Standardmäßige thermoelektrische Module haben ein umgekehrtes Funktionsprinzip. In diesem Artikel werden wir über die Verwendung von Peltier-Seebeck-Modulen in Wärmeaustauschgeräten sprechen und ein Beispiel für die Montage eines Wasserkühlers und eines grundlegenden Kühlsystems für Luft mit der Möglichkeit eines Neustarts (Heizen) geben..
Das Funktionsprinzip von thermoelektrischen Modulen (TEM), die zur Kühlung 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 müde zu werden), aber wir werden zeigen, wie man ihn im täglichen Leben anwendet..
Hinweis.Um die Einheiten zu bauen, deren Anweisungen unten angegeben sind, benötigen Sie grundlegende praktische Kenntnisse in der Montage elektrischer Schaltkreise. Die angegebenen Modelle von Knoten sind ungefähre Angaben und können nach Ermessen des Masters durch ähnliche (oder mehr / weniger leistungsfähige) Modelle ersetzt werden.
So stellen Sie Ihren eigenen Wasserkühler her
Der anspruchsvolle Leser hat bereits verstanden, dass die „Wunderpfanne“ aus dem ersten Teil verwendet werden kann, um die Flüssigkeit zu kühlen, wenn Sie sie „in die entgegengesetzte Richtung“ laufen lassen, indem Sie einen Gleichstrom anschließen.
TEMs werden in jedem Wasserkühler verwendet. Es ist durchaus möglich, ein Analogon dieses Werksgeräts mit eigenen Händen zu bauen, während es nicht schlechter funktioniert. Wir werden das Funktionsprinzip und das Montageschema beschreiben. Die Layout- und Designoptionen können nach Ihren Wünschen ausgewählt werden. Machen Sie es beispielsweise tragbar oder stationär, integriert in Küchenmöbel oder ein Trinkwasseraufbereitungssystem. Die letztere Option ist optimal, da die Kühlung im System gesteuert wird (bei Stromversorgung)..
Dafür brauchen wir:
- Rechteckiger, flach versiegelter Edelstahlbehälter mit den Abmessungen 100x100x30 (Kolben-Wärmetauscher) mit Gewindeauslässen? Zoll an den kurzen Seiten. Dies ist das einzige Element, dessen Herstellung am besten von einem Handwerker in der Fabrik bestellt wird..
- Trinkwasserversorgung mit Anschluss? Zoll (von einem Behälter oder Sanitär).
- 10-12 Volt Stromversorgung mit einstellbarer Stromstärke.
- Thermoelektrische Module TEC1-12705 (40×40) – 2 Stck..
- Drahtquerschnitt 0,2 mm.
- Schmelzkleber oder Wärmeleitpaste.
- Taste für 2 Kanäle (Kippschalter, Taste).
- Wasserhahn, Lötkolben, Lötmittel.
Befestigen Sie das TEM mit Heißkleber am Kolben. Wir verbinden die Drähte in den entsprechenden Gruppen (Plus und Minus). Wir bestimmen einen geeigneten Ort für den Schlüssel unter Berücksichtigung der Möglichkeit des Austauschs während der Reparatur und der Zugänglichkeit während des Gebrauchs. Wir nehmen es in das Diagramm auf. Wir verbinden die Drähte mit der Stromversorgung. Wir führen Schaltungstests durch.
Beachtung! Beschränken 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 führen (kann nicht repariert werden)..
Dann verbinden wir den Einlassanschluss des Wärmetauscherkolbens mit dem Wasserversorgungskanal und den Auslass mit dem Schlauch (flexibel oder starr) mit dem Wasserhahn.
Wir füllen das System mit Wasser und stellen die optimale Stromstärke auf den erforderlichen Strahldruck ein. Der optimale Kopf ist etwas stärker als die Schwerkraft. Dies reicht für die Aufnahme von kühlem Trinkwasser. Die restlichen Nuancen – Verbindungselemente, Drahtlänge, Position – sind jeweils rein individuell.
