Радиатор для элемента пельтье

Этот материал написан посетителем сайта, и за него начислено вознаграждение.

Радиатор для элемента пельтье

Вот и наступило лето, солнце и жара, обитателям квартир вообще можно посочувствовать порой, и тут я начал думать над кондиционером, но заводские варианты меня не устраивают стоимостью, тем более в моих условиях они редко когда нужны.

Радиатор для элемента пельтье

анонсы и реклама

4 вида RTX 3050 за 30 тр — смотри

RTX 3060 Ti от 50 тр

Пиши на наш сайт и зарабатывай

6800XT — цена упала почти ВДВОЕ

RTX 3080 Gigabyte дешевле 100 тр

Почти в два раза упала цена 3090 — cмотри

3070Ti MSI подешевела на порядок

RTX 3080 — 90 тр в Регарде

-120000р на RTX 3090 в Ситилинке

3080 Ti Gigabyte Gaming за 97тр

3060 Ti Gigabyte Gaming за 50тр

3090 !! Ti за 160тр в XPERT.RU

RTX Ti 3070 за 68тр Gigabyte Gaming

Конечно же я достал завалявшийся элемент TEC-12706 который когда-то давно был заказан на Aliexpress, его размеры 40x40x4 мм., работает от 12в, по идее мощность должна быть на уровне 55Вт.

Радиатор для элемента пельтье Радиатор для элемента пельтье Радиатор для элемента пельтье

Хотя мощность элемента довольно скромная, но думаю и от этого будет польза если грамотно реализовать.

Радиатор для элемента пельтье Радиатор для элемента пельтье Радиатор для элемента пельтье

Радиатор для элемента пельтье

И чтобы элемент чувствовал себя комфортно с любыми радиаторами на борту я изготовил две пластины из ржавого куска железа, все равно кусок железа валялся без дела, так хоть на пластины полезные распилил.

Радиатор для элемента пельтье

Дальше время термопасты и туалетной бумаги, куда без неё…

Из этого всего нужно собрать бутерброд, да чтобы пожирнее был, но не слишком жирный.

Хорошо бы просверлить отверстия под болты и нарезать резьбу метчиком, но я не хотел себе усложнять работу, потому обойдусь без болтов.

Немного термо клея в бутерброд:

Выглядит неплохо, холодную сторону я специально обвел белым корректором чтобы не потерять её.

Немного термопасты для жирка:

Приправляем нейлоновой стяжкой все это дело.

Мне показалось что одна стяжка будет недостаточно надежно держать радиаторы вместе, потому добавил еще несколько стяжек, чтобы наверняка.

Чтобы полноценно включить элемент Пельтье обычного блока питания на 2-5 Ампер будет недостаточно, потому я достал Aerocool ECO 600W, он точно выдержит нагрузку, но за провода я не уверен.

Перед стартом я сделал замеры температур, 28 градусов на трубках радиатора горячей стороны и 30 градусов на трубках радиатора холодной стороны.

Спустя минуту образовалась разница температур, радиатор горячей стороны нагрелся, а радиатор холодной стороны охладился, то что нужно.

  • Логично было предположить что я установлю второй вентилятор на горячую сторону и выброшу её через форточку на улицу, но у меня появилась идея получше.
  • Эти фото говорят сами за себя:

Буль-буль-буль, если радиатор помимо алюминия и меди содержит железные элементы, то не советую подобное повторять, но у меня только алюминий и медь потому нет проблем:

Вода из-под крана, градусов ~15, радиатор ~30 градусов.

Спустя полторы минуты работы радиатор уверенно охладился до 25 градусов, но в комнате естественно еще не изменилась температура, оно и не удивительно учитывая мощность используемого элемента.

Система получилась умеренно тихой и не напрягает шуршанием воздуха, да и переключить на 5в вентилятор не составляет никакого труда, а вот заводские провода Aerocool меня уже напрягают, ибо лишний нагрев помещения от провода происходит.

Чтобы не останавливать собранный на скорую руку кондиционер я соединил две периферийные ветки блока питания, два провода лучше одного как не крути.

