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[硬件DIY] [轉帖] 小冰箱改冷水机成功!最简单的冷水机diy,草缸..

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    发表于 2017-6-4 19:12:42 | 显示全部楼层 |阅读模式
         终于成功了,有点小激动,赶紧发上来让大家先看看
          初来乍到,新手一个,开缸两个多月,后来才知道夏天是要降温的才能保证水草长的好,搜了一下发现论坛上有很多前辈diy了冷水机,有用压缩机做的,有用半导体做的,有的是利用冰块和风扇等等。琢磨了半天自己也想搞一个,于是就想出了原帖内容。
           我这次用小冰箱改的冷水机几乎完全利用了冰箱的功能,虽然制冷也是利用的压缩机,但是方式有所不同,而且冰箱仍旧保留着冰箱的作用,我取了个名字:储冷式冷水机

           后来百度一下才知道,工业上有种叫冰蓄冷的技术,和我这个差不多一个原理↓
    143927bhahvq410hvs0jq7.jpg



    一、介绍篇

           废话不多说,先来看看成品照及效果图吧:
    144336bn26vcumnsevjlsn.jpg


    143929e7787onh5s5ok8p8.jpg




    144429fenyl5erlexl2jpj.jpg



    ↑如图,一个功率90瓦的小冰箱连接两根水管,一根水管接鱼缸内的水泵,一根水管接出水口,同时冰箱内又有一根电源插头穿出来(冰箱内小水泵),这根插头和水泵插头共同插在温控插座上,冰箱电源独立,正常插插座上。

    以上是整个外观,再看看小冰箱内部

    143927wotrscq9fuc4cvgr.jpg



    144940plbkbf7xbkelhwu4.jpg



    144832o2j22lj77542j9rz.jpg






    ↑小冰箱内部我调整了好几次,最终改成了这个样子:
    左侧是一个透明塑料盒,盒里装有水、盘管和一个小水泵;
    水泵出水口水管延伸到右侧上方水盒;
    右侧冰箱制冷片的上下又分别有两个塑料盒,盒中也盛满了水;
    塑料盒之间都有管子连接;


    整个右侧将用泡沫板包起来密封。↓
    143928xwuwlw0a4lokskwo.jpg



    下面介绍下原理:

    151306n8niii0z9z78zmnh.jpg



    利用夜间和平时降温间隙时间冰箱给两盒水制冷,最终两盒水都会结冰,白天需要降温时鱼缸内水泵抽水经过冰箱内部,水在冰箱内盘管后再回到缸内。同时冰箱内部盘管盒中的小水泵抽取盒内水至冰盒内,形成接近零度的冰水回到原来的盘管盒中,这样盘管盒中就一直有保持在零度的冰水,而利用该不锈钢盘管良好的热传导性能,经过盘管的鱼缸水能被冰水迅速的降温。当鱼缸达到设定的温度后温控插座断电,水泵停止工作,鱼缸停止降温。当温度上升超过设定温度时,温控插座通电,水泵开启,系统再次给鱼缸降温,如此往复。(蓝色箭头为冰箱内水流方向,盘管盒中被加热的水会被小水泵抽到冰盒中去,直接与冰块流在一起,融化冰块变成冰水流回盘管盒中。)所以简单的说就是利用空闲时间先把冷量储存在冰块里,等到想用的时候融化冰块给鱼缸冷水。

       

    不知道这样讲大家看明白没,我用热水器打个比方吧。热水器有好几种:燃气热水器、电热水器,太阳能热水器,空气能热水器等等。这些热水器其实归根结底就分为两类,一类是即开即热型的,一类是储热型的。

    153200s6tncoxk1npocxof.jpg



    153202yhhfhd1ubhdqhodo.jpg



    就像燃气热水器就是即热型的,水龙头一开就开始烧水,关掉就不烧了,而太阳能热水器就是储热型的,利用白天的太阳能慢慢烧热里面的水储存在里面,晚上洗澡时再用热水。


    说回冷水机,原理其实一样的,只不过一个是制热一个是制冷。目前市面上鱼缸冷水机全部都是即冷型的,就是启动时马上开始制冷,而温度到了就不制冷,进入待机状态。而冰箱却不同,如果你在冰冻室放大量的水那它就是一种储冷型的设备,它会让冰箱内存放的东西始终保持在低温低温,利用这个特点我改良了小冰箱,在冰箱内部放一定量的水,冷气储存在水里最终使水结冰,等想用时再通过热传导传给鱼缸。


    但是大家对冰块或许有质疑,一晚上是否能做成两大块冰?

