Come raffreddare un terrario

Da Wikiplants.

Indice

Metodi di refrigerazione per terrari highland

Molti amanti delle Nepenthes rimangono spesso limitati da problematiche di tipo climatico soprattutto per quanto riguarda il controllo delle temperature in estate. Un impianto di refrigerazione si propone come il miglior metodo per l'abbassamento delle temperature eccessive,ricreando un clima più idoneo per le piante che necessitano di uno spiccato sbalzo termico come le Nepenthes Higland o le Heliamphora. Volendo suddividere dei sistemi di refrigerazione commerciali e non, possiamo elencarli nelle seguenti tipologie:

A) impianto con motore minifrigorifero o cantinella vino (a cura di Prompt)
B) impianto ad uno o più minifreezer (a cura di Prompt)
C) impianto di refrigerazione per acquari + serbatoio + pompa adescante + radiatore + ventola (a cura di David)
D) impianto custom a cella di peltier (a cura di Prompt)

Iniziamo a descrivere più o meno dettagliatamente uno ad uno gli impianti elencati, con una nota molto particolare per l'ultimo impianto con descrizione della sua realizzazione passo passo. -

A) impianto con piccoli frigoriferi e/o cantinella

In commercio esistono anche piccoli freezer e cantinelle per il vino che si basano su l'impianto standard dei classici frigoriferi, chiaramente il loro utilizzo per il nostro scopo non è dei migliori in quanto la parte attiva è di difficile disassemblaggio e il loro impiego senza smontaggio è articolato e ingombrante. Diamo comunque un accenno sul loro funzionamento.
Di seguito uno schema che sintetizza il principio di funzionamento ed i componenti fondamentali del circuito di refrigerazione:

Schema di funzionamento di un frigorifero

Il sistema refrigerante sfrutta le proprietà fisiche dei gas di cambiare temperatura e stato (liquido/gassoso) in funzione della pressione a cui sono sottoposti. Nel dettaglio, un gas, se sottoposto a pressione, aumenta di temperatura. A parità di pressione, se la temperatura diminuisce, il gas passa allo stato liquido. Dallo stato liquido, se la pressione diminuisce, ritorna allo stato gassoso e diminuisce la propria temperatura. Ora che abbiamo definito le proprietà fisiche del gas refrigerante passiamo al funzionamento del frigorifero, il quale è composto da tre componenti principali:
il compressore elettromeccanico, il condensatore (scambiatore di calore lato caldo) e l'evaporatore (scambiatore di calore lato freddo).

  • Il compressore: è un motore elettromeccanico che comprime il gas e lo convoglia nella serpentina del condensatore, in questa fase la pressione aumenta e per le proprietà fisiche sopra descritte la temperatura del gas sale.
  • Il condensatore: come detto è un tubo a serpentina in cui il gas, compresso e riscaldato, si raffredda, la pressione rimane la stessa, e il gas passa allo stato liquido.
  • L'evaporatore: è la serpentina in cui il liquido viene vaporizzato attraverso la valvola di espansione, si creano piccole gocce di gas che si espandono liberamente, di conseguenza la pressione scende, ed il liquido ritorna allo stato gassoso, in questo passaggio, la temperatura si riduce sensibilmente (molti gradi sotto lo 0°C), sottraendo così il calore dall'interno dell'armadio frigorifero.


B) impianto ad uno o più minifreezer

I minifreezer anche chiamati minifrigo sono stati progettati per essere alimentati a 12 Volt in corrente continua, questa tensione è identica a quella fornita dalle batterie delle automobili e camper, alcuni modelli sono dotati anche di alimentazione a 220 Volt con alimentatori esterni oppure interni al case. I minifrigo strutturalmente sono composti da due unità, una attiva atta alla refrigerazione e l'altra passiva utilizzata come contenitore coibentato. Chiaramente noi sfrutteremo la parte attiva per refrigerare il nostro terrario. Il loro funzionamento è basato su una o più celle di Peltier, quelli più economici sono dotati di un unica cella, generalmente da 40-42 Watt, in termini refrigeranti si aggirano intorno ai 25-26 watt, sufficienti a refrigerare degnamente in modo continuo volumi ben coibentati dell'ordine di 15 Litri. Con degnamente intendo con cadute di temperatura dell'ordine di 7-8 gradi rispetto alla temperatura esterna. per chi vuole adottare questa soluzione consiglio di acquistare i minifrigo appena finisce l'estate, alcuni utenti di CPI li hanno trovati nei grossi supermercati a circa 10 euro l'uno.
Abbozziamo uno schema di terrario da 36 litri refrigerato con minifrigo, tralascio la parte illuminazione per terrari highland perché sarà trattata in futuro:
Lo schema con vista dall'alto

