Peltierovy prvky – chlazení a topení

Obsah článku

• Jak si vyrobit vlastní vodní chladič
• Jak si vyrobit mini-ledničku, chladič nebo klimatizaci na termoelektrických modulech sami
• Kde jinde se používají termoelektrické moduly?

Standardní termoelektrické moduly mají inverzní princip činnosti. V tomto článku si povíme o použití modulů Peltier-Seebeck v zařízeních pro výměnu tepla a uvedeme příklad montáže vodního chladiče a základního chladicího systému pro vzduch s možností restartu (topení).

Princip činnosti termoelektrických modulů (TEM), používaných pro chlazení, je založen na Seebeckově efektu – opačném procesu než Peltierův efekt. Hlavním prvkem je stejný TEM popsaný v první části. Když je na pole termočlánků aplikován stejnosměrný proud, je v rovinách keramické desky pozorován teplotní rozdíl. Jedná se o fakt založený na termodynamickém procesu, který nebudeme popisovat (aby nedošlo k únavě vědeckých výpočtů), ale ukážeme, jak jej aplikovat v každodenním životě..

Poznámka.K sestavení jednotek, jejichž pokyny jsou uvedeny níže, budete potřebovat základní praktické dovednosti při sestavování elektrických obvodů. Dané modely uzlů jsou přibližné a mohou být podle uvážení velitele nahrazeny podobnými (nebo více / méně výkonnými).

Jak si vyrobit vlastní vodní chladič

Náročný čtenář již pochopil, že „zázračná naběračka“ z první části může být použita k ochlazení kapaliny, pokud ji spustíte „v opačném směru“ připojením stejnosměrného proudu.

TEM se používají v každém vodním chladiči. Je docela možné postavit analog tohoto výrobního zařízení vlastními rukama, zatímco to nebude fungovat horší. Popíšeme samotný princip činnosti a schéma montáže. Možnosti rozvržení a designu lze vybrat na základě vašich vlastních potřeb. Například je přenosný nebo stacionární, integrovaný do kuchyňského nábytku nebo systému úpravy pitné vody. Druhá možnost je optimální, protože chlazení v systému bude řízeno (po napájení).

K tomu potřebujeme:

1. Obdélníkový plochý uzavřený kontejner z nerezové oceli o rozměrech 100x100x30 (baňkový tepelný výměník) se závitovými vývody? palce na krátkých stranách. Toto je jediný prvek, jehož výrobu nejlépe objedná mistr v továrně.
2. Přívod pitné vody s připojením? palce (z kontejneru nebo instalatérství).
3. 10-12 V napájecí zdroj s nastavitelným proudem.
4. Termoelektrické moduly TEC1-12705 (40×40) – 2 ks..
5. Průřez drátu 0,2 mm.
6. Tavné lepidlo nebo tepelná pasta.
7. Klávesa pro 2 kanály (přepínač, tlačítko).
8. Faucet, páječka, pájka.

Pomocí horkého lepidla upevněte TEM na banku. Vodiče propojujeme do příslušných skupin (plus a mínus). Stanovíme vhodné umístění klíče, s přihlédnutím k možnosti výměny během opravy a dostupnosti během používání. Zahrneme to do diagramu. Vodiče připojujeme k napájení. Provádíme testy obvodů.

Pozornost! Při testování se omezte na dodržování skutečnosti správné činnosti, ale nesnažte se dát maximální zatížení na sucho – to může vést k selhání TEM (nelze opravit).

Poté připojíme vstupní armaturu baňky na výměník tepla s kanálem pro přívod vody a výstup s hadicí (ohebnou nebo tuhou) do kohoutku.

Naplníme systém vodou a nastavíme optimální proud při požadovaném tlaku trysky. Optimální hlava je o něco silnější než gravitace. To bude stačit pro příjem chladné pitné vody. Zbytek nuancí – spojovací prvky, délka drátu, umístění – jsou v každém případě čistě individuální.

Tento základní systém lze vyvinout a vylepšit. Například instalujte termostat do výměníku tepla a zapojte jej do okruhu místo klíče (přepínač) – je vhodné tam, kde je neustále potřeba voda o určité teplotě. Baňka výměníku tepla může být vyrobena ze stříbra pro další ionizaci vody. Začleněním stupňového převodníku s konstantním napětím EK-1674 do systému můžete snížit spotřebu energie na minimum.

