SYSTEME DE REFROIDISSEMENT pour Pico et Nano aquarium DIY

SYSTÈME DE REFROIDISSEMENT pour Pico et Nano aquarium

Note d’opportunité :

L’élévation de la température dans un aquarium est fonction de la température ambiante et des calories apportées par les matériels. Une pompe consomme de l’énergie qu’elle transforme en mouvement et en chaleur. Lorsqu’elle est immergée les calories émises par la pompe sont absorbées par l’eau. Si la pompe tourne en permanence, l’apport de calories est également permanent. L’éclairage est source de chaleur.
J’ai pu constater sur mes nanos que le seul filtre JBL-i60 et l’éclairage 11 W augmentait la température de l’eau de 6° par rapport à la température ambiante de la pièce dans laquelle ils se trouvent.


Ceux-ci étant fermés par un couvercle incluant l’éclairage une partie des calories est absorbée par le phénomène de l’évaporation, mais ce n’est pas suffisant pour abaisser la température au niveau de la température ambiante.
Pouvant difficilement, et ne souhaitant pas appliquer un refroidissement par évaporation de l’eau, une autre méthode consiste à transférer, par conductivité, une partie des calories stockées dans l’eau, à l’air ambiant en faisant circuler ce dernier sur la plus grande surface possible des vitres de l’aquarium. Le verre (Coefficient K ou U = 1,2) n’est pas un très bon isolant thermique, surtout aux épaisseurs utilisées pour ces petits aquariums.
Le système comporte un ventilateur de PC, avec un variateur de vitesse, imbriqué dans une structure en plexiglas comportant un panneau arrière pour canaliser l’air aspiré le long des parois arrières des nanos, et de pulser cet air vers l’avant entre les deux parois parallèles. Une séparation partielle et verticale au milieu de la plaque arrière est sensée équilibrer les flux venant de gauche et de droite. De cette façon presque la moitié des parois des deux nanos servent d’échangeur thermique, les calories de l’eau sont partiellement absorbées par l’air plus froid circulant contre la surface extérieure des vitres.


Pour des raisons de confort (bruit) et de rendement le ventilateur doit avoir le plus grand diamètre possible (ici 120 mm) ce qui lui permet de déplacer la même masse d’air qu’un ventilateur de 60 mm en tournant quatre fois moins vite. A contrario augmenter la vitesse des pales d’un grand ventilateur augmente le volume d’air déplacée, et donc le rendement du système.

Après fonctionnement en continu à mi-régime pendant trois jours je constate que la différence de température entre l’eau et l’air ambiant n’est plus que de 3°C environ. Un peu moins dans celui de droite qui contient 5,5 kg de PV et qui bénéficie d’une plus grande inertie, et un peu plus de 3°C dans celui de gauche qui ne contient que 1,5 kg de PV (approximation).
J’estime l’expérience concluante, et qu’elle peut être étendue à des aquariums plus petits et plus grands, seuls ou en batteries, le tout étant le résultat d’une pondération entre les surfaces d’échange, la masse d’air déplacée, sa vitesse et le différentiel des températures eau/air.

Le système me parait plus judicieux que celui consistant à pulser de l’air à la surface de l’eau où le refroidissement est dû au phénomène de l’évaporation de l’eau et de l’évacuation de la vapeur d’eau. Cette dernière induit une augmentation de l’hygrométrie de l’air de la pièce et implique une compensation de la diminution plus importante du volume d’eau évaporé.

Matériaux nécessaires :

Pour le système montré ici :

1 Ventilateur 12 V Diamètre 120 mm (ou ) monté sur roulement à billes avec régulateur de vitesse 700/2400 tpm, ici Boogie Bug BBFan 120LED, coût : 15,10 €, source : mon assembleur PC, à trouver chez Conrad également)

1 grille de protection pour le ventilateur (si pas fournie avec ce dernier)

1 transformateur 12 V (coût = récupération)

1 interrupteur (coût = récupération)

Plexiglas 4 mm : 16 dm² net (il peut s’agir de n’importe quel matériaux en plaque ayant une surface lisse, qui soit rigide, découpable et pouvant être aisément assemblé) (coût = récupération)

Cornière en aluminium 10x10 mm longueur 100 cm - Source : Magasin de bricolage

Fil de câblage électrique basse tension pour PC (rouge, noir et jaune pour ne pas shunter les phases par mégarde) (coût = récupération)

4 boulons 3 x 10 mm avec écrou auto-bloquant - Source : Magasin de bricolage

Colle pour plexiglas Araldit cristal - Source : Magasin de bricolage

un blister de petits tubes thermo-rétractables pour fils électriques - Source : Magasin de bricolage

Outils nécessaires



+ fer à souder, soudure à l'étain, pâte à souder



Ensemble de refroidissement monté :





Préparation

Support en plexiglas :

1. Découper la face avant (150 x 200 mm)

2. Au centre découper un cercle de rayon 60 mm

3. Positionner le ventilateur, marquer les trous de fixation, forer au diamètre des trous du ventilateur, vérifier l’alignement des trous en faisant une première fixation lâche avec les vis fournies avec le ventilateur