schema terrario refrigerato con minifrigo
  • La coibentazione deve essere di polistirene da almeno 2,5-3 cm
  • 2 minifrigo economici da 40-42 watt cadauno
  • misure interne 30 Altezza x 30 profondità x 40 larghezza
  • parete anteriore trasparente con 2 vetri acrilici da 2-3mm di spessore

Questa soluzione è la più semplice da adottare ma non è la più efficiente, perché la parte attiva dei minifreezer è stata realizzata per avere il minimo ingombro e non per avere la massima efficienza.


C) impianto refrigerante per acquari con aggiunta di serbatoio, pompa adescante, radiatore e ventola

In commercio si trovano impianti di refrigerazione per acquari, il costo di questi dispositivi è abbastanza elevato e non sono di facile reperibilità. Nel nostro caso è stato utilizzato un impianto di refrigerazione per acquari a cella di Peltier, acquistato on-line al prezzo di circa 120 euro. Esistono in commercio anche refrigeratori per acquario a gas con prezzo che parte dai 250 Euro. L'altra componentistica utilizzata è stata acquistata in negozio ed alcuni parti sono di recupero.

Da sinistra a destra: l'unità di refrigerazione, serbatoio con pompa, radiatore

unita di refrigerazione
serbatoio con pompa
radiatore


Vediamo subito lo schema semplice e a seguire quello più complesso con doppia pompa:

schema circuito di refrigerazione

Refrigeratore: ha il compito di sottrarre calore al liquido del circuito
Serbatoio con pompa esterna: La pompa deve avere prevalenza (capacità di spostare un fluido ad una altezza) e portata (quantità di liquido spostato nell'unità di tempo) adatti all'impianto. In generale va bene una pompa per acquari. NOTA: esistono impianti già dotati di una pompa interna
Radiatore con ventola: Grazie alla sua ampia superficie di scambio, sottrae calore all'ambiente per trasferirlo al liquido del circuito. Altro vantaggio è dato dalla ventola che sfrutta il gradiente di temperatura per aumentare ulteriormente la velocità di scambio termico. ATTENZIONE: ventola grande non implica molto fresco bensì una velocità di scambio più alta. può succedere, se la ventola è troppo potente che lo scambio sia completamente sbilanciato verso il calore, vanificando l'utilizzo del refrigeratore.

Vediamo il secondo impianto:

