телу, по своим излучательным свойствам)

Чтобы рассматривать оба процесса вместе можно написать коэффициент теплоотдачи излучением:

K_и=^Qи/_{A (Ta-Tk)} =5.4 ^W/_m2 _°C

Тогда суммарный коэффициент теплоотдачи:

K=K_k+K_и=5.4+2.8=8.2 ^W/_m2 _°C

Теперь у нас есть все для расчета мощности нагревателя. Для аквариума с соотношением сторон L:H:W=3:2:1 (высокий аквариум), площадь боковой поверхности равна:

A=0.05 V^2/3

Здесь V - обьем в литрах

Для кубического аквариума (все измерения равны)

A=0.04 V^2/3

В среднем, можно считать, что A=0.045 V^2/3

Мощность нагревателя (примерно на 10-20% больше мощноости теряемая аквариумом) равна:

Q=1.2 * K A (T_a-T_k)=1.2 * 8.2 * 0.045 * V^2/3 (T_a-T_k)=0.045 V^2/3 (T_a-T_k)

В итоге, есть все, чтобы рассчитать мощность нагревателя.

к началу страницы

Выбор нагревателя

Здесь приведена таблица выбора требуемой мощности нагревателя (Вт), рассчитанная по выше приведенной формуле (данные округлены). Данные достаточно хорошо совпадают с рекомендациями производителей нагревателей.

к началу страницы

Практическое использование нагревателя

Не забывайте, что прежде всего, нагреватель - это электрический прибор, который, при неправильной эксплуатации, или неисправности может причинить проблемы не только, вашей любимой пиранье, но и вам. Поэтому не используйте нагреватель, если у него повреждена изоляция и т, д. Если розетка находится ниже уровня воды в аквариуме, то нагреватель, также как и другие электроустановки в аквариуме, включайте в розетку, чтобы нижняя часть висящего шнура была ниже розетки. В этом случае, если по проводу начнет капать вода, то она не попадет в розетку.

В настоящее время все большее распространение получили герметически закрытые нагреватели, которые можно опускать ниже уровня воды. Используйте их.

Покупайте нагреватель с терморегулятором. Не берите нагреватель с очень большим запасом по мощности. Если термореле случайно залипнет в рабочем положении, то мощный нагреватель сварит рыбный суп. По этой же причине, лучше иметь два нагревателя половинной мощности, чем один мощный - для большого аквариума. К тому же два нагревателя будут более равномерно прогревать воду. Но в любом случае необходимо либо аэрацией, либо помпой перемешивать воду.

Когда вы меняете воду, то не забывайте выключать нагреватель. Обидно покупать новый, из-за того, что старый треснул. Не беритесь за мощный нагреватель даже в воде - он достаточно горячий. Для мощного нагревателя лучше всего использовать защитный корпус. Это необходимо и в том случае, если вы содержите крупных, хищных рыб, которые обязательно попробуют нагреватель на зуб.

Не помещайте нагреватель, особенно мощный, в грунт, особенно в мелкий - глину или песок. Поскольку нагреватель рассчитан на то, что тепло все время отнимается водой, то закопанный в грунт нагреватель может вызвать спекание грунта и треснуть. По аналогичной причине не включайте нагреватель вне воды и не забывайте его выключать, когда меняете воду в аквариуме.

Всегда используйте отдельный термометр. Даже если в нагревателе есть указатель температуры. Обычные, спиртовые (с красной жидкостью) термометры вполне подойдут - вам не нужна точность более, чем один-два градуса. Рыбы в природе испытывают суточные колебания температуры. Если вы используете новейший электронный термометр, не забывайте менять в нем батарейки регулярно.

к началу страницы

Нагревательные кабели

Данный раздел посвящен использованию нагревательных кабелей для выращивания растений в аквариуме. Если вы не занимаетесь специальным выращиванием подводного сада, то такие кабеля вам абсолютно не нужны.

Нагревательные кабеля является одной из самых горячих тем для обсуждений и споров. Приводится очень много аргументов за и против - скорость роста растений (одни утверждают, что все растет быстрее с нагревателями, другие - что не видят разницы). Данный раздел не является, точно также как и большинство остальных разделов, рекламой и призывом использовать или не использовать нагревательные кабели. Вы должны сами для себя решить - нужно вам это или нет. Можно с уверенностью сказать одно - кабеля не являются первой необходимостью для успешного выращивания растений. Если у вас недостаточно света или удобрений, то кабеля вам не помогут. Обычно они достаточно (и неоправданно) дорогие, поэтому о них можно думать. только тогда, когда все остальное уже сделано.