Výpočet nákladů na vybudování chladiče:

název	Jednotka rev.	Množství	Jednotková cena / rub.	St, tře.
Výměník tepla z nerezové oceli (s prací)	PCS.	1	1000	1000
TEM TEC1-12705 (40×40), 53 wattů	PCS.	2	300	600
Zdroj napájení	PCS.	1	300	300
Klíč	PCS.	1	50	50
Dráty 0,2 mm	m	Pět	6	třicet
Horké lepidlo (termální pasta) Radial 2 ml	PCS.	1	150	150
Potrubí, tvarovky, vložky	–	–	300	300
Celkový				2430

Tento systém nepoužívá žebrovaný radiátor, protože bez něj je dosaženo stanoveného cíle – ochlazení (ale nezmrazení) malého objemu vody (300 ml)..

Jak si vyrobit mini-ledničku, chladič nebo klimatizaci na termoelektrických modulech sami

Náročnějším úkolem je chlazení vzduchem. Pokud je v případě vody účinnost chladiče zajištěna rozdílem v hustotě média (voda – vzduch), pak je v případě homogenního média (vzduch – vzduch) situace komplikovanější. Hlavním problémem je odstranění teploty z horké strany povrchu TEM. Přesněji – synchronní odstraňování teploty z obou povrchů. Pokud právě spustíte prvek Peltier-Seebeck, ohřátý a chlazený vzduch se smíchá a teplota se vyrovná.

Ve stísněných prostorech malého objemu (do 0,7 m)³) je docela vhodný chladicí systém založený na TEM s oboustranným výstupem vzduchu. To vám umožní postavit nový chladicí box nebo dát životu staré ledničce (mrazničce). Chcete-li to provést, budete muset systém trochu zkomplikovat tím, že do něj přidáte pár odsávacích ventilátorů se vzájemným výkonem, teplotní relé, žebrovaný radiátor a použijete účinnější termoelektrické moduly..

Potřebujeme (pro jeden základní chladicí bod):

1. TEM TES1-12712 (40–40), 106 wattů – 1 kus.
2. Ventilátor RQA 12025HSL 110VAC (nebo výkonnější) – 2 ks..
3. Chladič HS 036-100 (100x85x25 mm).
4. Termostat TAM-133-1m (teplotní spínač se senzorem).
5. DC napájecí zdroj 12 V, 6 A (nastavitelný).
6. Duralový list.
7. Dráty, tepelné mazivo, spojovací prvky

V hotové krabici v horní části chlazené zóny vytvoříme obdélníkové okno o rozměrech 100×100 mm. Vystřihovali jsme dvě duralové desky o rozměrech 130×130 mm a 180×180 mm. Upevňujeme ventilátor do středu menší desky tak, aby proud vzduchu zůstal 1 cm. Do krabice instalujeme teplotní spínač. Menší z desek připevňujeme z vnitřní strany krabice (s ventilátorem uvnitř krabice) na šrouby nebo nýty pomocí tmelu. Lepíme TEM na namontovanou desku a vyvedeme dráty. Vystřihovali jsme a ohýbali velkou desku tak, aby zapadla do montážního otvoru, ale zároveň existují strany pro připevnění ke stěně krabice zvenčí. Připojujeme k tomu chladič a druhý ventilátor. Volně namažte tepelnou pastou TEM a připevněte desku ke stěně krabice těsnicí hmotou.

Pozornost! Mezi oblastí TEM a deskou musí být maximální kontakt!

Sbíráme elektrický obvod. Doporučujeme zapnout ventilátory při konstantním maximálním výkonu a proud pro TEM prostřednictvím regulátoru. To zajistí účinné odvádění teploty a míchání vzduchu při provozu v různých režimech (ne při plné kapacitě).

Výhody tohoto designu:

• tichý provoz ve srovnání s kompresorovými chladničkami;
• nedostatek mechanismů a pohyblivých částí, třecí síly (nic se nerozbije);
• kapalné nosiče tepla (freon) se nepoužívají;
• celková spotřeba energie asi 200 wattů;
• můžete upgradovat design, měnit výkon;
• dostupnost a udržovatelnost jednotlivých jednotek.

Nevýhody:

• na duralových deskách se může objevit kondenzace;
• externí řídicí jednotka;
• empiricky se během používání odhalí mnoho faktorů a nuancí práce;
• malá oblast použití.