schema circuito di refrigerazione

Questo impianto sicuramente è più complesso del primo, ed è dotato di due pompe per acquari, una lato refrigeratore e l'altra lato radiatore. Il serbatoio in questo caso deve essere coibentato in modo da isolarlo termicamente dalla temperatura esterna, una buona idea per lo scopo è quella di reperire una scatola di polistirolo, tipo quelle utilizzate per il trasporto dei gelati artigianali. Per il resto vale quanto detto in precedenza.
Vediamo nel dettaglio i vari componenti:
La pompa: Iniziamo a prendere in considerazione la pompa in quanto sarà un componente fondamentale del nostro impianto.
Su ogni pompa vengono segnate 2 grandezze fondamentali per la progettazione dell'impianto: Q --> la portata della pompa e cioè la quantità di liquido che la pompa sposta nell unità di tempo. Solitamente espressa in litri/ora p --> prevalenza cioè la capacità della pompa di contrastare la forza di gravità. Più banalmente di quanto la pompa riuscirà a sollevare il liquido.
Dobbiamo tenere conto innanzi tutto di questo in quanto una pompa troppo potente potrebbe danneggiare irreparabilmente l'impianto, mentre una troppo debole non riesce a vincere le perdite di carico all'interno del circuito idraulico fermando così il liquido.
Il serbatoio: Possiamo utilizzare un qualsiasi contenitore in grado di contenere una buona quantità d'acqua e di accogliere la pompa e 2 tubi di diametro adatto. E' molto importante che il tubo uscente dal sistema di refrigerazione ed entrante nel serbatoio sia immerso nell'acqua in quanto si rischierebbe l'entrata d'aria al momento dello spegnimento della pompa a meno che non si installi una valvola di non ritorno.
Il refrigeratore: L'impianto di refrigerazione è il cuore del sistema, come detto precedentemente quelli esistenti sono stati realizzati per acquari e non per terrari, ma con un po di manualità si adattano abbastanza facilmente. Generalmente sono costituiti da un alimentatore ed una cella o più celle di Peltier, e due collettori uno di entrata e uno di uscita che andranno collegati al circuito pompa+radiatore+ventola.
Il radiatore: È lo strumento atto a scambiare calore con l' ambiente esterno così da abbassarne la temperatura. Sfrutta il passaggio del liquido freddo in una serpentina con delle piccole alette di dissapazione così da aumentarne la superficie di scambio termico con l'ambiente. La ventola spesso è attaccata direttamente al radiatore tuttavia si dovrà valutare attentamente la sua potenza in quanto una ventola di potenza eccessiva scalderà troppo il liquido con velocità molto maggiore di quella con cui fredderà l'ambiente,la conseguenza sarà un aumento della temperatura all'interno del terrario. Altra accortezza si deve avere nel collegare la ventola all'alimentatore in quanto l’alimentazione è a 12 volt con piccoli amperaggi, sconsigliate sono le ventole utilizzate per i radiatori dei motorini.

Consigli per l'impianto C:

  • Coibentare (isolare) i tubi e il serbatoio quando possibile avvolgendoli in lana di roccia o similare.
  • Assicurare i tubi agli attacchi sfruttando delle ghiere di debita dimensione
  • Chiudere completamente le aperture del terrario più in basso in quanto il calore avrà la tendenza a salire.
  • Utilizzare acqua da osmosi, meglio se liquido per radiatori, in quanto le incrostazioni arrecano gravi danni alle apparecchiature.
  • Utilizzare radiatori per motorini dopo essersi assicurati che all’ interno non siano incrostati… nel caso contrario provvedere ad una pulitura
  • Tappare la valvola di sicurezza del radiatore in quanto perderete del liquido e soprattutto si formeranno delle bolle d’ aria nel circuito con gravi conseguenze nel rendimento.

N.B. NON utilizzare ventole delle moto. Utilizzare una ventola 8 x 8 e cercare il tempo o la velocità ideale di funzionamento.


D) Impianto custom a cella di Peltier

Iniziamo come è mia consuetudine con una breve introduzione sulla teoria delle celle di Peltier, in modo da capire in linea di massima di cosa si tratta e di come funzionano.
Le celle di Peltier sono componenti elettronici appartenenti alla famiglia dei dispositivi termoelettrici. Il loro nome deriva dal fisico Francese "Jean Charles Athanase Peltier", vengono anche chiamate TEC (thermoelectric cooler).

Una cella si presenta fisicamente come una piastrina di materiale ceramico con 2 fili:

cella di peltier (TEC)

Le misure più comuni sono di 40x40x3.6 mm rispettivamente altezza, larghezza, spessore. Internamente le piastrine sono costituite da molte giunzioni collegate in serie/parallelo (celle), che se sottoposte a corrente continua, creano un flusso termico che attraversa le due superfici della piastrina, la conseguenza è che una parte della cella assorbe il calore (chiamata lato freddo) mentre l'altra lo rilascia (chiamata lato caldo). La direzione del flusso dipende dalla polarità della tensione continua applicata ai capi della cella stessa.
Le giunzioni sono costituite da materiali appositamente drogati (semiconduttori), con i quali si realizzano celle di tipo N e di tipo P.

schema cella di peltier (TEC)