Спустя час работы в помещении стало ощутимо прохладнее и комфортнее, но вода ожидаемо нагрелась, нужно больше воды наливать.

В завершение я обмотал бутылку утеплителем и скотчем сделав отметку уровня воды.

Утеплитель нужен не только для предотвращения конденсата на бутылке, но и позволит сильнее нагревать воду изолируя её от помещения, тем самым в один и тот же объем воды можно загнать больше энергии из помещения.

А чтобы влага из бутылки не испарялась прямо в помещение я слепил небольшую юбку из картона, хорошо бы сделать это дело герметичным, но это усложнит конструкцию.

А что до нагретой воды, её можно использовать повторно поливая растения, растения скажут спасибо.

В итоге получился вполне рабочий кондиционер из подручных вещей в моем случае, этот малыш меня точно будет выручать в предстоящие летние дни, а когда жара закончится я спокойно разберу его и можно будет применить башни для охлаждения ПК…

  1. Производительность одного элемента Пельтье конечно оставляет желать лучшего, но это все равно гораздо лучше, чем сидеть в поту от жары, тем более сомневаюсь что владельцы серьезных кондиционеров постоянно их держат включенными на полную мощность.
  2. А если пойти дальше можно этот кондиционер связать с солнечной панелью достаточно мощной, таким образом он автоматически будет работать при лучах палящего солнца не затрачивая электроэнергию из розетки, при этом встроить его в форточку, чтобы избавиться от ёмкости с водой и забот по её замене.
  3. На этом все, благодарю за внимание, больше интересных статей в блоге Hard-Workshop.

Этот материал написан посетителем сайта, и за него начислено вознаграждение.

Что такое элемент Пельтье и как его сделать своими руками?

Холодильное оборудование настолько прочно вошло в нашу жизнь, что даже трудно представить, как можно было без него обходиться. Но классические конструкции на хладагентах не подходят для мобильного использования, например, в качестве походной сумки-холодильника.

Радиатор для элемента пельтьеСумка-холодильник на элементах Пельтье, нет компрессора, не нуждается во фреоне или других хладагентах

Для этой цели используются установки, в которых принцип работы построен на эффекте Пельтье. Кратко расскажем об этом явлении.

Что это такое?

Под данным термином подразумевают термоэлектрическое явление, открытое в 1834 году французским естествоиспытателем Жаном-Шарлем Пельтье. Суть эффекта заключается в выделении или поглощении тепла в зоне, где контактируют разнородные проводники, по которым проходит электрический ток.

В соответствии с классической теорией существует следующее объяснение явления: электрический ток переносит между металлами электроны, которые могут ускорять или замедлять свое движение, в зависимости от контактной разности потенциалов в проводниках, сделанных из различных материалов. Соответственно, при увеличении кинетической энергии, происходит ее превращение в тепловую.

На втором проводнике наблюдается обратный процесс, требующий пополнения энергии, в соответствии с фундаментальным законом физики. Это происходит за счет теплового колебания, что вызывает охлаждение металла, из которого изготовлен второй проводник.

Современные технологии позволяют изготовить полупроводниковые элементы-модули с максимальным термоэлектрическим эффектом. Имеет смысл кратко рассказать об их конструкции.

Читайте также:  Технология кислородной резки металла

Устройство и принцип работы

Современные модули представляет собой конструкцию, состоящую из двух пластин-изоляторов (как правило, керамических), с расположенными между ними последовательно соединенными термопарами. С упрощенной схемой такого элемента можно ознакомиться на представленном ниже рисунке.

Радиатор для элемента пельтьеУстройство модульного элемента Пельтье

Обозначения:

  • А – контакты для подключения к источнику питания;
  • B – горячая поверхность элемента;
  • С – холодная сторона;
  • D – медные проводники;
  • E – полупроводник на основе р-перехода;
  • F – полупроводник n-типа.

Конструкция выполнена таким образом, что каждая из сторон модуля контактирует либо p-n, либо n-p переходами (в зависимости от полярности). Контакты p-n нагреваются, n-p – охлаждаются (см. рис.3).

