Ile watów ogrzeje terrarium: bilans cieplny z szybą, siatką i pokojem 19 °C

Pytanie „ile watów do terrarium” ma odpowiedź liczbową i nie wymaga niczyjej opinii. Straty ciepła przez szybę liczy się z powierzchni, współczynnika przenikania i różnicy temperatur, a straty przez wymianę powietrza z objętości i krotności wymian. Dla terrarium 120 × 60 × 60 cm przy różnicy 10 K wychodzi z tego około 174 W, dla 80 × 40 × 40 cm około 76 W.

Zanim ktoś pobiegnie kupować promiennik 200 W: liczby powyżej to górna granica, czyli moc potrzebna do podniesienia temperatury całego wnętrza. Terrarium z gradientem grzeje się inaczej i zaraz pokażę, dlaczego realne zapotrzebowanie jest niższe.

Wzór, który mieści się w dwóch członach

Bilans składa się z dwóch strumieni. Pierwszy ucieka przez przegrody, drugi razem z powietrzem.

Q [W] = U · A · ΔT + 0,335 · V · n · ΔT

• U — współczynnik przenikania ciepła przegrody w W/(m²·K)
• A — powierzchnia przegrody w m²
• ΔT — różnica temperatur między wnętrzem a pokojem w kelwinach
• V — objętość terrarium w m³
• n — liczba wymian powietrza na godzinę

Człon wentylacyjny wyprowadziłem z dwóch wartości dla powietrza: gęstości 1,2 kg/m³ i ciepła właściwego 1005 J/(kg·K). Iloczyn daje 1206 J na metr sześcienny i kelwin, a po podzieleniu przez 3600 sekund wychodzi 0,335 W na jedną wymianę w ciągu godziny.

Współczynnik U dla pojedynczej szyby 4 mm przyjmuję jako 5,8 W/(m²·K). Podkreślam: przyjmuję. Metodę liczenia U dla przeszkleń opisuje norma EN 673, a wartość dla konkretnej tafli podaje producent szkła. Jeśli twoje terrarium ma szybę 6 mm albo pokrywę z poliwęglanu, podstaw własną liczbę, bo cała reszta rachunku się nie zmienia.

Powierzchnie trzech typowych terrariów

Liczę szkło jako cztery ściany plus dno, a górę jako siatkę, przez którą idzie wymiana powietrza. Dno zwykle stoi na meblu, więc straty przez nie są mniejsze, niż wychodzi z rachunku, i zostawiam to jako zapas bezpieczeństwa.

Terrarium	Szkło	Siatka	Objętość
80 × 40 × 40 cm	1,28 m²	0,32 m²	128 l
100 × 50 × 50 cm	2,00 m²	0,50 m²	250 l
120 × 60 × 60 cm	2,88 m²	0,72 m²	432 l

Tabela mocy: pokój 19 °C i różne różnice temperatur

Wszystkie wartości policzone przy U = 5,8 W/(m²·K) i pięciu wymianach powietrza na godzinę. Kolumna ΔT mówi, o ile stopni całe wnętrze ma być cieplejsze od pokoju; przy pokoju 19 °C różnica 10 K oznacza 29 °C w środku.

ΔT	80 × 40 × 40	100 × 50 × 50	120 × 60 × 60
5 K	38 W	60 W	87 W
8 K	61 W	96 W	139 W
10 K	76 W	120 W	174 W
12 K	92 W	144 W	209 W
15 K	115 W	180 W	261 W

Widać dwie rzeczy. Po pierwsze, moc rośnie liniowo z różnicą temperatur, więc obniżenie nastawy o dwa stopnie oszczędza około jednej piątej mocy. Po drugie, szkło odpowiada za prawie całość strat: przy 120 × 60 × 60 i ΔT = 10 K przez szybę ucieka 167 W, a razem z powietrzem tylko 7 W.

Ile zmienia szyba, a ile wentylacja

Sprawdziłem czułość modelu na dwa założenia, na tym samym terrarium 120 × 60 × 60 przy ΔT = 10 K.

Zmiana założenia	Straty
U = 5,0 (szyba grubsza lub inne szkło)	144 W
U = 5,8 (przyjęte)	167 W
U = 2,8 (szyba zespolona)	81 W
n = 2 wymiany na godzinę	2,9 W
n = 5 wymian (przyjęte)	7,2 W
n = 20 wymian (pokrywa cała z siatki)	28,9 W

Wniosek jest niewygodny dla popularnych porad. Zaklejanie połowy siatki, żeby „trzymać ciepło”, zmienia bilans o kilkanaście watów, a wymiana pokrywy na szczelną potrafi zmienić wilgotność i wymianę gazów o wiele mocniej niż temperaturę. Ciepło ucieka głównie przez szkło, więc to przy szkle leży rezerwa: izolacja tylnej i bocznych ścian od zewnątrz obniża straty proporcjonalnie do zasłoniętej powierzchni.

Dlaczego realnie wystarcza mniej watów

Model zakłada, że całe wnętrze ma być cieplejsze o ΔT. W praktyce robisz coś innego: utrzymujesz punkt grzewczy o wyraźnie wyższej temperaturze i chłodny róg zbliżony do pokoju. Średnia różnica dla całej objętości bywa wtedy dwa, trzy razy mniejsza niż różnica w punkcie grzewczym, a moc potrzebna spada w tej samej proporcji.

Praktyczna kolejność wygląda u mnie tak. Najpierw liczę górną granicę z tabeli, potem dobieram grzejnik o mocy rzędu połowy tej wartości, a na końcu sprawdzam rozkład temperatur siatką punktów, tak jak w karcie o gradiencie. Termostat i tak obetnie nadmiar, o ile jest dobrany do typu grzejnika, co rozpisałem w karcie o termostatach.

Grzejnik dobrany za słabo poznaje się po tym, że pracuje bez przerwy i nie dochodzi do nastawy. Za mocny poznaje się po krótkich, częstych załączeniach i piłokształtnym przebiegu temperatury. Bilans cieplny mówi, w którą stronę szukać.

Ile to kosztuje w miesiącu

Rachunek za prąd wynika z mocy i czasu pracy, a nie z mocy na pudełku. Przy stawce 0,80 zł za kWh, którą przyjmuję jako przykład, wychodzi:

Moc grzejnika	Praca ciągła	Praca 40 % doby
40 W	28,8 kWh, 23 zł	11,5 kWh, 9 zł
60 W	43,2 kWh, 35 zł	17,3 kWh, 14 zł
80 W	57,6 kWh, 46 zł	23,0 kWh, 18 zł
100 W	72,0 kWh, 58 zł	28,8 kWh, 23 zł

Podstaw własną stawkę z rachunku, bo taryfy się różnią, a moja liczba jest tylko przykładem. Udział czasu pracy odczytasz z logu termostatu albo z watomierza gniazdkowego.

Czego ten bilans nie obejmuje

Model nie liczy promieniowania słonecznego wpadającego przez okno, które w lecie potrafi dogrzać terrarium bardziej niż lampa. Nie liczy też ciepła oddawanego przez podłoże do mebla ani wilgoci, a parowanie z misy z wodą zabiera energię, której nie ma w żadnym z dwóch członów wzoru.

Poza zakresem zostaje wszystko, co dotyczy zwierzęcia: temperatury docelowe, długość wygrzewania, reakcja na zmiany. Tym zajmują się inne źródła, nie ta karta.

Na koniec rzecz, o której łatwo zapomnieć przy tabelach: waty nie mówią nic o tym, jaką drogą ciepło dociera do środka. Mata grzeje przez kontakt, lampa promieniowaniem, i ta różnica bywa ważniejsza niż sama moc, co pokazałem w karcie o macie i żarówce.