A questo punto vi domanderete come mai questa tecnologia non è così diffusa, rispondo sinteticamente con pregi e difetti, iniziamo dai primi:

Pregi:

  • Tecnologia allo stato solido
  • Minimo ingombro
  • Semplice utilizzo
  • Flusso termico reversibile caldo/freddo - freddo/caldo
  • Bassa tensione di funzionamento tipicamente 12 Volt
  • Vasta scelta delle celle in base al loro utilizzo
  • Basso costo, tra i 10/20 Euro


Difetti:

  • Assorbimento di corrente elevato
  • Bassa resa, rapportata all'assorbimento elettrico
  • Difficoltà nel raffreddamento del lato caldo
  • Formazione di condensa sul lato freddo
  • Necessaria almeno una ventola per lato


Come vedete i difetti di queste celle sono abbastanza rilevanti, ma non insormontabili. Capirete da soli il perché questa tecnologia non è stata ancora impiegata nell'uso quotidiano anche se ultimamente si sta diffondendo sopratutto in alcuni piccoli elettrodomestici.
Spendo due chiacchiere sulle caratteristiche elettriche delle celle di Peltier, in modo da dare una panoramica su quelle fondamentali dichiarate dai costruttori.

  • Numero elementi: è il numero di elementi N-P che compongono l'intera cella
  • Vmax: è la tensione massima in Volt che può sopportare la cella
  • Imax: è la corrente massima che la cella assorbe alla massima tensione (Vmax * Imax = potenza elettrica della cella)
  • Tmax: è la massima temperatura che può sopportare il lato caldo della cella, oltrepassare la soglia significa bruciare la cella. Questo valore di norma viene misurato con una temperatura ambiente di 27 gradi.
  • Qcmax: è la massima potenza refrigerante in watt, misurata alla temperatura ambiente di 27 gradi.
  • Ohm: è la resistenza elettrica della cella, in genere si tratta di pochi ohm


Se facciamo un rapido calcolo per ricavare l'efficienza refrigerante della cella sotto riportata vediamo che la percentuale di rendimento si aggira intorno al 65%, è una percentuale che troviamo su molte delle celle in commercio:
Potenza Max: 15.2 x 9 = 136.8 Watt
Efficenza refrigerante: (136.8/100) * 65 = 88.92 Watt

Di seguito le caratteristiche della cella utilizzata per questa sperimentazione:

caratteristiche cella di peltier (TEC)


Passiamo ora alla parte più interessante e vediamo in pratica come costruire un buon impianto di raffreddamento a celle di Peltier, partiamo subito con la scelta del materiale necessario per un impianto di raffreddamento adatto ad un terrario highland di circa 40 litri, preciso che il terrario da me utilizzato per la sperimentazione non è coibentato, ed il vetro è spesso 3 mm. Supponiamo di abbattere la temperatura esterna di almeno 10 gradi durante lo spegnimento dell'illuminazione del terrario, ricreando quello sbalzo termico che esiste in natura e che permette alle piante highland di vivere nelle condizioni ideali.

Cosa occorre:

Componenti ed accesssori:

  • Un acquario da 40 litri, reperibile nei negozi specializzati in acquariologia e terrari.
  • Pompa per acquari con prevalenza minima di 1 metro, l'altra caratteristica litri/ora non è fondamentale, reperibile on-line o nei negozi specializzati in acquariologia.
  • Una cella di peltier da 136 Watts (codice TEC1-12709), reperibile on-line o in un negozio di componenti elettronici.
  • Un alimentatore per PC con uscita di 12volt almeno da 10 Ampere, reperibile nuovo od usato in qualsiasi negozio per PC.
  • Un dissipatore per CPU Pentium4 o superiore con ventola di raffreddamento, l'importante è che la superficie di appoggio lato cpu sia almeno di 4x4 cm, reperibile nuovo od usato in qualsiasi negozio per PC.
  • Un radiatore a liquido del tipo utilizzato nei motocicli o per PC "liquid cooling", reperibile nei sfascia carrozze oppure on-line o nei negozi per PC specializzati in overclocking.
  • Un Waterblock da 4x4 cm o superiore, reperibile on-line o nei negozi per PC specializzati in overclocking.
  • Pasta siliconica per dissipatori cpu, reperibile on-line o nei negozi per PC.
  • Raccordi per il radiatore ed il waterblock (non sempre forniti con tali articoli), reperibili on-line o nei negozi per pc specializzati in overclocking.
  • Una ventola da 12 x 12 cm con alimentazione a 12 Volt, 0.16 Ampere.
  • Tubo in gomma da 10 mm, reperibile in ferramenta o nei bricocenter.
  • Raccordi in plastica e curve per tubo da 12mm (tipo giardinaggio), reperibili in ferramenta o nei bricocenter.
  • Fascette di plastica di media grandezza, reperibili in ferramenta o nei bricocenter.
  • Morsetti da elettricista di media dimensione, reperibili in ferramenta o nei bricocenter.
  • Cavo elettrico da 2.5 mm di sezione, reperibile in ferramenta o nei bricocenter.
  • 2 scatole elettriche da 10 x 10 cm.
  • 1 tubetto di silicone .
  • Pannello di depron da 6mm, reperibile in ferramenta o nei bricocenter.
  • viti da 3 mm con lunghezza di 4 cm.
  • rondelle in teflon o plastica per viti da 3mm.
  • Guaina termo restringente.
  • Varie e d eventuali.


Strumenti per la lavorazione:

  • Trapano avvitatore a batteria.
  • Punte trapano per metallo.
  • Giraviti a croce e taglio di varie misure.
  • Pinze.
  • Nastro isolante.
  • Forbici da elettricista.
  • Taglierino.
  • Riga lunga da 60 o più centimetri.
  • Pennarello indelebile punta media.
  • Maschiatore + maschio da 3 mm.
  • Accendino.
  • Varie e d eventuali.


Iniziamo con la predisposizione della parte più importante, che dovrà unire il dissipatore con la ventola, la cella di Peltier ed il waterblock, creando un sandwich cosi costituito (vista dall'alto):

schema del blocco a cella di peltier (TEC)

Come prima operazione dobbiamo fare i fori sul dissipatore che serviranno per l'ancoraggio del waterblock. Prendiamo i punti di foro con una matita appoggiando la gabbietta di ancoraggio del waterblock sul dissipatore, una volta presi i punti foriamo con punta a ferro da 2,5 mm, tenendo il trapano ben perpendicolare al dissipatore, una volta fatti i fori dobbiamo filettarli con il maschiatore ed il maschio con passo da 3mm (in alternativa utilizzare viti da 3mm autofilettanti):

dissipatore blocco cella di peltier (TEC)

A questo punto passiamo all'isolamento termico delle viti da 3 mm che ancoreranno la gabbietta ed il waterblock sul dissipatore, ci servono rondelle in gomma oppure teflon con foro 3/3,5 mm e guaina termorestringente da 4 mm. Quest'ultima deve ben aderire alle viti e toccare bene le rondelle poste alla base della testa della vite.

ancoraggio waterblock cella di peltier (TEC)

Prendiamo ora un pezzo di depron spessore 6 mm tracciamo le linee di taglio appoggiando il dissipatore e tagliamo con un taglierino. Una volta che abbiamo la lastrina di depron dobbiamo tirar via la parte dove andrà collocata la cella, per fare ciò utilizzate sempre un taglierino, inoltre si devono realizzare anche le scanalature che ospiteranno i cavi della cella. il tutto servirà per isolare il lato freddo del sistema con il lato caldo.
Individuiamo il lato caldo ed il freddo della cella, questa verifica è possibile farla alimentando la cella per pochi secondi e tenendola tra l'indice ed il pollice. Segnante i due lati su un foglio facendo riferimento al colore dei cavi. Guardando la cella dall'alto, solitamente il lato caldo è quello che ha il filo nero a destra.

waterblock per cella di peltier (TEC)
depron isolante per blocco cella di peltier (TEC)