Dieses Basissystem kann entwickelt und verbessert werden. Installieren Sie beispielsweise einen Thermostat in einem Wärmetauscher und nehmen Sie ihn anstelle eines Schlüssels (Kippschalter) in den Stromkreis auf – er ist geeignet, wenn ständig Wasser mit einer bestimmten Temperatur benötigt wird. Der Wärmetauscherkolben kann zur zusätzlichen Wasserionisation aus Silber bestehen. Durch den Einbau eines Aufwärtswandlers der Konstantspannung EK-1674 in das System können Sie den Stromverbrauch auf ein Minimum reduzieren.
Berechnung der Kosten für den Bau eines Kühlers:
Name Einheit rev. Menge Stückpreis / reiben. St, reiben. Edelstahl-Wärmetauscher (mit Arbeit) Stck. 1 1000 1000 TEM TEC1-12705 (40 x 40), 53 Watt Stck. 2 300 600 Netzteil Stck. 1 300 300 Schlüssel Stck. 1 50 50 0,2 mm Drähte m fünf 6 dreißig Heißkleber (Wärmeleitpaste) Radial 2 ml Stck. 1 150 150 Rohre, Formstücke, Auskleidungen – – 300 300 Gesamt 2430 Dieses System verwendet keinen Lamellenkühler, da das gesetzte Ziel – Kühlen (aber nicht Einfrieren) eines kleinen Wasservolumens (300 ml) – ohne diesen erreicht wird..
So stellen Sie einen Mini-Kühlschrank, eine Kältemaschine oder eine Klimaanlage selbst auf thermoelektrischen Modulen her
Eine schwierigere Aufgabe ist die Luftkühlung. Wenn bei Wasser der Wirkungsgrad des Kühlers durch die unterschiedliche Dichte des Mediums (Wasser – Luft) gewährleistet ist, ist die Situation bei einem homogenen Medium (Luft – Luft) komplizierter. Die Hauptschwierigkeit ist das Entfernen der Temperatur von der heißen Seite der TEM-Oberfläche. Genauer gesagt – synchrone Temperaturentfernung von beiden Oberflächen. Wenn Sie nur das Peltier-Seebeck-Element starten, vermischen sich die erwärmte und gekühlte Luft und die Temperatur gleicht sich aus.
Auf engstem Raum mit geringem Volumen (bis zu 0,7 m)3) Ein Kühlsystem auf Basis eines TEM mit doppelseitigem Luftauslass ist durchaus anwendbar. Auf diese Weise können Sie eine neue Kühlbox bauen oder einem alten Kühlschrank (Gefrierschrank) ein zweites Leben geben. Dazu müssen Sie das System ein wenig komplizieren, indem Sie ein Paar Abluftventilatoren mit gegenseitiger Leistung, ein Temperaturrelais, einen Lamellenkühler und effizientere thermoelektrische Module verwenden..
Wir brauchen (für einen Basiskühlpunkt):
- TEM TES1-12712 (40Х40), 106 Watt – 1 Stück.
- Lüfter RQA 12025HSL 110VAC (oder stärker) – 2 Stck.
- Kühler HS 036-100 (100 x 85 x 25 mm).
- Thermostat TAM-133-1m (Temperaturschalter mit Sensor).
- Gleichstromversorgung 12 Volt, 6 Ampere (einstellbar).
- Duraluminiumplatte.
- Drähte, Wärmeleitpaste, Verbindungselemente
In der fertigen Box, im oberen Teil der Kühlzone, 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 Lüfter 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 Lüfter in der Box) durch ein Dichtmittel auf Schrauben oder Nieten. Wir kleben die TEMs auf die montierte Platte und ziehen die Drähte heraus. Wir schneiden eine große Platte aus und biegen sie so, dass sie in das Befestigungsloch passt. Gleichzeitig gibt es Seiten, die von außen an der Kastenwand befestigt werden können. Wir bringen einen Kühler und einen zweiten Lüfter an. Reichlich mit TEM-Wärmeleitpaste 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 Lüfter mit einer konstanten maximalen Leistung und dem Strom für das TEM über den Regler einzuschalten. Dies sorgt für eine effektive Temperaturentfernung und Luftmischung, wenn in verschiedenen Modi (nicht mit voller Kapazität) gearbeitet wird..
Die Vorteile dieses Designs:
- geräuschloser Betrieb im Vergleich zu Kompressorkühlschränken;
- Mangel an Mechanismen und beweglichen Teilen, Reibungskräfte (nichts zu brechen);
- flüssige Wärmeträger (Freon) werden nicht verwendet;
- Gesamtstromverbrauch von ca. 200 Watt;
- Sie können das Design aktualisieren und die Leistung variieren.