    143928gxgh3xyexmh3gh2g.jpg






    ↑本人坐标上海,纵观往年夏季平均温度,日夜温差都在5-10度上下,最低27度附近。而且这种天气晚上都开着空调,室温更低。这个时候鱼缸是不需要降温的,随室温即可。6.5档(共7档)的制冷水平一晚两块大冰妥妥的(我已经实验过了)。而白天系统降温间隙冰箱也会工作也在制冷。这样就能形成一个循环:晚上制冰--白天用冰。而且冰箱还是冰箱,照样可以存放食物和饮料。

    然后冰箱的特点大家都了解,噪音低,排热小,耗电低。


    好了,说了那么多是骡子是马还得拉出来溜溜,接下来请大家看看实测效果。

    实验一:中号收纳盒,8升的水体,26度室温,水温24度。


    中午12:40启动系统开始降温↓

    143927p8ppmkdljj2mo72l.jpg




    143925mw3sz9dxcpkjiou6.jpg




    143926v0hhfw2jvttwwrmf.jpg




    143926e8867o6nym86ioy6.jpg




    143927prwyqf7vyq3f6vw3.jpg




    143928mz3u1353bettpj5y.jpg




    143927fjtpt5lpw57h5ho7.jpg




    这么高效的制冷水平我自己都感叹,15分钟8升水降了近15度,几乎一分钟下降一度,中间还停了3分钟。

    154531tbz6h7ibbca0696b.jpg




    ↑这时候我心里非常有底了,关机,马上打开冰箱看看冰块融化情况,发现上盒冰块几乎没怎么融化,下盒冰块有部分融化,但是下盒因为实验前根本没全部结成冰,实际融化多少没有测到,但实验至此各位其实也能估摸了,这么说吧,要是把这两块大冰丢缸里,不降几度都难吧。



    先发到这里,楼主工作实在忙不过来,晚上还要带孩子,等下次抽空更新实验二:大号收纳盒,然后还有制作篇。



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     楼主| 发表于 2017-6-4 19:15:25 | 显示全部楼层
    原理很简单,成本也不高,改冰箱改空调弄半导体的大神们我是学不来,就想简单点小弄弄自己做一个,而且希望可以让草友们复制。本人缸是60的,小冰箱功率90w左右,不知道功率够不够,希望有经验的朋友帮忙计算一下是否可行,欢迎吐槽。
    如果可行的我马上开工了

    181914b7wt7wyxp8e8wwbg.jpg



    -------------------------------分割线----------------------------------
    以下为4月17日更新
    首先感谢各位提出许多质疑与建议。我是个喜欢折腾的人,正好想到这么方法,我就想把它实现而已,就这么简单,和买不买冷水机没关系。
    更新一下图片,因为之前的图比例确实相差很大,感觉一看就功率不够带不动的样子。
    142712horobvl8mark7zv4.jpg


    142712zdco0l7x4av496nq.jpg


    这次我做了两个方案,把铜管也换成了不锈钢管、加了风扇,方案一是温控插座控制水泵和风扇,方案二是温控插座控制冰箱和风扇。
    原理都是一样的:
    1.水泵、水管组件:潜水泵出水口连接水管,水管连接冰箱内的不锈钢盘管,盘管再连接水管至出水口,水泵抽取缸水通过管路再回到缸内。
    2.冰箱组件:冰箱将不锈钢盘管制冷,风扇增加热传导效率,冷气传递到盘管内的流动水,再由水带到缸内。
    3.温控插座:温度感应探头放缸内,当温度达到设定温度时插座断电,当超出设定温度时插座通电。
    图片上的东西我都买好了,接下去我要做一个测试,就是测一下这个系统到底能不能给水体降温,不过按照个人经验,给水体降温应该是没问题的,就看这个水体多大了。
    1.不锈钢盘管