Ora siamo pronti ad assemblare tutte le parti che costituiscono il cuore del refrigeratore. Distendiamo un sottile velo di pasta siliconica nel lato freddo della cella, appoggiamo il depron sul dissipatore rispettando i fori delle viti di fissaggio, appoggiamo il lato freddo della cella sul dissipatore facendo un pò di pressione ed esercitiamo un leggero movimento alto-basso, destra-sinistra per distribuire bene la pasta siliconica. Prendiamo il waterblock con la gabbietta, spalmiamo un pò di pasta siliconica sul lato visibile della cella (lato caldo), appoggiamo il waterblock ed esercitiamo un leggero movimento alto-basso, destra-sinistra per far distribuire per bene la pasta siliconica. Stringiamo le due viti del waterblock un pò una, un pò l'altra fino a che le alette della gabbietta flettano leggermente verso il basso (vedi figura sottostante).

particolare del blocco cella di peltier (TEC)

Passiamo ora alla preparazione dei tubi di raccordo in-out del waterblock.
Per prima cosa misurate l'altezza del terrario, calcolate la metà ed a questa misura tagliate due tubi di gomma da 10-12 mm di diametro. Alle due estremita che vanno verso il waterblock inserite le due curve scaldando un pò il tubo con un accendino. Tagliate altri due mozziconi di tubo lunghi circa 3 cm che serviranno per unire la curva al waterblock, innestate i tubi prima sulla curva e poi sul waterblock serrate il tutto con le fascette. Ora posizionate i tubi in modo che la parte del waterblock sia a metà altezza del terrario, tagliate l'altra estremità dei tubi (quella senza curve) in modo che rimanga 1 cm sopra il bordo superiore del terrario, innestate le curve sulle estremità libere dei tubi in modo che sporgano esternamente al terrario. Inserite tra i due tubi una striscia di depron per avere un maggior isolamento termico tra il tubo di andata e quello di ritorno e serrate il tutto con le fascette.

tubi di raccordo waterblock

Potete assemblare i tubi al waterblock e testare la tenuta stagna, collegare uno dei due tubi all'acqua corrente e l'altro che scarica ad esempio in un lavandino. Una volta che siamo sicuri che non ci siano perdite, dobbiamo prolungare i fili della cella con dei morsetti oppure saldandoli ed isolandoli con della guaina termorestringente, nel mio caso ho adoperato un cavo con connettore recuperato da un vecchio alimentatore per PC.
Diamo per qualche secondo alimentazione diretta alla cella (filo rosso positivo, nero negativo) e verifichiamo che il dissipatore si freddi e il waterblock si riscaldi, altrimenti invertite la polarità e ricordatevi di collegarla sempre invertita. Se il test tenuta stagna è andato bene potete scatolare il blocco lato caldo con il depron, anche questa operazione serve per isolare la parte calda del blocco con l'interno del terrario. Ho realizzato una scatolatura ispezionabile che chiuderò con del nastro adesivo in alluminio.

scatolatura blocco waterblock

Per fissare la scatolatura in depron potete utilizzare vari metodi, ad esempio con delle ventose e fascette, oppure appoggiando la scatola su una base in polistirolo (metodo che ho utilizzato io). Quando la "scatolatura" è finita possiamo collegare il blocco al resto dei componenti idraulici ed elettrici.

Occupiamoci ora alla costruzione del serbatoio pompa e dell'ancoraggio della pompa stessa. Per il serbatoio pompa ho pensato di utilizzare due scatole stagne per impianti elettrici ma va bene qualsiasi altra soluzione, ho forato la base di una di esse e l'ho attaccata con del silicone all'altra scatola (vedi figure sotto), in questo modo ho realizzato un contenitore stagno sviluppato in altezza con coperchio chiudibile a vite. Il coperchio è stato forato per fissare la pompa attraverso il bocchettone di uscita della medesima, un altro foro è per il collettore di entrata dell'acqua, e l'ultimo per il rubinetto che servirà per riempire di liquido il circuito e per ispezionare il livello idrico. Un ultima operazione consiste nel far uscire il cavo di alimentazione della pompa sempre tenendo a tenuta stagna il tutto.

pompa circuito idraulico

Per testare la tenuta stagna del blocco pompa potete collegare con un tubo il collettore di uscita con quello di ingresso, alimentare la pompa e aggiungere liquido fino a che il livello del liquido non trabocchi dal rubinetto, lasciate il rubinetto aperto per far fuoriuscire l'aria presente nel circuito idraulico.