Соответственно, возникает разность температур (DT) на сторонах элемента. Для наблюдателя этот эффект будет выглядеть, как перенос тепловой энергии между сторонами модуля.

Примечательно, что изменение полярности питания приводит к смене горячей и холодной поверхности.

Радиатор для элемента пельтьеРис. 3. А – горячая сторона термоэлемента, В – холодная

Технические характеристики

Характеристики термоэлектрических модулей описываются следующими параметрами:

  • холодопроизводительностью (Qmax), эта характеристика определяется на основе максимально допустимого тока и разности температуры между сторонами модуля, измеряется в Ваттах;
  • максимальным температурным перепадом между сторонами элемента (DTmax), параметр приводится для идеальных условий, единица измерения – градусы;
  • допустимая сила тока, необходимая для обеспечения максимального температурного перепада – Imax;
  • максимальным напряжением Umax, необходимым для тока Imax, чтобы достигнуть пиковой разницы DTmax;
  • внутренним сопротивлением модуля – Resistance, указывается в Омах;
  • коэффициентом эффективности – СОР (аббревиатура от английского – coefficient of performance), по сути это КПД устройства, показывающее отношение охлаждающей к потребляемой мощности. У недорогих элементов этот параметр находится в пределах 0,3-0,35, у более дорогих моделей приближается к 0,5.

Маркировка

Рассмотрим, как расшифровывается типовая маркировка модулей на примере рисунка 4.

Радиатор для элемента пельтьеРис 4. Модуль Пельтье с маркировкой ТЕС1-12706

Маркировка разбивается на три значащих группы:

  1. Обозначение элемента. Две первые литеры всегда неизменны (ТЕ), говорят о том, что это термоэлемент. Следующая указывает размер, могут быть литеры «С» (стандартный) и «S» (малый). Последняя цифра указывает, сколько слоев (каскадов) в элементе.
  2. Количество термопар в модуле, изображенном на фото их 127.
  3. Величина номинального тока в Амперах, у нас – 6 А.

Таким же образом читается маркировка и других моделей серии ТЕС1, например: 12703, 12705, 12710 и т.д.

Применение

Несмотря на довольно низкий КПД, термоэлектрические элементы нашли широкое применение в измерительной, вычислительной, а также бытовой технике. Модули являются важным рабочим элементом следующих устройств:

  • мобильных холодильных установок;
  • небольших генераторов для выработки электричества;
  • систем охлаждения в персональных компьютерах;
  • кулеры для охлаждения и нагрева воды;
  • осушители воздуха и т.д.

Приведем детальные примеры использования термоэлектрических модулей.

Холодильник на элементах Пельтье

Термоэлектрические холодильные установки значительно уступают по производительности компрессорным и абсорбционным аналогам. Но они имеют весомые достоинства, что делает целесообразным их использование при определенных условиях. К таким преимуществам можно отнести:

  • простота конструкции;
  • устойчивость к вибрации;
  • отсутствие движущихся элементов (за исключением вентилятора, обдувающего радиатор);
  • низкий уровень шума;
  • небольшие габариты;
  • возможность работы в любом положении;
  • длительный срок службы;
  • небольшое потребление энергии.

Такие характеристики идеально подходят для мобильных установок.

Радиатор для элемента пельтьеТермоэлектрический автохолодильник установленный в салоне автомобиля

Элемент Пельтье как генератор электроэнергии

Термоэлектрические модули могут работать в качестве генераторов электроэнергии, если одну из их сторон подвергнуть принудительному нагреву.

Чем больше разница температур между сторонами, тем выше сила тока, вырабатываемая источником.

К сожалению, максимальная температура для термогенератора ограничена, она не может быть выше точки плавления припоя, используемого в модуле. Нарушение этого условия приведет к выходу элемента из строя.

Для серийного производства термогенераторов используют специальные модули с тугоплавким припоем, их можно нагревать до температуры 300°С. В обычных элементах, например, ТЕС1 12715, ограничение – 150 градусов.