Výpočet nákladů na vybudování základního chladicího systému pro chladničku a klimatizaci:

název	Jednotka rev.	Množství	Jednotková cena / rub.	St, tře.
TEM TES1-12712 (40X40), 106 wattů	PCS.	1	600	600
Ventilátor RQA 12025HSL 110VAC	PCS.	2	150	300
Duralumin 3 mm	PCS.	1	300	300
zdroj stejnosměrného proudu	PCS.	1	300	300
Termostat TAM-133-1m	PCS.	1	250	250
Chladič HS 036-100	PCS.	1	220	220
Dráty, tepelné mazivo, spojovací prvky, pájka	–	–	300	300
Celkový				2270

Tato konstrukce je v zásadě hotovou vestavěnou klimatizací, kterou lze nainstalovat do kabiny automobilu, traktoru, do uzavřené voliéry nebo do bezpečnostní kabiny. Pouze je nutné přemýšlet o konstruktivní ochraně proti atmosférickým srážkám.

Výkonová rezerva modulu TEC1-12712 je poměrně velká. Amplituda teploty po stranách prvku může dosáhnout 50 stupňů. Při teplotě vzduchu v místnosti +27 ° C a při použití kapalinového chladicího systému (radiátor + ventilátor) můžete na výstupu vyjmout působivých minus 25 ° C! To vám umožní vytvořit bezkompresorové a tiché mrazničky i doma.

Kde jinde se používají termoelektrické moduly?

Peltierův-Seebeckův efekt je znám již od 40. let 20. století. Je aktivně používán dodnes díky stabilitě fyzikálních zákonů. Termoelektrický modul vždy najde místo, kde je nadměrná energie nebo je nutné rychle a tiše přenášet teplo.

Hlavní aplikace termoelektrických modulů:

1. Chlazení mikroobvodů. Ventilátory jsou minulostí jako hlavní tepelný výměník. Nahrazují je kompaktní, tiché a prakticky věčné TEM.
2. Strojírenství. I nejmodernější ICE generuje výfukové plyny ze spalovací komory. Inženýři využívají své teplo k výrobě další energie pomocí prvků Peltier. Shromážděná energie je přiváděna zpět do systémů motoru, ale ve formě stejnosměrného proudu, což šetří palivo.
3. Spotřebiče. Vše, co je popsáno výše, plus většina domácích spotřebičů, které pracují pro chlazení nebo topení (s výjimkou kompresorových chladniček).

A jedno poslední malé tajemství. Náš modul má téměř úžasnou vlastnost – reverzibilitu. To znamená, že když je stejnosměrná polarita obrácena na vodičích modulu (pomocí přepínače), horké a studené povrchy jsou obráceny. Chladič se promění v ohřívač, lednička na tepelnou komoru (inkubátor) a klimatizace se změní na ohřívač s nízkým výkonem ventilátoru. Nemusíte za to měnit schéma zařízení. Jednoduše změňte polaritu.

Tento princip se používá v zařízení zvaném rekuperátor. Jedná se o krabici, která se skládá ze dvou izolovaných komor, které spolu komunikují pomocí ventilátorů. S pomocí modulů Peltier se studený vzduch zvenčí zahřívá energií odebíranou z ohřátého vzduchu, který se odvádí z místnosti. Zařízení vám umožní ušetřit na vytápění domu.

Podobné záznamy:

1. Peltierovy prvky nebo uvolněná elektřina z ohně Obsah článku Návrh termoelektrického modulu Sbíráme TEM pro 5 V Energetická pec Pomocí jednoduchých zařízení můžete využít tepelné ztráty z topného vzduchu nebo kapalin. V tomto článku vám ukážeme, jak využít...
2. Elektrické topení v domě: křemenné topení Obsah článku Princip činnosti IR zářiče jako topného tělesa Reflexní křemenné ohřívače Ploché křemenné topení Křemenný ohřívač je zařízení, které funguje jako infračervený emitor. Existují dva hlavní typy elektrických topných zařízení,...
3. Architektonické prvky domů jako přirozené termoregulační prvky Často zveme návštěvníky “Krásného venkovského domu” na zajímavá setkání, abychom jim představili skvělé lidi. A nyní vám chceme představit slavného architekta z Floridy. Je certifikovaným architektem Národní rady pro výzkum architektury...
4. Střešní topení. Výběr nejlepší volby pro systém ochrany proti námraze Obsah článku Možnost jedna. Vytápění střešního a drenážního systému pomocí samoregulačního kabelu Druhá možnost. Vytápění střešní a drenážní soustavy s konstantním silovým kabelem Varianta tři. Výroba chladné střechy a ohřev drenážního...

Přečtěte si více  Systémy ochrany proti úniku vody