blocco pompa circuito idraulico

Ora che abbiamo provato il blocco pompa possiamo finire di collegare la parte idraulica, seguendo lo schema a blocchi come di seguito:

schema a blocchi circuito idraulico

Una nota particolare è sul radiatore: è stato acquistato in un negozio specializzato in overclocking per PC, si tratta di un modello che può ospitare due ventole 12 x 12 cm, è stata sfruttata solo una ventola montata in aspirazione. E' possibile comunque utilizzare radiatori recuperati da motorini o da automobili, anche se le dimensioni non saranno contenute come quello utilizzato in questo tutorial e non avranno i fori filettati per fissare la ventola.

radiatore

Assembliamo il tutto, stringendo bene le fascette intorno ai manicotti. Tutto l'impianto dovrà essere a tenuta stagna. Di seguito alcune foto del mio primo prototipo, nel rubinetto ho inserito un galleggiante autocostruito che indica il livello del liquido min/max:

impianto vista laterare
impianto vista posteriore

Finito l'assemblaggio dobbiamo riempire il circuito idraulico, quindi accendiamo la pompa e iniziamo ad inserire acqua demineralizzata nel rubinetto apposito, bolle di aria inizieranno a viaggiare nei tubi, mettete ancora acqua ed ogni tanto controllate il suo livello con un galleggiante, il livello deve arrivare all'altezza della base del coperchio. Mantenendo il rubinetto aperto tenete accesa la pompa per un 20-30 minuti in modo da spurgare l'aria dal circuito idraulico, in questo lasso di tempo si deve scuotere ogni tanto il radiatore ed il blocco peltier, questa operazione aiuterà l'aria ad uscire. Finito lo spurgo dell'aria, possiamo chiudere il rubinetto.

Passiamo ora all'alimentatore, è un classico alimentatore ATX per PC, l'importante è che abbia corrente sufficente per alimentare la cella. Attacata al case dell'alimentatore troveremo una targhetta adesiva che indica la corrente per ogni tensione erogata dobbiamo rintracciare la sigla +12 Volt e vedere la corrente max erogata.
In questo articolo la cella assorbe 6 Ampere a 12 volt e l'alimentatore utilizzato eroga 19 Ampere sulla linea +12 volt, è bene che l'alimentatore abbia una corrente superiore a quella assorbita dalla cella. Per accendere l'alimentatore di tipo ATX non è sufficente collegare la 220 volt e premere l'interruttore, ma bisogna anche collegare il filo verde (chiamato ps-on) del connettore atx con uno di quelli neri (massa), fatto questo l'alimentatore si accenderà. I cavi dei +12 Volt sono di color giallo mentre quelli di color nero sono la massa. Dato l'alto assorbimento di corrente della cella è bene unire 3 o 4 cavi gialli insieme e 3 o 4 cavi neri insieme in modo che la sezione dei fili aumenti e non faccia resistenza al passaggio della corrente. Collegate il filo rosso della cella ai cavi gialli dell'alimentatore ed il nero della cella ai cavi neri dell'alimentatore, questa operazione va ripetuta anche per le ventole. Per il primo test ho escluso la ventola lato freddo per poi ricollegarla per il secondo test. Per collegare i vari cavi dotatevi di morsetti a cappello o mammut per impianti elettrici, una volta che avete provato il tutto potete optare per morsettiere o connettori esteticamente più eleganti, attenzione a scegliere quelli giusti visto l'elevato assorbimento della cella.

targhetta alimentatore
connettore ATX + segnalazione filo verde (ps-on)
connettore 12 Volt

Adesso è giunto il momento che tutti aspettavano, il test dell'impianto.
Come anticipato non è stata montata la ventolina lato freddo ed il terrario è aperto, solo così è possibile effettuare un test attendibile sull'efficenza del circuito. La sonda del termometro è stata ancorata al dissipatore lato freddo attraverso un comune elastico, la temperatura ambiente si aggira intorno ai 29 gradi, accendiamo la pompa del circuito idraulico ed infine accendiamo l'alimentatore.
Inizio del test in assenza di ventolina lato freddo:

inizio test


Di seguito il risultato del test:

Tabella di comparazione temperatura nel tempo
Ora Temperatura dissipatore Temperatura ambiente Delta termico Note
15:06 29 ℃ 29 ℃ 0 ℃ Accensione.
15:29 6 ℃ 29 ℃ 23 ℃
16:00 2.3 ℃ 29 ℃ 26.7 ℃
16:30 1.3 ℃ 29 ℃ 27.7 ℃ Inizio ghiaccio
17:00 – 4 ℃ 29 ℃ 33 ℃ Ghiaccio tra le alette
20:15 – 4.9 ℃ 29 ℃ 33.9 ℃ Blocco di ghiaccio


Alcune foto durante la fase di test:

Dopo circa 20 minuti si nota il ghiaccio che si forma sul dissipatore, il termometro appoggiato segna 6.7 gradi.

inizio del test

Dopo circa un ora e 20 minuti, il dissipatore è quasi un blocco di ghiaccio

tempeartura dopo 20 min.
dissipatore ghiacciato

Nel frattempo misuro anche la temperatura del liquido che si aggira intorno ai 36 gradi e misuro altresi la temperatura all'interno del blocco peltier che si aggira intorno ai 28 gradi.

tempeartura del liquido refrigerante.
temperatura dell'interno scatolatura

Dopo un ora e 45 minuti la situazione è la seguente, il termometro è sotto lo zero di 0.5 gradi, il ghiaccio sul dissipatore si fà sempre più spesso.

temperatura sotto lo zero

Trascorse due ore e 20 minuti dall'accensione il termometro segna -4.6 gradi, ora mai il dissipatore è un blocco di ghiaccio.

temperatura di qualche grado sotto lo zero

Per concludere il test, spengo l'alimentatore dopo 5 ore di funzionamento continuativo, la temperatura del dissipatore si era ora mai stabilizzata a -4.9 gradi.
La sperimentazione ha dato esiti positivi ed ora possiamo montare la ventolina lato freddo e mettere un coperchio al terrario. Consideriamo che il terrario ha un vetro di 3mm quindi quasi inesistente per la tenuta termica ed il coperchio è una lastra di polistirolo che non arriva ad 1 cm di spessore.

Questo test mi ha sorpreso più del precedente ed è subito scattata l'ispirazione nel progettare e costruire un terrario highland coibentato ben più grande rispetto a quello del test.
Vediamo ora il risultato del secondo test, si parte con una temperatura ambiente di 24.8 gradi, la sonda del termometro è posta nel lato opposto del terrario rispetto al dissipatore.

Tabella di comparazione temperatura nel tempo
Ora Temperatura terrario Temperatura ambiente Delta termico Note
9:15 24.8 ℃ 24.8 ℃ 0 ℃ Accensione.
9:30 17.4 ℃ 24.8 ℃ 7.4 ℃ No condensa
10:00 15.9 ℃ 25.5 ℃ 9.6 ℃
12:00 16.1 ℃ 26.5 ℃ 10.4 ℃ Inizio condensa
17:30 17.5 ℃ 28.1 ℃ 10.6 ℃ poca condensa
20:30 17.6 ℃ 28.2 ℃ 10.6 ℃ qualche goccia di condensa nel fondo del terrario

Dopo 15 minuti la temperatura è scesa di 7.4 gradi, è impressionante come questo sistema riesce ad abbattere la temperatura in così poco tempo. Dopo circa un ora la temperatura interna è scesa di circa 10 gradi e nelle ore seguenti si è stabilizzata con un delta di 10.5 gradi circa. Da evidenziare che la temperatura ambiente è arrivata fino a 28 gradi e che nel trascorrere della sperimentazione il delta termico è variato di poco, questo indica un ottimo raffreddamento del lato caldo.

Ora non resta che realizzare un terrario coibentato e ripetere la sperimentazione, il prossimo progetto è quello di un terrario hyghland di 90-100 litri.


Voci correlate


Autore: Gianni "Prompt" Marcantoni

Fonte img: Gianni "Prompt" Marcantoni

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