Поскольку КПД таких устройств невысокий, их применяют только в тех случаях, когда нет возможности использовать более эффективный источник электрической энергии.

Тем не менее,  термогенераторы на 5-10 Вт пользуются спросом у туристов, геологов и жителей отдаленных районов.

Большие и мощные стационарные установки, работающие от высокотемпературного топлива, используют для питания приборов газораспределительных узлов, аппаратуры метеорологических станций и т.д.

Радиатор для элемента пельтьеТермоэлектрический генератор B25-12 (М) на 12 вольт, мощностью 25 ватт

Для охлаждения процессора

Относительно недавно данные модули стали использовать в системах охлаждения CPU персональных компьютеров.

Учитывая низкую эффективность термоэлементов, польза от таких конструкций довольно сомнительна.

Например, чтобы охладить источник тепла мощностью 100-170 Вт (соответствует большинству современных моделей CPU), потребуется потратить 400-680 Вт, что требует установки мощного блока питания.

Второй подводный камень – незагруженный процессор будет меньше выделять тепловой энергии, и модуль может охладить его меньше точки росы. В результате начнет образовываться конденсат, что, гарантировано, выведет электронику из строя.

Тем, кто решиться создать такую систему самостоятельно, потребуется провести серию расчетов по подбору мощности модуля под определенную модель процессора.

Исходя из выше сказанного, использовать данные модули в качестве системы охлаждения CPU не рентабельно, помимо этого они могут стать причиной выхода компьютерной техники из строя.

Совсем иначе обстоит дело с гибридными устройствами, где термомодули используются совместно с водяным или воздушным охлаждением.

Радиатор для элемента пельтьеТермоэлектрический кулер Армада

Гибридные системы охлаждения доказали свою эффективность, но высокая стоимость ограничивает круг их почитателей.

Кондиционер на элементах Пельтье

Теоретически такое устройство конструктивно будет значительно проще классических систем климат-контроля, но все упирается в низкую производительность.

Одно дело – охладить небольшой объем холодильной камеры, другое – помещение или салон автомобиля.

Кондиционеры на термоэлектрических модулях будут больше (в 3-4 раза) потреблять электроэнергии, чем оборудование, работающее на хладагенте.

Что касается использования в качестве автомобильной системы климат-контроля, то для работы такого устройства мощности штатного генератора будет недостаточно. Замена его на более производительное оборудование приведет к существенному расходу топлива, что не рентабельно.

В тематических форумах периодически возникают дискуссии на эту тему и рассматриваются различные самодельные конструкции, но полноценного рабочего прототипа пока не создано (не считая кондиционера для хомячка). Вполне возможно, ситуация измениться, когда появятся в широком доступе модули с более приемлемым КПД.

Для охлаждения воды

Термоэлектрический элемент часто используют как охладитель для кулеров воды. Конструкция включает в себя: охлаждающий модуль, контролер, управляемый термостатом и обогреватель. Такая реализация значительно проще и дешевле компрессорной схемы, помимо этого, она надежней и проще в эксплуатации. Но есть и определенные недостатки:

  • вода не охлаждается ниже 10-12°С;
  • на охлаждение требуется дольше времени, чем компрессорному аналогу, следовательно, такой кулер не подойдет для офиса с большим количеством работников;
  • устройство чувствительно к внешней температуре, в теплом помещении вода не будет охлаждаться до минимальной температуры;
  • не рекомендуется установка в запыленных комнатах, поскольку может забиться вентилятор и охлаждающий модуль выйдет из строя.
Читайте также:  Какие бывают линейки названия

Радиатор для элемента пельтьеНастольный кулер для воды с использованием элемента Пельтье

Осушитель воздуха на элементах Пельтье

В отличие от кондиционера, реализация осушителя воздуха на термоэлектрических элементах вполне возможна. Конструкция получается довольно простой и недорогой. Охлаждающий модуль понижает температуру радиатора ниже точки росы, в результате на нем оседает влага, содержащаяся в воздухе, проходящем через устройство. Осевшая вода отводится в специальный накопитель.