4. Forer le trou de passage de l’axe du variateur

5. Découper 2 rectangles de 150 x 100 mm qui formeront les parties supérieure et inférieure du support

6. Sur la plaque, qui deviendra de ce fait supérieure, forer le trou pour la fixation de l’interrupteur, vérifier et mesurer préalablement la distance par rapport au bord de la plaque (elle ne doit pas être inférieure à l’épaisseur du ventilateur + 4 mm)

7. Découper un rectangle de 200 x 45 mm qui servira d’entretoise pour rigidifier l’arrière du support entre les plaques supérieure et inférieure (et partagera le flux d’air en deux)

8. Découper la plaque arrière 208 x 500 mm

9. Découper la cornière en aluminium : 2 x 150 mm et 4 x 72,5 mm

Ventilateur

Pour l’installation de l’interrupteur :

1. à quelques centimètres de la broche d’alimentation, entailler précautionneusement la gaine et mettre le fil rouge à jour sur environ 2 à 3 cm

2. scinder le fil rouge au milieu et dénuder les deux brins sur 3 mm et déposer un peu de soudure à l’étain sur chaque extrémité avec le fer à souder

3. enfiler sur la gaine du fil principal (faisceau) environ trois centimètres de gaine thermo-rétractable à gauche de la coupure et une identique à droite.

4. Enfiler 1 cm de gaine thermo-rétractable sur chaque bout du fil rouge

5. Souder les fils de l’interrupteur

6. Placer les gaines thermo-rétractables sur les soudures et les chauffer

7. Tasser le fil rouge contre le faisceau principal, amener un bout de gaine thermo-rétractable le plus possible au dessus du fil rouge et chauffer (attention aux doigts)

8. Faire de même de l’autre coté en essayant de faire passer l’extrémité de la gaine thermo-rétractable au-dessus de l’autre et chauffer

Pour l’alimentation :

Si la broche d’alimentation du ventilateur n’est pas compatible avec celle du transformateur, il faut remplacer la partie mâle ou femelle en faisant bien attention de respecter les polarités. Ca se trouve dans un vieil ordinateur, ou chez son assembleur préféré, in fine chez Conrad sur le net.

Monter le ventilateur sur la plaque avant, mettre l’interrupteur sur OFF, mettre le variateur au minimum et brancher le ventilateur sur le transfo. Mettre ce dernier dans la prise et essayer.

Démonter le ventilateur ainsi que le variateur et l'interrupteur.

Assemblage du support :

1. Sur la plaque avant coller du coté intérieur les deux cornières de 150 mm en prenant soin d’aligner les bords des cornières avec ceux, inférieur et supérieur, de la plaque

2. Maintenir avec des pinces à ressort ou des serre-joints

3. Lorsque les cornière tiennent fermement (le temps varie selon la colle, mieux vaut laisser quelques heures) coller la plaque supérieure (avec le trou pour l’interrupteur) en alignant le bord avec la face extérieure de la plaque avant

4. Faire de même avec la plaque inférieure

5. Lorsque la prise est sûre, marquer le milieu du bord arrière des plaques, inférieure et supérieure, et coller l’entretoise de 200 x 45 mm en la centrant à l’équerre sur ces marques ; le bord arrière de l’entretoise affleure les bords du support

6. Coller les 4 morceaux de cornières de 72,5 mm de part et d’autre de l’entretoise, en haut et en bas ; la partie libre de chaque cornière affleure le bord des plaques et servira à fixer la plaque arrière

7. La plaque arrière n’est pas collée, mais est fixée sur les cornières par 4 boulons de 3 x 10 mm, présenter la plaque à la bonne place et la maintenir avec des pinces--étaux ou des serre-joints, marquer et percer 4 trous de 3 mm. Pour plus de certitude fixer les boulons au fur et à mesure du perçage

8. Le support est terminé, le ventilateur avec grille, variateur et interrupteur peut être monté définitivement

NB Le sens dans lequel le ventilateur va pulser l’air ne doit pas jouer un grand rôle. Je pense que l’efficacité est meilleure lorsque l’air aspiré passe sur les parois arrières des bocaux, et est pulsé vers l’avant, mais je ne peux pas l’affirmer.

Pour scier le plexiglas : scie à petites dents et faible vitesse de rotation et d'avancement

Pour coller le plexiglas : toujours bien nettoyer à l’alcool au préalable et attendre au minimum le temps indiqué sur l’emballage de la colle. Manipulable ne veut pas dire que vous pouvez travailler l'assemblage avant séchage complet !

Recommandations :

Ne travaillez jamais sur des appareils électriques lorsqu'ils sont raccordés au secteur, surtout en milieu humide.

La température de fusion de l’étain pour soudure est de 190°C à 238°C selon le pourcentage d’étain contenu dans l’alliage … c’est chaud !

Respectez toujours les consignes de sécurités des fabricants des matériels et des outils que vous utilisez.