Elementy Peltiera – ch┼éodzenie i grzanie

Tre┼Ť─ç artyku┼éu



Standardowe modu┼éy termoelektryczne dzia┼éaj─ů na zasadzie odwrotnej. W tym artykule porozmawiamy o zastosowaniu modu┼é├│w Peltiera-Seebecka w wymiennikach ciep┼éa oraz podamy przyk┼éad monta┼╝u ch┼éodnicy wodnej oraz podstawowego uk┼éadu ch┼éodzenia powietrza z mo┼╝liwo┼Ťci─ů restartu (grzanie).

Elementy Peltiera - chłodzenie i grzanie

Zasada dzia┼éania modu┼é├│w termoelektrycznych (TEM), stosowanych do ch┼éodzenia, oparta jest na efekcie Seebecka – procesie odwrotnym do efektu Peltiera. G┼é├│wnym elementem jest ten sam TEM opisany w pierwszej cz─Ö┼Ťci. Gdy do pola termopar przyk┼éadany jest pr─ůd sta┼éy, na p┼éaszczyznach p┼éytki ceramicznej obserwuje si─Ö r├│┼╝nic─Ö temperatur. To fakt oparty na procesie termodynamicznym, kt├│rego nie b─Ödziemy opisywa─ç (┼╝eby nie m─Öczy─ç si─Ö obliczeniami naukowymi), ale poka┼╝emy, jak zastosowa─ç go w ┼╝yciu codziennym..

Uwaga.Aby zbudowa─ç jednostki, kt├│rych instrukcje podano poni┼╝ej, b─Ödziesz potrzebowa─ç podstawowych umiej─Ötno┼Ťci praktycznych w monta┼╝u obwod├│w elektrycznych. Podane modele w─Öz┼é├│w s─ů przybli┼╝one i mo┼╝na je zast─ůpi─ç podobnymi (lub mniej / bardziej wydajnymi) wed┼éug uznania mistrza.

Jak zrobi─ç w┼éasn─ů ch┼éodnic─Ö wody

Wnikliwy czytelnik zrozumia┼é ju┼╝, ┼╝e „cudown─ů kadzi” z pierwszej cz─Ö┼Ťci mo┼╝na u┼╝y─ç do sch┼éodzenia cieczy, je┼Ťli poprowadzi si─Ö j─ů „w przeciwnym kierunku”, pod┼é─ůczaj─ůc pr─ůd sta┼éy.

TEM s─ů u┼╝ywane w ka┼╝dej ch┼éodnicy wody. Ca┼ékiem mo┼╝liwe jest zbudowanie analogu tego fabrycznego urz─ůdzenia w┼éasnymi r─Ökami, podczas gdy nie b─Ödzie ono dzia┼éa─ç gorzej. Opiszemy sam─ů zasad─Ö dzia┼éania i schemat monta┼╝u. Uk┼éad i opcje projektu mo┼╝na wybra─ç na podstawie w┼éasnych potrzeb. Na przyk┼éad uczy┼ä go przeno┼Ťnym lub stacjonarnym, zintegrowanym z meblami kuchennymi lub systemem uzdatniania wody pitnej. Ta ostatnia opcja jest optymalna, poniewa┼╝ ch┼éodzenie w systemie b─Ödzie kontrolowane (przy zasilaniu).

Do tego potrzebujemy:

  1. Prostok─ůtny p┼éaski uszczelniony pojemnik ze stali nierdzewnej o wymiarach 100x100x30 (kolba-wymiennik ciep┼éa) z gwintowanymi wylotami? cali na kr├│tkich bokach. To jedyny element, kt├│rego wykonanie najlepiej zamawia mistrz w fabryce.
  2. Dop┼éyw wody pitnej z za┼éo┼╝on─ů armatur─ů cali (od zbiornika lub ┼║r├│d┼éa wody).
  3. Zasilacz 10-12 V z regulowanym nat─Ö┼╝eniem pr─ůdu.
  4. Modu┼éy termoelektryczne TEC1-12705 (40×40) – 2 szt..
  5. Przekr├│j drutu 0,2 mm.
  6. Klej topliwy lub pasta termiczna.
  7. Klucz do 2 kana┼é├│w (prze┼é─ůcznik, przycisk).
  8. Kran, lutownica, lut.