Радиатор для элемента пельтьеПростой и недорогой китайский осушитель воздуха на элементах Пельтье

Несмотря на низкий КПД, в данном случае эффективность устройства вполне удовлетворительная.

Как подключить?

С подключением модуля проблем не возникнет, на провода выходов необходимо подать постоянное напряжение, его величина указанна в даташит элемента. Красный провод необходимо подключить к плюсу, черный – к минусу. Внимание! Смена полярности меняет местами охлаждаемую и нагреваемую поверхности.

Как проверить элемент Пельтье на работоспособность?

Самый простой и надежный способ – тактильный. Необходимо подключить модуль к соответствующему источнику напряжения и дотронуться до его разных сторон. У работоспособного элемента одна из них будет теплее, другая – холоднее.

Если подходящего источника под рукой нет, потребуется мультиметр и зажигалка. Процесс проверки довольно прост:

  1. подключаем щупы к выводам модуля;
  2. подносим зажженную зажигалку к одной из сторон;
  3. наблюдаем за показаниями прибора.

В рабочем модуле при нагреве одной из сторон генерируется электрический ток, что отобразится на табло прибора.

Как сделать элемент Пельтье своими руками?

Сделать самодельный модуль в домашних условиях практически невозможно, тем более в этом нет смысла, учитывая их относительно невысокую стоимость (порядка $4-$10). Но можно собрать устройство, которое будет полезным в походе, например, термоэлектрический генератор.

Радиатор для элемента пельтьеСхема подключения самодельного термогенератора

Для стабилизации напряжения необходимо собрать простой преобразователь на микросхеме ИМС L6920.

Принципиальная схема преобразователя напряжения

На вход такого преобразователя подается напряжение в диапазоне 0,8-5,5 В, на выходе он будет выдавать стабильные 5 В, что вполне достаточно для подзарядки большинства мобильных устройств.

Если используется обычный элемент Пельтье, необходимо ограничить рабочий диапазон температуры нагреваемой стороны 150 °С. Чтобы не утруждать себя отслеживанием, в качестве источника тепла лучше использовать котелок с кипящей водой.

В этом случае элемент гарантировано не нагреется выше температуры 100 °С.

И еще немного про элементы пельтье

Решил тут себе замутить холодильничек. В автомобиль что бы можно было поставить, да на работу взять. Можно конешно и купить, но это не интересно же. К тому же с давних времен валялись у меня элементы Пельтье.

И вот читаешь интернет, и все пишут, что разница в 30'С относительно комнатной это недостижимый результат. Поэтому я прям начал задумываться о двухступенчатых системах. И начал эксперименты. Главная задача — отвести тепло от горячей стороны элемента.

И я думал, что лучше кулера на тепловых трубках и быть ничего не может. И собрал следующий стенд:

Радиатор для элемента пельтье

Кулер неплох, три тепловых трубки, должен отводить 150 ватт тепла. Для китайского элемента tec1-12715 вроде как в самый раз. Но в комнате +25, а на радиаторе всего +12.

Радиатор для элемента пельтье

Поэтому эксперимент был продолжен, и я решил попробовать водянку. В интернетах пишут о её неэффективности, что мол лучше тепловых трубок ничего ещё не придумано. Но практика — критерий истины, подумал я и из подручных материалов собрал стенд №2. В него вошли: — радиатор от печки автомобиля Газель;- насос от аквариума;- блок с двумя элементами TEC1-12715;- ПВХ трубки;- термометр;

— вентилятор 220 В, никто не мешает использовать кулеры от компа.

Радиатор для элемента пельтье

Собираем всё это дело, заливаем воду, в комнате +24 'С.

Радиатор для элемента пельтье

И меньше чем за минуту температура проседает сперва до — 15'С, потом подрастает, так как вода в системе подогревается, и всё это стабилизируется на -10'С.

Радиатор для элемента пельтье

Что сказать, такого я не ожидал. Дешёвый китайский водоблок играючи отводит ~300 Вт тепла.