    一开始我想用铜管只是因为铜管热传导效率高,而且可以任意弯曲,因为自己是新手从不知道铜长期浸在水里对鱼是有毒的,所以吸取经验更换铜管(可惜我已经买好了)。除了铜以外钛、铝的热传导效率都是仅次于铜的,但是钛管定做价格高、铝管我这里找不到而且貌似难以弯曲,更别说做成水箱什么的了。剩下就是不锈钢的了,不锈钢热传导效率只有铜的1/10,比较担心热交换的问题,但是同样定做不锈钢盘价格很高,高到超过所有设备总和,于是放弃定做。后来我在网上找到了一种叫波纹管的东西,就是家家户户卫生间水管连接水龙头的管子(不是编织软管),304不锈钢,厚度0.25mm(定做的盘管厚度1.5mm),你想买几米就几米,最最关键的是它可以任意弯曲,因为怕热交换效率不高,我买了4米长,而且它表面是波纹状,实际面积更大,看一下图吧。
    143003v74pu9974xppxyzp.jpg



    2.制冷问题
    首先假设我的冰箱功率足够给在夏天室温下的鱼缸降温,假设夏天室温和鱼缸都在28度,冰箱成功降温2度至26度(降1度算失败的吧),那么当夜晚来临,尤其是下半夜室温低于26度时,温控插座断电,冰箱不在给鱼缸降温。换一种说法就是如果白天冰箱成功给鱼缸降温,那么晚上室温下降后按照方案一和方案二,要么水泵停机,要么冰箱停机。那么问题来了
    方案一的问题:

    请先看下面的测试一:我把冰箱冷冻格的小门给拆了,目的是让冷冻格的冷气快速的散发到整个冰箱内。然后冰箱调制最高档(共7档),把盘管装满水放进冰箱,旁边再放一小杯水(水的高度和盘管直行相当),40分钟后发现水杯和盘管都结冰了。如果我调低一档为6档,一晚过后同样结冰。(测试室温20度左右)
    142711bbftt65vd156pvtp.jpg



    所以如果水泵停机一晚过后,管内极有可能结冰,当第二天水泵再次工作时,由于结冰水无法流动,继而无法给鱼缸降温。甚至因为管内压力水管口胀开,水漫金山造成事故。当然我可以选择把冰箱调低档,但是调低档等于降低冰箱制冷能力,降温效果肯定不如高档。也许有人会说会不会正好有一个档位即能白天降温,晚上又不结冰,我想说没有这个平衡点的档位,因为气温每天都在变。
    方案二的问题:热交换是双向的,当冰箱停机一晚后冰箱内的温度肯定趋于室温,第二天冰箱启动后先给它自己内部降温再慢慢给鱼缸降温,这降温效果肯定大打折扣。具体差到什么程度这个问题还有待验证。
    以上是我根据自己的两个方案想到的可能会发生的问题,我也想到了一个办法,但是还没验证,欢迎探讨和补充。

    -------------------------------分割线----------------------------------
    以下为4月24日更新

    正如之前说的先要证明一下冰箱到底能不能给水体降温
    121308eqxqddllndllg7zn.jpg



    我用8升的收纳盒放满水做了一下实验

    121307xkktiw3f3tfafifk.jpg



    实验室温23.8度,自来水21度

    121308a1gn4gee3z1e9vg9.jpg




    两个半小时后降到16.5度

    给水体降温总算是成功的,但是给鱼缸降温还差的远呢。


    这里要说明一下,冰箱内部不止是图片上那么简单,我又在冰箱内部做了个结构(暂且不放冰箱内部的照片,等下一步成功了再给大家看个明白),这个结构不止解决了盘管可能结冰的风险,又提高了冰箱给水体降温的制冷能力,现在大家看到的8升水降到16.5度只是用了1/10的制冷能力,那么如果按照相同环境下相应比例,给80升的水降到16.5度也是可能的,下一步我要解决热交换慢的问题,缩短时间,提高效率,目标是40升水半小时降5度。

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