Elementy Peltiera - chłodzenie i grzanie

U┼╝ywaj─ůc gor─ůcego kleju, zamocuj TEM na kolbie. Pod┼é─ůczamy przewody w odpowiednich grupach (plus i minus). Ustalamy dogodn─ů lokalizacj─Ö klucza, bior─ůc pod uwag─Ö mo┼╝liwo┼Ť─ç wymiany podczas naprawy oraz dost─Öpno┼Ť─ç w trakcie u┼╝ytkowania. Uwzgl─Ödniamy to na schemacie. Pod┼é─ůczamy przewody do zasilania. Przeprowadzamy testy obwod├│w.

Uwaga! Podczas testowania ogranicz si─Ö do obserwacji samego faktu prawid┼éowego dzia┼éania, ale nie pr├│buj podawa─ç maksymalnego obci─ů┼╝enia na sucho – mo┼╝e to doprowadzi─ç do awarii TEM (nie mo┼╝na go naprawi─ç).

Nast─Öpnie pod┼é─ůczamy kr├│ciec wlotowy kolby wymiennika ciep┼éa do kana┼éu doprowadzaj─ůcego wod─Ö, a wylot z w─Ö┼╝em (gi─Ötkim lub sztywnym) do kranu.

System nape┼éniamy wod─ů i ustawiamy optymalne nat─Ö┼╝enie pr─ůdu przy wymaganym ci┼Ťnieniu strumienia. Optymalna g┼éowa jest nieco silniejsza ni┼╝ grawitacja. To wystarczy do spo┼╝ycia ch┼éodnej wody pitnej. Pozosta┼ée niuanse – elementy z┼é─ůczne, d┼éugo┼Ť─ç drutu, lokalizacja – s─ů w ka┼╝dym przypadku ca┼ékowicie indywidualne.

Ten podstawowy system mo┼╝na rozwija─ç i ulepsza─ç. Na przyk┼éad zainstaluj termostat w wymienniku ciep┼éa i w┼é─ůcz go do obwodu zamiast klucza (prze┼é─ůcznik dwustabilny) – jest odpowiedni, gdy stale potrzebna jest woda o okre┼Ťlonej temperaturze. Kolba wymiennika ciep┼éa mo┼╝e by─ç wykonana ze srebra w celu dodatkowej jonizacji wody. W┼é─ůczaj─ůc do systemu przetwornic─Ö podwy┼╝szaj─ůc─ů napi─Öcie sta┼ée EK-1674, mo┼╝na zredukowa─ç zu┼╝ycie energii do minimum.

Obliczanie kosztu budowy chłodnicy:

Imi─ÖJednostka obr├│t silnika.Ilo┼Ť─çCena jednostkowa / rub.St, rub.
Wymiennik ciep┼éa ze stali nierdzewnej (z prac─ů)SZT.110001000
TEM TEC1-12705 (40×40), 53 wat├│wSZT.2300600
ZasilaczSZT.1300300
KluczSZT.15050
Druty 0,2 mmmpi─Ö─ç6trzydzie┼Ťci
Gor─ůcy klej (pasta termiczna) Radial 2 mlSZT.1150150
Rury, kształtki, wykładziny300300
Całkowity2430

Ten system nie wykorzystuje grzejnika ┼╝ebrowego, poniewa┼╝ za┼éo┼╝ony cel – ch┼éodzenie (ale nie zamra┼╝anie) niewielkiej ilo┼Ťci wody (300 ml) – jest osi─ůgany bez niego..

Jak samodzielnie wykonać minilodówkę, chiller lub klimatyzator na modułach termoelektrycznych

Trudniejszym zadaniem jest ch┼éodzenie powietrzem. Je┼╝eli w przypadku wody sprawno┼Ť─ç ch┼éodnicy gwarantuje r├│┼╝nica g─Östo┼Ťci medi├│w (woda – powietrze), to w przypadku o┼Ťrodka jednorodnego (powietrze – powietrze) sytuacja jest bardziej skomplikowana. G┼é├│wn─ů trudno┼Ťci─ů jest usuni─Öcie temperatury z gor─ůcej strony powierzchni TEM. Dok┼éadniej – synchroniczne usuwanie temperatury z obu powierzchni. Je┼Ťli po prostu uruchomisz element Peltiera-Seebecka, ogrzane i sch┼éodzone powietrze zmieszaj─ů si─Ö, a temperatura si─Ö wyr├│wna.