Радиатор для элемента пельтье

В этих наших интернетах умно рассуждают про водоблоки с микронасечками, дабы увеличить площадь теплоотдачи, взвешивают водоблок, что бы выяснить количество меди, а тут какой то люминиевый водоблок так себя показывает. Я потрясён, дамы и господа, я потрясён. Уже клею коробку из пенополистирола экструдированного, и скоро у меня будет портативный холодос. Ура.

Отредактировал DedaVova 1 год назад Похожие посты закончились. Возможно, вас заинтересуют другие посты по тегам:

Элементы Пельтье — охлаждение и нагрев

Стандартные термоэлектрические модули имеют взаимообратный принцип действия. В этой статье мы расскажем о применении модулей Пельтье-Зеебека в теплообменных устройствах и приведём пример сборки кулера для воды и базовой охлаждающей системы для воздуха с возможностью обратного запуска (нагрева).

Радиатор для элемента пельтье

Принцип действия термоэлектрических модулей (ТЭМ), используемых для охлаждения, основан на эффекте Зеебека — обратном процессе относительно эффекта Пельтье. Основной элемент — всё тот же ТЭМ, описанный в первой части.

При подаче постоянного тока на поле термопар наблюдается разность температур на плоскостях керамической пластины.

Это факт, основанный на термодинамическом процессе, который мы описывать не будем (чтобы не утомлять научными выкладками), но покажем, как применить его в быту.

Примечание. Для постройки агрегатов, инструкции к которым приведены ниже, понадобятся базовые практические навыки сборки электрических цепей. Приведённые модели узлов являются примерными и могут быть заменены на аналогичные (или более/менее мощные) по усмотрению мастера.

Как самостоятельно изготовить кулер для охлаждения воды

Догадливый читатель уже понял, что «чудо-ковшик» из первой части можно использовать для охлаждения жидкости, если запустить его «в обратную сторону», подключив постоянный ток.

ТЭМ применены в каждом кулере для воды. Аналог этого заводского прибора вполне можно построить своими руками, при этом работать он будет не хуже. Мы опишем сам принцип работы и схему сборки.

Компоновку и варианты исполнения можно подобрать, исходя из собственных потребностей. Например, сделать его переносным или стационарным, интегрированным в кухонную мебель или систему подготовки питьевой воды.

Последний вариант оптимален, поскольку охлаждение в системе будет управляемым (по факту подачи питания).

Для этого нам понадобится:

  1. Прямоугольная плоская герметичная ёмкость из нержавейки с размерами 100х100х30 (фляга-теплообменник) с резьбовыми выходами на ½ дюйма по коротким сторонам. Это единственный элемент, изготовление которого лучше заказать мастеру на заводе.
  2. Подводка питьевой воды с фитингом на ½ дюйма (из ёмкости или водопровода).
  3. Блок питания на 10–12 вольт с регулировкой силы тока.
  4. Термоэлектрические модули TEC1–12705 (40×40) — 2 шт.
  5. Провода сечением 0,2 мм.
  6. Термоклей или термопаста.
  7. Ключ на 2 канала (тумблер, кнопка).
  8. Кран, паяльник, припой.
Читайте также:  Как сделать искусственный гранит

Радиатор для элемента пельтье

При помощи термоклея фиксируем ТЭМ на флягу. Соединяем провода по соответствующим группам (плюс и минус). Определяем удобное место расположения ключа, учитывая возможность замены при ремонте и доступность при использовании. Включаем его в схему. Присоединяем провода к блоку питания. Проводим испытания цепи.

Внимание! При испытаниях ограничьтесь наблюдением самого факта правильной работы, но не пытайтесь дать максимальную нагрузку насухую — это может привести к выходу из строя ТЭМ (ремонту не подлежит).

Затем соединяем входной фитинг фляги-теплообменника с каналом подачи воды, а выходной — с подводкой (гибкой или жёсткой) к крану.

