Peltier-Elemente – K├╝hlen und Heizen

Standardm├Ą├čige thermoelektrische Module haben ein umgekehrtes Funktionsprinzip. In diesem Artikel werden wir ├╝ber die Verwendung von Peltier-Seebeck-Modulen in W├Ąrmeaustauschger├Ąten sprechen und ein Beispiel f├╝r die Montage eines Wasserk├╝hlers und eines grundlegenden K├╝hlsystems f├╝r Luft mit der M├Âglichkeit eines Neustarts (Heizen) geben..

Peltier-Elemente. K├╝hlen und Heizen

Das Funktionsprinzip von thermoelektrischen Modulen (TEM), die zur K├╝hlung verwendet werden, basiert auf dem Seebeck-Effekt – dem entgegengesetzten Prozess zum Peltier-Effekt. Das Hauptelement ist das gleiche TEM, das im ersten Teil beschrieben wurde. Wenn Gleichstrom an das Feld der Thermoelemente angelegt wird, wird ein Temperaturunterschied in den Ebenen der Keramikplatte beobachtet. Dies ist eine Tatsache, die auf einem thermodynamischen Prozess basiert, den wir nicht beschreiben werden (um nicht mit wissenschaftlichen Berechnungen m├╝de zu werden), aber wir werden zeigen, wie man ihn im t├Ąglichen Leben anwendet..

Hinweis.Um die Einheiten zu bauen, deren Anweisungen unten angegeben sind, ben├Âtigen Sie grundlegende praktische Kenntnisse in der Montage elektrischer Schaltkreise. Die angegebenen Modelle von Knoten sind ungef├Ąhre Angaben und k├Ânnen nach Ermessen des Masters durch ├Ąhnliche (oder mehr / weniger leistungsf├Ąhige) Modelle ersetzt werden.

So stellen Sie Ihren eigenen Wasserk├╝hler her

Der anspruchsvolle Leser hat bereits verstanden, dass die „Wunderpfanne“ aus dem ersten Teil verwendet werden kann, um die Fl├╝ssigkeit zu k├╝hlen, wenn Sie sie „in die entgegengesetzte Richtung“ laufen lassen, indem Sie einen Gleichstrom anschlie├čen.

TEMs werden in jedem Wasserk├╝hler verwendet. Es ist durchaus m├Âglich, ein Analogon dieses Werksger├Ąts mit eigenen H├Ąnden zu bauen, w├Ąhrend es nicht schlechter funktioniert. Wir werden das Funktionsprinzip und das Montageschema beschreiben. Die Layout- und Designoptionen k├Ânnen nach Ihren W├╝nschen ausgew├Ąhlt werden. Machen Sie es beispielsweise tragbar oder station├Ąr, integriert in K├╝chenm├Âbel oder ein Trinkwasseraufbereitungssystem. Die letztere Option ist optimal, da die K├╝hlung im System gesteuert wird (bei Stromversorgung)..

Daf├╝r brauchen wir:

  1. Rechteckiger, flach versiegelter Edelstahlbeh├Ąlter mit den Abmessungen 100x100x30 (Kolben-W├Ąrmetauscher) mit Gewindeausl├Ąssen? Zoll an den kurzen Seiten. Dies ist das einzige Element, dessen Herstellung am besten von einem Handwerker in der Fabrik bestellt wird..
  2. Trinkwasserversorgung mit Anschluss? Zoll (von einem Beh├Ąlter oder Sanit├Ąr).
  3. 10-12 Volt Stromversorgung mit einstellbarer Stromst├Ąrke.
  4. Thermoelektrische Module TEC1-12705 (40×40) – 2 Stck..
  5. Drahtquerschnitt 0,2 mm.
  6. Schmelzkleber oder W├Ąrmeleitpaste.
  7. Taste f├╝r 2 Kan├Ąle (Kippschalter, Taste).
  8. Wasserhahn, L├Âtkolben, L├Âtmittel.

Peltier-Elemente. K├╝hlen und Heizen

Befestigen Sie das TEM mit Hei├čkleber am Kolben. Wir verbinden die Dr├Ąhte in den entsprechenden Gruppen (Plus und Minus). Wir bestimmen einen geeigneten Ort f├╝r den Schl├╝ssel unter Ber├╝cksichtigung der M├Âglichkeit des Austauschs w├Ąhrend der Reparatur und der Zug├Ąnglichkeit w├Ąhrend des Gebrauchs. Wir nehmen es in das Diagramm auf. Wir verbinden die Dr├Ąhte mit der Stromversorgung. Wir f├╝hren Schaltungstests durch.

Beachtung! Beschr├Ąnken Sie sich beim Testen darauf, die Tatsache des korrekten Betriebs zu beobachten, aber versuchen Sie nicht, die maximale Last trocken zu halten – dies kann zum Ausfall des TEM f├╝hren (kann nicht repariert werden)..

Dann verbinden wir den Einlassanschluss des W├Ąrmetauscherkolbens mit dem Wasserversorgungskanal und den Auslass mit dem Schlauch (flexibel oder starr) mit dem Wasserhahn.

Wir f├╝llen das System mit Wasser und stellen die optimale Stromst├Ąrke auf den erforderlichen Strahldruck ein. Der optimale Kopf ist etwas st├Ąrker als die Schwerkraft. Dies reicht f├╝r die Aufnahme von k├╝hlem Trinkwasser. Die restlichen Nuancen – Verbindungselemente, Drahtl├Ąnge, Position – sind jeweils rein individuell.

Dieses Basissystem kann entwickelt und verbessert werden. Installieren Sie beispielsweise einen Thermostat in einem W├Ąrmetauscher und nehmen Sie ihn anstelle eines Schl├╝ssels (Kippschalter) in den Stromkreis auf – er ist geeignet, wenn st├Ąndig Wasser mit einer bestimmten Temperatur ben├Âtigt wird. Der W├Ąrmetauscherkolben kann zur zus├Ątzlichen Wasserionisation aus Silber bestehen. Durch den Einbau eines Aufw├Ąrtswandlers der Konstantspannung EK-1674 in das System k├Ânnen Sie den Stromverbrauch auf ein Minimum reduzieren.

Berechnung der Kosten f├╝r den Bau eines K├╝hlers:

NameEinheit rev.MengeSt├╝ckpreis / reiben.St, reiben.
Edelstahl-W├Ąrmetauscher (mit Arbeit)Stck.110001000
TEM TEC1-12705 (40 x 40), 53 WattStck.2300600
NetzteilStck.1300300
Schl├╝sselStck.15050
0,2 mm Dr├Ąhtemf├╝nf6drei├čig
Hei├čkleber (W├Ąrmeleitpaste) Radial 2 mlStck.1150150
Rohre, Formst├╝cke, Auskleidungen300300
Gesamt2430

Dieses System verwendet keinen Lamellenk├╝hler, da das gesetzte Ziel – K├╝hlen (aber nicht Einfrieren) eines kleinen Wasservolumens (300 ml) – ohne diesen erreicht wird..

So stellen Sie einen Mini-K├╝hlschrank, eine K├Ąltemaschine oder eine Klimaanlage selbst auf thermoelektrischen Modulen her

Eine schwierigere Aufgabe ist die Luftk├╝hlung. Wenn bei Wasser der Wirkungsgrad des K├╝hlers durch die unterschiedliche Dichte des Mediums (Wasser – Luft) gew├Ąhrleistet ist, ist die Situation bei einem homogenen Medium (Luft – Luft) komplizierter. Die Hauptschwierigkeit ist das Entfernen der Temperatur von der hei├čen Seite der TEM-Oberfl├Ąche. Genauer gesagt – synchrone Temperaturentfernung von beiden Oberfl├Ąchen. Wenn Sie nur das Peltier-Seebeck-Element starten, vermischen sich die erw├Ąrmte und gek├╝hlte Luft und die Temperatur gleicht sich aus.

Auf engstem Raum mit geringem Volumen (bis zu 0,7 m)3) Ein K├╝hlsystem auf Basis eines TEM mit doppelseitigem Luftauslass ist durchaus anwendbar. Auf diese Weise k├Ânnen Sie eine neue K├╝hlbox bauen oder einem alten K├╝hlschrank (Gefrierschrank) ein zweites Leben geben. Dazu m├╝ssen Sie das System ein wenig komplizieren, indem Sie ein Paar Abluftventilatoren mit gegenseitiger Leistung, ein Temperaturrelais, einen Lamellenk├╝hler und effizientere thermoelektrische Module verwenden..

Peltier-Elemente. K├╝hlen und Heizen

Wir brauchen (f├╝r einen Basisk├╝hlpunkt):

  1. TEM TES1-12712 (40đą40), 106 Watt – 1 St├╝ck.
  2. L├╝fter RQA 12025HSL 110VAC (oder st├Ąrker) – 2 Stck.
  3. K├╝hler HS 036-100 (100 x 85 x 25 mm).
  4. Thermostat TAM-133-1m (Temperaturschalter mit Sensor).
  5. Gleichstromversorgung 12 Volt, 6 Ampere (einstellbar).
  6. Duraluminiumplatte.
  7. Dr├Ąhte, W├Ąrmeleitpaste, Verbindungselemente

In der fertigen Box, im oberen Teil der K├╝hlzone, machen wir ein rechteckiges Fenster mit Abmessungen von 100×100 mm. Wir schneiden zwei Duraluminiumplatten mit den Abmessungen 130×130 mm und 180×180 mm aus. Wir befestigen den L├╝fter in der Mitte der kleineren Platte so, dass der Luftstrom 1 cm bleibt. Wir installieren den Temperaturschalter in der Box. Wir montieren die kleinere der Platten von der Innenseite der Box (mit einem L├╝fter in der Box) durch ein Dichtmittel auf Schrauben oder Nieten. Wir kleben die TEMs auf die montierte Platte und ziehen die Dr├Ąhte heraus. Wir schneiden eine gro├če Platte aus und biegen sie so, dass sie in das Befestigungsloch passt. Gleichzeitig gibt es Seiten, die von au├čen an der Kastenwand befestigt werden k├Ânnen. Wir bringen einen K├╝hler und einen zweiten L├╝fter an. Reichlich mit TEM-W├Ąrmeleitpaste schmieren und die Platte durch ein Dichtmittel an der Kastenwand befestigen.

Beachtung! Zwischen dem TEM-Bereich und der Platte darf ein maximaler Kontakt bestehen!

Wir sammeln den Stromkreis. Wir empfehlen, die L├╝fter mit einer konstanten maximalen Leistung und dem Strom f├╝r das TEM ├╝ber den Regler einzuschalten. Dies sorgt f├╝r eine effektive Temperaturentfernung und Luftmischung, wenn in verschiedenen Modi (nicht mit voller Kapazit├Ąt) gearbeitet wird..

Die Vorteile dieses Designs:

  • ger├Ąuschloser Betrieb im Vergleich zu Kompressork├╝hlschr├Ąnken;
  • Mangel an Mechanismen und beweglichen Teilen, Reibungskr├Ąfte (nichts zu brechen);
  • fl├╝ssige W├Ąrmetr├Ąger (Freon) werden nicht verwendet;
  • Gesamtstromverbrauch von ca. 200 Watt;
  • Sie k├Ânnen das Design aktualisieren und die Leistung variieren.
  • Verf├╝gbarkeit und Wartbarkeit einzelner Einheiten.

Nachteile:

  • Auf den Duraluminiumplatten kann Kondensation auftreten.
  • externe Steuereinheit;
  • Viele Faktoren und Nuancen der Arbeit werden w├Ąhrend des Gebrauchs empirisch aufgedeckt.
  • kleiner Anwendungsbereich.

Peltier-Elemente. K├╝hlen und Heizen

Berechnung der Kosten f├╝r den Bau eines grundlegenden K├╝hlsystems f├╝r einen K├╝hlschrank und eine Klimaanlage:

NameEinheit rev.MengeSt├╝ckpreis / reiben.St, reiben.
TEM TES1-12712 (40 ├Ś 40), 106 WattStck.1600600
L├╝fter RQA 12025HSL 110VACStck.2150300
Duraluminium 3 mmStck.1300300
GleichstromquelleStck.1300300
Thermostat TAM-133-1mStck.1250250
K├╝hler HS 036-100Stck.1220220
Dr├Ąhte, W├Ąrmeleitpaste, Verbindungselemente, Lot300300
Gesamt2270

Im Prinzip handelt es sich bei dieser Konstruktion um eine vorgefertigte eingebaute Klimaanlage, die in der Kabine eines Autos, Traktors, in einer geschlossenen Voliere oder in einer Sicherheitskabine installiert werden kann. ├ťber den konstruktiven Schutz vor atmosph├Ąrischen Niederschl├Ągen muss nur nachgedacht werden.

Die Gangreserve des TEC1-12712-Moduls ist ziemlich gro├č. Die Temperaturamplitude an den Seiten des Elements kann 50 Grad erreichen. Bei einer Lufttemperatur im Raum von +27 ┬░ C und der Verwendung eines Fl├╝ssigkeitsk├╝hlsystems (K├╝hler + L├╝fter) k├Ânnen Sie am Auslass beeindruckende minus 25 ┬░ C extrahieren! Auf diese Weise k├Ânnen Sie auch zu Hause kompressorlose und leise Gefrierschr├Ąnke erstellen.

Wo sonst werden thermoelektrische Module eingesetzt?

Der Peltier-Seebeck-Effekt ist seit den 1840er Jahren bekannt. Dank der Stabilit├Ąt der Gesetze der Physik wird es bis heute aktiv genutzt. Das thermoelektrische Modul findet immer einen Ort, an dem ├╝bersch├╝ssige Energie vorhanden ist oder die W├Ąrme schnell und leise ├╝bertragen werden muss.

Die Hauptanwendungen von thermoelektrischen Modulen:

  1. K├╝hlung von Mikrokreisen. L├╝fter geh├Âren als Hauptw├Ąrmetauscher der Vergangenheit an. Sie werden durch kompaktes, leises und praktisch ewiges TEM ersetzt.
  2. Maschinenbau. Selbst der modernste ICE erzeugt Abgase aus der Brennkammer. Ingenieure nutzen ihre W├Ąrme, um mithilfe von Peltier-Elementen zus├Ątzliche Energie zu erzeugen. Die gesammelte Energie wird zu den Motorsystemen zur├╝ckgef├╝hrt, jedoch in Form von Gleichstrom, der Kraftstoff spart.
  3. Haushaltsger├Ąte. Alles, was oben beschrieben wurde, sowie die meisten Haushaltsger├Ąte, die zum K├╝hlen oder Heizen geeignet sind (au├čer f├╝r Kompressork├╝hlschr├Ąnke)..

Peltier-Elemente. K├╝hlen und Heizen

Und noch ein letztes kleines Geheimnis. Unser Modul hat eine fast wunderbare Eigenschaft – Reversibilit├Ąt. Dies bedeutet, dass bei Umkehrung der Gleichstrompolarit├Ąt an den Moduldr├Ąhten (mithilfe eines Schalters) die hei├čen und kalten Oberfl├Ąchen umgekehrt werden. Der K├╝hler wird zu einer Heizung, der K├╝hlschrank zu einer W├Ąrmekammer (Inkubator) und die Klimaanlage zu einer L├╝fterheizung mit geringem Stromverbrauch. Sie m├╝ssen das Ger├Ąteschema daf├╝r nicht ├Ąndern. ├ändern Sie einfach die Polarit├Ąt.

Dieses Prinzip wird in einem Ger├Ąt verwendet, das als Rekuperator bezeichnet wird. Es ist eine Box, die aus zwei isolierten Kammern besteht, die ├╝ber L├╝fter miteinander verbunden sind. Mit Hilfe von Peltier-Modulen wird die kalte Luft von au├čen durch die Energie erw├Ąrmt, die der erw├Ąrmten Luft entzogen wird, die aus dem Raum entfernt wird. Mit dem Ger├Ąt k├Ânnen Sie beim Heizen des Hauses sparen.

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