W ciasnych przestrzeniach o ma┼éej obj─Öto┼Ťci (do 0,7 m3) system ch┼éodzenia oparty na TEM z dwustronnym wylotem powietrza jest ca┼ékiem odpowiedni. Dzi─Öki temu mo┼╝esz zbudowa─ç now─ů lod├│wk─Ö lub da─ç drugie ┼╝ycie starej lod├│wce (zamra┼╝arce). Aby to zrobi─ç, b─Ödziesz musia┼é nieco skomplikowa─ç system, w┼é─ůczaj─ůc par─Ö wentylator├│w wyci─ůgowych o wzajemnej mocy, przeka┼║nik temperatury, grzejnik ┼╝ebrowy i zastosowa─ç bardziej wydajne modu┼éy termoelektryczne.

Elementy Peltiera - chłodzenie i grzanie

Potrzebujemy (dla jednego podstawowego punktu chłodzenia):

  1. TEM TES1-12712 (40đą40), 106 wat├│w – 1 sztuka.
  2. Wentylator RQA 12025HSL 110VAC (lub mocniejszy) – 2 szt.
  3. Grzejnik HS 036-100 (100x85x25 mm).
  4. Termostat TAM-133-1m (wy┼é─ůcznik temperatury z czujnikiem).
  5. Zasilacz DC 12 V 6 A (regulowany).
  6. Arkusz duraluminium.
  7. Przewody, pasta termoprzewodz─ůca, elementy z┼é─ůczne

W gotowej skrzyni w g├│rnej cz─Ö┼Ťci strefy ch┼éodniczej wykonujemy prostok─ůtne okno o wymiarach 100×100 mm. Wycinamy dwie p┼éyty duraluminium o wymiarach 130×130 mm i 180×180 mm. Wentylator mocujemy na ┼Ťrodku mniejszej p┼éyty w taki spos├│b, aby nadmuch powietrza pozosta┼é 1 cm.Wewn─ůtrz puszki montujemy wy┼é─ůcznik temperatury. Mniejsz─ů z p┼éyt montujemy od wewn─ůtrz puszki (z wentylatorem wewn─ůtrz puszki) na ┼Ťruby lub nity poprzez uszczelniacz. Przyklejamy TEM na zamontowanej p┼éycie i wyci─ůgamy przewody. Wycinamy i zginamy du┼╝─ů p┼éytk─Ö tak, aby pasowa┼éa do otworu monta┼╝owego, ale jednocze┼Ťnie s─ů boki do mocowania do ┼Ťciany skrzynki od zewn─ůtrz. Do┼é─ůczamy do niego ch┼éodnic─Ö i drugi wentylator. Nasmaruj obficie past─ů termiczn─ů TEM i przymocuj p┼éyt─Ö do ┼Ťciany skrzynki za pomoc─ů szczeliwa.

Uwaga! Musi istnie─ç maksymalny kontakt mi─Ödzy obszarem TEM a p┼éytk─ů!

Zbieramy obw├│d elektryczny. Zalecamy w┼é─ůczanie wentylator├│w ze sta┼é─ů moc─ů maksymaln─ů, a pr─ůd dla TEM przez regulator. Zapewni to skuteczne usuwanie temperatury i mieszanie powietrza podczas pracy w r├│┼╝nych trybach (nie przy pe┼énej wydajno┼Ťci).

Zalety tego projektu:

  • cicha praca w por├│wnaniu z lod├│wkami kompresorowymi;
  • brak mechanizm├│w i cz─Ö┼Ťci ruchomych, si┼éy tarcia (nic do zerwania);
  • p┼éynne no┼Ťniki ciep┼éa (freon) nie s─ů u┼╝ywane;
  • ca┼ékowity pob├│r mocy oko┼éo 200 wat├│w;
  • mo┼╝esz ulepszy─ç projekt, zmieni─ç wydajno┼Ť─ç;
  • dost─Öpno┼Ť─ç i ┼éatwo┼Ť─ç konserwacji poszczeg├│lnych jednostek.

Niedogodno┼Ťci:

  • na p┼éytach duraluminiowych mo┼╝e pojawi─ç si─Ö kondensacja;
  • zewn─Ötrzna jednostka steruj─ůca;
  • wiele czynnik├│w i niuans├│w pracy ujawnia si─Ö empirycznie podczas u┼╝ytkowania;
  • ma┼éy obszar zastosowania.

Elementy Peltiera - chłodzenie i grzanie

Obliczenie kosztu budowy podstawowego układu chłodzenia lodówki i klimatyzatora:

Imi─ÖJednostka obr├│t silnika.Ilo┼Ť─çCena jednostkowa / rub.St, rub.
TEM TES1-12712 (40X40), 106 wat├│wSZT.1600600
Wentylator RQA 12025HSL 110VACSZT.2150300
Duraluminium 3 mmSZT.1300300
zasilaczSZT.1300300
Termostat TAM-133-1mSZT.1250250
Grzejnik HS 036-100SZT.1220220
Przewody, pasta termoprzewodz─ůca, elementy z┼é─ůczne, lutowie300300
Całkowity2270

W zasadzie ten projekt to gotowy wbudowany klimatyzator, kt├│ry mo┼╝na zainstalowa─ç w kabinie samochodu, ci─ůgnika, w zamkni─Ötej wolierze lub w budce ochrony. Wystarczy pomy┼Ťle─ç o konstruktywnej ochronie przed opadami atmosferycznymi.