Заполняем систему водой и выставляем оптимальную силу тока при нужном напоре струи. Оптимальный напор — чуть сильнее самотёка. Для забора прохладной питьевой воды этого будет вполне достаточно. Остальные нюансы — крепёж, длина проводов, расположение — сугубо индивидуальны в каждом отдельном случае.

Данную базовую систему можно развивать и совершенствовать.

Например, установить термостат в теплообменнике и включить его в цепь вместо ключа (тумблера) — подойдёт там, где постоянно нужна вода определённой температуры.

Флягу-теплообменник можно выполнить из серебра для дополнительной ионизации воды. Включив в систему повышающий преобразователь постоянного напряжения ЕК-1674, можно сократить расход электроэнергии до минимума.

Расчёт затрат на построение кулера:

Наименование Ед. изм. Кол-во Цена ед./руб. Ст-ть, руб.
Теплообменник из нержавейки (с работой) шт. 1 1000 1000
ТЭМ TEC1-12705 (40×40), 53 ватт шт. 2 300 600
Блок питания шт. 1 300 300
Ключ шт. 1 50 50
Провода 0,2 мм м 5 6 30
Термоклей (термопаста) Radial 2 мл шт. 1 150 150
Трубы, фитинги, подводки 300 300
Итого 2430

В этой системе не задействован ребристый радиатор, т. к. поставленная цель — охлаждение (но не заморозка) небольшого объёма воды (300 мл) — достигается и без него.

Как изготовить мини-холодильник, чиллер или кондиционер на теплоэлектрических модулях своими силами

Более сложная задача — охлаждение воздуха. Если в случае с водой эффективность работы кулера гарантирована разницей плотности сред (вода — воздух), то в случае с однородной средой (воздух — воздух) дело обстоит сложнее.

Основная трудность — отвод температуры с горячей стороны поверхности ТЭМ. Точнее — синхронный отвод температуры с обеих поверхностей.

Если просто запустить элемент Пельтье-Зеебека, нагретый и охлаждённый воздух смешаются, и температура выровняется.

В замкнутых пространствах малого объёма (до 0,7 м3) вполне применима система охлаждения на основе ТЭМ с двусторонним воздушным отводом.

Это позволяет построить новый охлаждающий бокс или дать вторую жизнь старому холодильнику (морозильной камере).

Для этого придётся немного усложнить систему, включив в неё пару отводящих вентиляторов обоюдной мощности, реле температуры, ребристый радиатор и использовать более производительные теплоэлектрические модули.

Радиатор для элемента пельтье

Нам понадобится (для одной базовой точки охлаждения):

  1. ТЭМ ТЕС1–12712 (40Х40), 106 ватт — 1 шт.
  2. Вентилятор RQA 12025HSL 110VAC (или мощнее) — 2 шт.
  3. Радиатор HS 036–100 (100x85x25 мм).
  4. Термостат ТАМ-133–1м (реле температуры с датчиком).
  5. Блок питания постоянного тока 12 вольт, 6 ампер (с регулировкой).
  6. Лист дюралюминия.
  7. Провода, термопаста, крепёж

В готовом боксе, в верхней части охлаждаемой зоны, делаем прямоугольное окно размерами 100х100 мм. Вырезаем две пластины дюралюминия размерами 130х130 мм и 180х180 мм. Закрепляем вентилятор по центру меньшей пластины таки образом, чтобы оставался продух 1 см. Устанавливаем реле температуры внутри бокса.

Монтируем меньшую из пластин изнутри бокса (вентилятором внутрь бокса) на шурупы или клёпки через герметик. Наклеиваем ТЭМы на смонтированную пластину и выводим провода. Вырезаем и выгибаем большую пластину так, чтобы она входила в монтажное отверстие, но при этом оставались бортики для фиксации к стенке бокса снаружи. Закрепляем на неё радиатор и второй вентилятор.

Обильно смазываем термопастой ТЭМы и монтируем пластину к стенке бокса через герметик.

Внимание! Обязательно должен быть максимальный контакт площади ТЭМ и пластины!