Нагревательные кабели содержат внутри себя нихромовую проволоку, которая является нагревательным элементом - подобно спирали электрогрелки. Но, в отличие, от грелки, нагревание не сосредоточено в одном месте, а распределено по всей длине кабеля. Такие кабеля укладываются в грунт для его нагревания. Не помещайте нагреватель, особенно мощный, в грунт, особенно в мелкий - глину или песок. Поскольку нагреватель рассчитан на то, что тепло все время отнимается водой, то закопанный в грунт нагреватель может вызвать спекание грунта и треснуть.

к началу страницы

Для чего нужно нагревать грунт?

Если вы используете для подогрева воды в аквариуме обычный нагреватель, то даже при перемешивании воды помпой или аэратором, температура грунта на несколько градусов ниже температуры воды. В это можно убедиться воткнув термометр в грунт. А если вы не перемешиваете воду, то нижние слои возле грунта будут достаточно холодными. Практически грунт имеет комнатную температуру, особенно если в аквариуме нету теплоизоляции под дном.

Выровнять температуру грунта и воды можно с помощью донного фильтра, но он имеет много недостатков при использовании его в аквариуме с растениями.

Вот список доводов в пользу подогревания грунта (порядок пунктов не имеет значения):

• Некоторые растения (особенно Барклая - Barclaya longifolia предпочитают держать "ноги в тепле", когда грунт имеет более высокую температуру чем вода.
• Биохимические процессы в грунте протекают быстрее
• Из-за улучшенной циркуляции воды питательные вещества лучше проникают в грунт - аммиак (как продукт разложения органики), железо и т.д. Это возмещает вещества, поглощенные корнями растений из грунта.
• Циркуляция воды удаляет токсичные вещества из грунта, образуемые при разложении органики в грунте. Данные вещества могут вредно действовать на корни растений. Это относится и к веществам6 которые выделяют корни растений, чтобы "выжить" остальные растения со своей территории (сорняки в огороде достигли совершенства в этом искусстве).
• Обеспечение хелирующей среды, которая удерживает химические элементы, не давая имя окисляться. В таком состоянии они доступны корням растений. Аналогично, создается редуцирующая среда, нежели оксидирующая, что препятствует окислению элементов. Это особенно важно для железа, которое очень легко окисляется.

Как указывается (например, компания Dupla) - основным из преимуществ нагревательных кабелей является то, что они создают горизонтальные потоки воды, из-за неравномерного нагрева грунта. Это способствует переносу питательных веществ к корням растений. В принципе, это не имеет экспериметального подтверждения и, в случае мелкого грунта, такими потоками можно пренебречь.

Нагревание грунта не ускоряет рост растений. Использование углекислого газа ускорит гораздо быстрее. Нагревательные кабеля обеспечат большую стабильность в вашем аквариуме. Если вы переделываете аквариум каждый год, то вам не имеет смысла использовать кабеля. Но, если ваш аквариум рассчитан на больший срок, то кабеля увеличат ваши шансы на успех.

Существует несколько подходов к использованию нагревательных кабелей. Фирма Dupla рекомендует использовать мощные кабеля (250W на квадратный метр), с кабелями разнесенными на 2 см друг от друга. В этом случае вам необходимо использовать терморегулятор. Другие компании (Dennerle и т.д.) рекомендуют используют кабеля малой мощности, которые можно держать постоянно включенными.

к началу страницы

Использование кабелей вместе с грунтом, содержащим землю.

Если вы используете подобный грунт - землю, торф и т.д., то использование кабелей может привести к нежелательному эффекту. В таком грунте и так много органики, которая разлагается. Для био-химического процесса разложения требуется кислород, что приводит к его недостатку для рыб. В процессе разложения выделяется аммиак и т.д. Кабеля резко ускорят процесс разложения. При недостатке кислорода может начаться бескислородное гниение грунта, что является нежелательным - поскольку приводит к выделению токсичных веществ - сероводорода и т.д. Поэтому, если вы используете кабеля, то либо следует отказаться от использования земли, либо ее тщательно приготовить, чтобы она не была питательной. Обычно кабеля обеспечивают достаточную скорость разложения органики и увеличивают доступность питательных веществ корням растений, без использования органических субстратов - земли или торфа.

к началу страницы