Rezerwa mocy modu┼éu TEC1-12712 jest do┼Ť─ç du┼╝a. Amplituda temperatury po bokach elementu mo┼╝e si─Öga─ç 50 stopni. Przy temperaturze powietrza w pomieszczeniu wynosz─ůcej +27 ┬░ C i zastosowaniu uk┼éadu ch┼éodzenia ciecz─ů (ch┼éodnica + wentylator) na wylocie mo┼╝na uzyska─ç imponuj─ůcy minus 25 ┬░ C! Pozwala to na tworzenie bez kompresor├│w i cichych zamra┼╝arek nawet w domu.

Gdzie jeszcze s─ů u┼╝ywane modu┼éy termoelektryczne?

Efekt Peltiera-Seebecka jest znany od lat czterdziestych XIX wieku. Jest aktywnie wykorzystywany do dzi┼Ť, dzi─Öki stabilno┼Ťci praw fizyki. Modu┼é termoelektryczny zawsze znajdzie miejsce, w kt├│rym wyst─Öpuje nadmiar energii lub konieczne jest szybkie i ciche przekazanie ciep┼éa.

Główne zastosowania modułów termoelektrycznych:

  1. Ch┼éodzenie mikrouk┼éad├│w. Wentylatory jako g┼é├│wny wymiennik ciep┼éa nale┼╝─ů ju┼╝ do przesz┼éo┼Ťci. Zast─Öpuj─ů je zwarte, ciche i praktycznie wieczne TEM.
  2. In┼╝ynieria mechaniczna. Nawet najnowocze┼Ťniejszy ICE generuje spaliny z komory spalania. In┼╝ynierowie wykorzystuj─ů swoje ciep┼éo do generowania dodatkowej energii za pomoc─ů element├│w Peltiera. Zebrana energia jest zawracana do uk┼éad├│w silnika, ale w postaci pr─ůdu sta┼éego, co oszcz─Ödza paliwo.
  3. Urz─ůdzenia. Wszystko opisane powy┼╝ej, plus wi─Ökszo┼Ť─ç urz─ůdze┼ä gospodarstwa domowego, kt├│re dzia┼éaj─ů do ch┼éodzenia lub ogrzewania (z wyj─ůtkiem lod├│wek kompresorowych).

Elementy Peltiera - chłodzenie i grzanie

I jeszcze jeden ma┼éy sekret. Nasz modu┼é ma cudown─ů w┼éa┼Ťciwo┼Ť─ç – odwracalno┼Ť─ç. Oznacza to, ┼╝e odwr├│cenie biegunowo┼Ťci DC na przewodach modu┼éu (za pomoc─ů prze┼é─ůcznika) powoduje odwr├│cenie powierzchni gor─ůcej i zimnej. Ch┼éodnica zamienia si─Ö w grzejnik, lod├│wka w komor─Ö termiczn─ů (inkubator), a klimatyzator w termowentylator ma┼éej mocy. Nie musisz w tym celu zmienia─ç schematu urz─ůdzenia. Po prostu zmie┼ä polaryzacj─Ö.

Zasada ta jest stosowana w urz─ůdzeniu zwanym rekuperatorem. Jest to skrzynka sk┼éadaj─ůca si─Ö z dw├│ch izolowanych kom├│r, kt├│re s─ů po┼é─ůczone ze sob─ů za pomoc─ů wentylator├│w. Za pomoc─ů modu┼é├│w Peltiera zimne powietrze z zewn─ůtrz jest ogrzewane energi─ů pobran─ů z ogrzanego powietrza, kt├│re jest usuwane z pomieszczenia. Urz─ůdzenie pozwala zaoszcz─Ödzi─ç na ogrzewaniu domu.

Oceń artykuł
Codzienne wskaz├│wki i instrukcje

Klikaj─ůc przycisk ÔÇ×Prze┼Ťlij komentarzÔÇŁ wyra┼╝am zgod─Ö na przetwarzanie danych osobowych i akceptuj─Ö polityk─Ö prywatno┼Ťci