- Verfügbarkeit und Wartbarkeit einzelner Einheiten.
Nachteile:
- Auf den Duraluminiumplatten kann Kondensation auftreten.
- externe Steuereinheit;
- Viele Faktoren und Nuancen der Arbeit werden während des Gebrauchs empirisch aufgedeckt.
- kleiner Anwendungsbereich.
Berechnung der Kosten für den Bau eines grundlegenden Kühlsystems für einen Kühlschrank und eine Klimaanlage:
Name Einheit rev. Menge Stückpreis / reiben. St, reiben. TEM TES1-12712 (40 × 40), 106 Watt Stck. 1 600 600 Lüfter RQA 12025HSL 110VAC Stck. 2 150 300 Duraluminium 3 mm Stck. 1 300 300 Gleichstromquelle Stck. 1 300 300 Thermostat TAM-133-1m Stck. 1 250 250 Kühler HS 036-100 Stck. 1 220 220 Drähte, Wärmeleitpaste, Verbindungselemente, Lot – – 300 300 Gesamt 2270 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. Über den konstruktiven Schutz vor atmosphärischen Niederschlägen muss nur nachgedacht werden.
Die Gangreserve des TEC1-12712-Moduls ist ziemlich groß. Die Temperaturamplitude an den Seiten des Elements kann 50 Grad erreichen. Bei einer Lufttemperatur im Raum von +27 ° C und der Verwendung eines Flüssigkeitskühlsystems (Kühler + Lüfter) können Sie am Auslass beeindruckende minus 25 ° C extrahieren! Auf diese Weise können Sie auch zu Hause kompressorlose und leise Gefrierschränke erstellen.
Wo sonst werden thermoelektrische Module eingesetzt?
Der Peltier-Seebeck-Effekt ist seit den 1840er Jahren bekannt. Dank der Stabilität der Gesetze der Physik wird es bis heute aktiv genutzt. Das thermoelektrische Modul findet immer einen Ort, an dem überschüssige Energie vorhanden ist oder die Wärme schnell und leise übertragen werden muss.
Die Hauptanwendungen von thermoelektrischen Modulen:
- Kühlung von Mikrokreisen. Lüfter gehören als Hauptwärmetauscher der Vergangenheit an. Sie werden durch kompaktes, leises und praktisch ewiges TEM ersetzt.
- Maschinenbau. Selbst der modernste ICE erzeugt Abgase aus der Brennkammer. Ingenieure nutzen ihre Wärme, um mithilfe von Peltier-Elementen zusätzliche Energie zu erzeugen. Die gesammelte Energie wird zu den Motorsystemen zurückgeführt, jedoch in Form von Gleichstrom, der Kraftstoff spart.
- Haushaltsgeräte. Alles, was oben beschrieben wurde, sowie die meisten Haushaltsgeräte, die zum Kühlen oder Heizen geeignet sind (außer für Kompressorkühlschränke)..
Und noch ein letztes kleines Geheimnis. Unser Modul hat eine fast wunderbare Eigenschaft – Reversibilität. Dies bedeutet, dass bei Umkehrung der Gleichstrompolarität an den Moduldrähten (mithilfe eines Schalters) die heißen und kalten Oberflächen umgekehrt werden. Der Kühler wird zu einer Heizung, der Kühlschrank zu einer Wärmekammer (Inkubator) und die Klimaanlage zu einer Lüfterheizung mit geringem Stromverbrauch. Sie müssen das Geräteschema dafür nicht ändern. Ändern Sie einfach die Polarität.
Dieses Prinzip wird in einem Gerät verwendet, das als Rekuperator bezeichnet wird. Es ist eine Box, die aus zwei isolierten Kammern besteht, die über Lüfter miteinander verbunden sind. Mit Hilfe von Peltier-Modulen wird die kalte Luft von außen durch die Energie erwärmt, die der erwärmten Luft entzogen wird, die aus dem Raum entfernt wird. Mit dem Gerät können Sie beim Heizen des Hauses sparen.
Was ist genau ein Peltier-Element und wie funktioniert es? Kann es sowohl zum Kühlen als auch zum Heizen verwendet werden?