Собираем электрическую цепь. Рекомендуем включить вентиляторы на постоянную максимальную мощность, а силу тока для ТЭМ — через регулятор. Это обеспечит эффективный съём температуры и перемешивание воздуха при работе в разных режимах (не на полную мощность).

Преимущества данной конструкции:

  • бесшумная по сравнению с компрессорными холодильниками работа;
  • отсутствие механизмов и движущихся частей, силы трения (нечему ломаться);
  • не используются жидкие теплоносители (фреон);
  • общая потребляемая мощность около 200 ватт;
  • можно модернизировать конструкцию, варьировать производительность;
  • доступность и ремонтопригодность отдельных агрегатов.

Недостатки:

  • возможно появление конденсата на пластинах дюралюминия;
  • наружный блок управления;
  • многие факторы и нюансы работы выявляются опытным путём при использовании;
  • малая область применения.

Радиатор для элемента пельтье

Расчёт затрат на построение базовой охлаждающей системы холодильника и кондиционера:

Наименование Ед. изм. Кол-во Цена ед./руб. Ст-ть, руб.
ТЭМ ТЕС1-12712 (40Х40), 106 ватт шт. 1 600 600
Вентилятор RQA 12025HSL 110VAC шт. 2 150 300
Дюралюминий 3 мм шт. 1 300 300
Блок питания постоянного тока шт. 1 300 300
Термостат ТАМ-133-1м шт. 1 250 250
Радиатор HS 036-100 шт. 1 220 220
Провода, термопаста, крепёж, припой 300 300
Итого 2270

В принципе, данная конструкция — готовый встраиваемый кондиционер, который можно установить в кабине автомобиля, трактора, в закрытом вольере или будке охраны. Следует лишь продумать конструктивную защиту от атмосферных осадков.

Запас мощности модуля ТЕС1–12712 довольно велик. Амплитуда температур на сторонах элемента может достигать 50 градусов. При температуре воздуха в помещении +27 °С и применении системы жидкостного охлаждения (радиатор + вентилятор), можно извлечь на выходе впечатляющие минус 25 °С! Это позволяет создавать бескомпрессорные и тихие морозильные камеры даже в домашних условиях.

Где ещё применяют термоэлектрические модули

Эффект Пельтье-Зеебека известен с 1840-х годов. Его активно используют и по сей день, благодаря устойчивости законов физики. Термоэлектрическому модулю всегда найдётся место там, где есть избыточная энергия или нужно быстро и бесшумно совершить теплообмен.

Основное применения теплоэлектрических модулей:

  1. Охлаждение микросхем. Вентиляторы, как основной теплообменник, уходят в прошлое. Им на смену идут компактные, бесшумные и практически вечные ТЭМ.
  2. Машиностроение. Даже самый современный ДВС выделяет отработавшие газы из камеры сгорания. Инженеры используют их высокую температуру для получения дополнительной энергии при помощи элементов Пельтье. Собранная энергия подаётся обратно в системы двигателя, но уже в виде постоянного тока, что позволяет экономить топливо.
  3. Бытовая техника. Всё, что описано выше плюс большинство бытовых приборов, работающих на охлаждение или подогрев (кроме компрессорных холодильников).

Радиатор для элемента пельтье

И маленький секрет напоследок. Наш модуль имеет почти чудесное свойство — обратимость.

Это значит, что при перемене полярности постоянного тока на проводах модуля (с помощью переключателя) горячая и холодная поверхность меняются местами.

Кулер превращается в нагреватель, холодильник в тепловую камеру (инкубатор), а кондиционер — в маломощный тепловентилятор. Для этого не придётся изменять схему устройства. Достаточно просто поменять полярность.

Этот принцип использован в устройстве под названием рекуператор. Он представляет собой бокс, состоящий из двух изолированных камер, которые сообщаются между собой при помощи вентиляторов. При помощи модулей Пельтье холодный воздух с улицы подогревается энергией, извлечённой из нагретого воздуха, который отводится из помещения. Приспособление позволяет экономить на отоплении дома.

© рмнт.ру, Игорь Максимов

10.09.14

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector