Кондиционер на элементах Пельтье своими руками

Простой кондиционер на элементах Пельтье

В этой инструкции мы разберем, как сделать простой кондиционер из подручных материалов. В этом кондиционере нет никаких компрессоров и прочих подобных деталей, холод мы будем получать из электроэнергии, а точнее – используя элементы Пельтье . Стоят они нынче не особо дорого, да и найти их не должно составить большого труда.

Что касается прочих узлов, то нам понадобятся вентиляторы и кулеры от компьютера, они будут служить для охлаждения одной стороны элементов и для нагрева другой. То есть одни вентиляторы будут гнать нам холодный воздух, а другие будут охлаждать элементы, чтобы они не перегревались.

Конечно, если поставить такой кондиционер просто в помещении, толку от него будет мало, так как элементы Пельтье сильнее нагревают воздух, чем охлаждают. Но если вынести горячую сторону на улицу, а холодную развернуть внутрь помещения, в итоге получим вполне себе неплохой кондиционер, но его эффективность будет сильно зависеть от теплоизоляции помещения. Так или иначе, возле такого кондиционера вам будет приятно находиться при жаркой погоде, так как от него будет исходить поток холодного воздуха. Собирается устройство довольно просто. Итак, рассмотрим более подробно, как же собрать такой кондиционер!

Материалы и инструменты, которые использовал автор:

Список материалов:
— элементы Пельтье ( 4 штуки TEC1-12706 );
— 4 кулера от компьютера (вентиляторы с радиаторами);
— 4 вентилятора от компьютера;
— блок питания на 12В/30А;
— провода;
— термопаста;
— выключатель;
— большой алюминиевый радиатор;
— фанера, листовой пластик или что-то подобное для корпуса.




Список инструментов:
— канцелярский нож;
— клеевой пистолет;
— дрель;
— паяльник;
— отвертка.

Процесс изготовления кондиционера:

Шаг первый. Подготавливаем основу
Нам понадобится основа, на которой мы закрепим все важные органы кондиционера. Можно использовать пластик, фанеру или другой подобный материал. Для начала делаем замеры и вырезаем четыре окна под элементы Пельтье. Не забываем проделать канавки под провода. Автор вырезает эти окна канцелярским ножом, поскольку материал используется мягкий.







































Шаг шестой. Завершающий этап сборки
В качестве завершения припаиваем все необходимые провода и устанавливаем выключатель. Блок питания автор использует довольно мощный, на целых 30А при напряжении 12В. Что касается другой, горячей стороны, тот тут также рекомендуется установить защитную сетку. Вот и все, наш кондиционер готов, можно испытывать! К сожалению, автор не представил обзор тестов своего устройства.

Будем надеяться, самоделка оправдывает потраченное время и средства. Удачи и творческих вдохновений!

Элементы Пельтье или мой путь к криогенным температурам

Статья полностью объясняет, как работает элемент Пельтье и можно ли его повторить своими руками, используя только доступные материалы. Целесообразность самоличной сборки в практических целях оставляем на совести интересующихся вопросом. Хотя устройство, сделанное лично, безусловно более полно удовлетворит внутреннего любителя все делать самостоятельно, в отличие от покупного.

как работает элемент Пельтье

Обещания производителей и реальность

Напольная перемещаемая техника конденсационного типа имеет вполне вменяемую холодопроизводительность, подходящую для большинства комнат, площадью 10-18 м 2 . Линейки таких устройств производят большинство фирм-производителей качественной климатической техники. Даже у компаний из Поднебесной стали появляться достаточно неплохие модели.

Что касается портативных кондиционеров испарительного типа, то производители в один голос утверждают, что температура воздуха в помещении за час может опуститься на 4-6°С, а эффект от их изделий можно сравнить в дуновением бриза. На практике, за два часа температура не опустилась, но если сидеть в зоне действия воздушного потока, то создается достаточно приятное впечатление, которое, в общем-то, никак не связано с охлаждением.

Портативный кондиционер для автомобиля также не может эффективно охладить салон авто и вот почему: в замкнутом пространстве салона автомобиля, тепло, полученное хладагентом, некуда отводить. При такой работе, прибор будет с одной стороны охлаждать воздух, а с другой стороны его нагревать, сводя эффективность к нулю. Для решения этой проблемы, тепло из салона автомобиля необходимо отводить, сооружая воздуховод. Тогда о какой портативности идет речь?

Ручной портативный USB кондиционер лучше рассматривать как гаджет, эффективность которого меньше небольшого вентилятора. Хотя, как уже говорилось раньше, создание такого прибора может дать толчок к созданию серьезного и эффективного устройства. Но это в будущем, в далеком будущем.

Есть еще один тип портативного кондиционера, которого мы не касались в своем повествовании. Это реально существующее устройство, эффективность которого пропорциональна размерам. В конструкции прибора нет ни хладагента, ни испаряющейся воды. В качестве охлаждающего модуля используются термоэлектрические элементы Пельтье.

Принцип действия их таков: если подать ток на контакты разнородных материалов модуля, то происходит или выделение тепла или его поглощение, в зависимости от полярности напряжения. Не будем рассуждать о причинах происходящего, (это расписано в Википедии), лучше рассмотрим, как на основе модулей Пельтье сделать мини-кондиционер своими руками.

Базовое устройство агрегата

Приборы, предлагаемые в продаже, разделяют на следующие типы:

  • компрессорные;
  • испарительные.

Разделяются они по функциональности. Испарительные модели могут лишь увлажнять воздушные массы и охлаждать их. Компрессорные же способны и подогревать воздух, и охлаждать.

Конструктивные особенности компрессорных кондиционеров

Эти устройства наиболее распространены. Они встречаются повсеместно. Их встраивают в оконные проемы, они висят на стенах.

Принцип работы компрессионных кондиционеров

Принцип работы компрессионных кондиционеров

В конструкцию компрессорного агрегата, подобно прочему холодильному оборудованию, входят узлы со следующими функциями.

Компрессор. Отвечает за циркуляцию хладагента, двигающегося по контуру устройства.

Терморегулятор. Отслеживает текущий расход хладагента, проходящего по испарителю. Таким способом удается поддерживать заданный температурный режим.

Радиатор (конденсатор). Охлаждает и конденсирует хладагент фреон.

Испаритель. Его функция — превращать жидкость в пар, когда давление фреона резко снижается.

Вентиляторы. Их устанавливают и снаружи, и внутри кондиционера. Предназначены они:

  • для активизации процессов теплообмена;
  • чтобы направлять поток охлажденных воздушных масс.

Конструктивные особенности испарительного кондиционера

Такие агрегаты имеют сравнительно простую конструкцию. Суть процесса — прямое испарение воды обычного состава. Здесь не используются ни фреон, ни иные хладагенты, которые могут нанести вред окружающей среде.

Устройство испарительного кондиционера

Устройство испарительного кондиционера

Работает прибор за счет испарения. Именно вода становится той жидкостью, что преобразуется в парообразное состояние. Когда работает испарительный конденсатор, вентилятор втягивает наружный теплый воздух, который тут же проходит сквозь фильтры. Эти фильтры систематически напитываются водой, поступающей из определенной ёмкости. Благодаря испарению воды, воздушный поток охлаждается и увлажняется. То есть готовится к поступлению в комнату.

Этот тип кондиционера обладает упрощенной конструкцией. Если отслеживать потребление электроэнергии, то он гораздо экономнее, чем компрессорный кондиционер. Зато показатели охлаждающей мощности у этих двух типов охладительных устройств примерно аналогичные.

Вентилятор + медная труба

  • вентиляторный механизм;
  • медная трубка/резиновый шланг;
  • водопровод.
  1. Медную трубу/резиновый шланг примотать к защитной вентиляторной решетке, зафиксировать. Необходимо оставлять зазоры между витками трубки, шланга для свободной циркуляции, охлаждения воздуха. Не должно быть сильных перегибов.
  2. Один конец медной трубки/резинового шланга присоединить к смесителю. Второй вывести в раковину. В этом положении конструкцию можно зафиксировать.
  3. Открыть воду под небольшим напором.
  4. Включить вентиляторный механизм.
  5. Отрегулировать направление воздушного потока.
Читайте также  Самодельная спиртовая горелка

самодельный кондиционер с медной трубкой

Такой агрегат способен охладить помещение среднего объема. Может быть затратным из-за большого количества подаваемой воды.

Принцип работы, достоинства и недостатки

Принцип работы элемента Пельтье основан на физических процессах, происходящих при протекании тока через контакт двух токопроводящих материалов (полупроводников). При протекании тока в прямом направлении происходит охлаждение места контакта, при протекании в обратном – нагревание.

К несомненным преимуществам элементов Пельтье можно отнести простоту конструкции, отсутствие механических движущихся частей и связанного с этим рабочего шума, а также газов и жидкостей, необходимых для работы. Но за это приходится платить низким уровнем КПД, по сравнению с охладителями на фреоне, и увеличением уровня потребляемой мощности. Для повышения КПД требуется использовать материал, обладающий взаимоисключающими свойствами – хорошей токопроводностью, но низкой теплопроводностью, что также является проблемой.

Кроме того, приемлемая эффективность элементов Пельтье возможна только при относительно невысокой температуре окружающей среды (до +30°C), после чего возможности охлаждения резко снижаются, а при +40°C – практически исчезают. С другой стороны, без кондиционеров Пельтье невозможно обойтись там, где нельзя использовать традиционные способы охлаждения.

Старый холодильник + вентилятор

  • старый холодильник;
  • пластиковая труба;
  • два вентиляторных устройства;
  • электролобзик;
  • монтажная пена.
  1. Вырезать внутри дверцы морозильной камеры холодильника отверстие для первого минивентилятора.
  2. Закрепить так, чтобы он нагнетал воздух внутрь камеры.
  3. Просверлить еще одно отверстие там же.
  4. Вставить внутрь получившегося отверстия пластмассовую трубу для вывода охлажденного воздуха наружу.
  5. Герметично закрыть щели монтажной пеной.
  6. Для лучшего отвода тепла можно установить второй кулер, поток воздуха от которого будет направлен на конденсатор.
  7. Подключить конструкцию к сети.

Импровизированный кондиционер из старой холодильной установки может стать неплохой альтернативой климатической системе. Принцип ее работы базируется на подаче фреоном тепла от испарителя к конденсатору (как и у многих кондиционеров).

Кондиционер на элементах Пельтье своими руками

Это полноценный и настоящий кондиционер, в отличии от тех, которые в большом количестве приводятся в интернете. Тут нет не бутылок с ледяной водой, ни самого льда. А принцип работы довольно схож с бытовыми моделями. Скажу больше, что раньше, на грузовых автомобилях применялись похожие кондиционеры с низковольтным питанием на элементах Пельтье.

Если вы не знакомы с этим элементом, то крайне рекомендую ознакомиться поближе. Если в двух словах, это термоэлектрический модуль. На вид квадратный, плоски, с двумя выходящими проводами. При подаче напряжения на которые, одна сторона модуля начинает нагреваться, а вторая охлаждаться, причем прямо пропорционально.
На этом принципе и основано устройство охладителя, о котором пойдет речь ниже.

Понадобится

  • Элементы Пельтье — 6 штук. Модель TEC1-12705 рассчитана 12 В и 60 Вт, купить можно тут — AliExpress.
  • Блок питания от компьютера или любой другой на 12 В и мощностью не менее 400 Вт, купить можно тут — AliExpress.
  • Провода 2,5 кв.мм. — пару метров.

Это из основного, остальные детали и инструмент смотрите по тексту.

Изготовление кондиционера на элементах Пельтье

У нас будет довольно мощная модель, состоящая из 6 элементов размером 40х40 каждый. Под них необходимо подобрать два массивных радиатора, для обжатия элементов с обеих сторон. Я буду использовать один большой и два маленьких.

Примерно так они будут выглядеть при совмещении.

Из ДСП необходимо вырезать прямоугольник.

В котором сделать ещё прямоугольник под два радиатора, чтобы они плотно входили в него.

С обратной стороны.

Это будет разделительный барьер — холодной стороны от горячей.
Чтобы радиаторы не проскакивали в отверстие, нужно приклеить сбоку по две полосы из алюминиевого профиля. Купить его не составит труда в строительном магазине.

Разводим двухкомпонентный клей на основе эпоксидной смолы (холодная сварка). И склеиваем сначала два радиатора меду собой, а потом уже к ним приклеиваем кусочки профиля.

К большому радиатору также приклеиваем профиль. Вот так все выглядит. Стороны профиля по обе стороны должны находится примерно в онной плоскости.

Сверлим этот бутерброд насквозь: две планки на обеих сторонах вместе с ДСП.

Далее смазываем радиаторы теплопроводящей пастой и устанавливаем подряд элементы. Стороны не путаем, все модули должны смотреть в дну сторону.

Покрываем их сверху новым слоем теплопроводящей пасты.

И прижимаем вторым радиатором. Стягиваем все аккуратно винтами с гайками.

Получилась вот такая конструкция с 12-ю выводами.

Для удобства подключения используем клеммную колодку.

Как вы возможно обратили внимание — трехконтактную. И все модули в ней подключены общим к нижней шине. А красными выводами 3 элемента к верхнему контакту, а три других к среднему. Такое деление сделано специально для нашего блока питания компьютера, который имеет две шины по 12 В и никак не обязательно.

В ДСП просверлим отверстие под провод и подключим его к колодке.

К радиаторам с обеих сторон прикрутим вентиляторы.

На блоке питание собирается так же воедино минусовые провода и плюсовые по два канала.

Подключаем к выходу также через соединительную колодку.

Все, почти готово.
Для запуска блока, в нашем случае, необходимо перемычкой закоротить выходы выключателя.

Установка кондиционера

Устанавливается кондиционер в любое окно. Для этого из фигурного алюминиевого профиля делается такая скоба.

Которая будет четко опираться в створки и не давать всей конструкции выпасть.

Чтобы закрыть щель не до закрытого окна, вырезается полоска из поликарбоната или другого пластика по ширине кондиционера. И вставляется в паз окна.

Равой прижимаем всю конструкцию.

У меня, как видите, раздвижное окно, вам же придется придумать свою конструкцию крепления.
Главное чтобы одна сторона прибора была на улице, а другая дома. И не было сквозняка через щели.

Результат работы

Кондиционер довольно мощный, все таки применено 6 модулей Пельтье. Вся электрическая мощность составила 360 Вт, что не мало. Хотя сравнивать его с тепловым насосом не приходится из-за очень низкого КПД. Но даже такой модели хватит чтобы охладить небольшую комнату.
Вот результат при первом запуске: начальная температура в помещении 24 градуса Цельсия.

Примерно через час работы температура упала до 20 градусов, что является, на мой взгляд, отличным результатом!

Смотрите видео

Кондиционер на элементах Пельтье своими руками

Это полноценный и настоящий кондиционер, в отличии от тех, которые в большом количестве приводятся в интернете. Тут нет не бутылок с ледяной водой, ни самого льда. А принцип работы довольно схож с бытовыми моделями. Скажу больше, что раньше, на грузовых автомобилях применялись похожие кондиционеры с низковольтным питанием на элементах Пельтье.

Кондиционер на элементах Пельтье своими руками

Если вы не знакомы с этим элементом, то крайне рекомендую ознакомиться поближе. Если в двух словах, это термоэлектрический модуль. На вид квадратный, плоски, с двумя выходящими проводами. При подаче напряжения на которые, одна сторона модуля начинает нагреваться, а вторая охлаждаться, причем прямо пропорционально.
На этом принципе и основано устройство охладителя, о котором пойдет речь ниже.

Читайте также  Способы восстановления поломанного корпуса ноутбука

Кондиционер на элементах Пельтье своими руками

Понадобится

  • Элементы Пельтье — 6 штук. Модель TEC1-12705 рассчитана 12 В и 60 Вт, купить можно тут — AliExpress.
  • Блок питания от компьютера или любой другой на 12 В и мощностью не менее 400 Вт, купить можно тут — AliExpress.
  • Провода 2,5 кв.мм. — пару метров.

Кондиционер на элементах Пельтье своими руками

Это из основного, остальные детали и инструмент смотрите по тексту.

Изготовление кондиционера на элементах Пельтье

У нас будет довольно мощная модель, состоящая из 6 элементов размером 40х40 каждый. Под них необходимо подобрать два массивных радиатора, для обжатия элементов с обеих сторон. Я буду использовать один большой и два маленьких.

Кондиционер на элементах Пельтье своими руками

Примерно так они будут выглядеть при совмещении.

Кондиционер на элементах Пельтье своими руками

Из ДСП необходимо вырезать прямоугольник.

Кондиционер на элементах Пельтье своими руками

В котором сделать ещё прямоугольник под два радиатора, чтобы они плотно входили в него.

Кондиционер на элементах Пельтье своими руками

С обратной стороны.

Кондиционер на элементах Пельтье своими руками

Это будет разделительный барьер — холодной стороны от горячей.
Чтобы радиаторы не проскакивали в отверстие, нужно приклеить сбоку по две полосы из алюминиевого профиля. Купить его не составит труда в строительном магазине.

Кондиционер на элементах Пельтье своими руками

Разводим двухкомпонентный клей на основе эпоксидной смолы (холодная сварка). И склеиваем сначала два радиатора меду собой, а потом уже к ним приклеиваем кусочки профиля.

Кондиционер на элементах Пельтье своими руками

Кондиционер на элементах Пельтье своими руками

К большому радиатору также приклеиваем профиль. Вот так все выглядит. Стороны профиля по обе стороны должны находится примерно в онной плоскости.

Кондиционер на элементах Пельтье своими руками

Сверлим этот бутерброд насквозь: две планки на обеих сторонах вместе с ДСП.

Кондиционер на элементах Пельтье своими руками

Далее смазываем радиаторы теплопроводящей пастой и устанавливаем подряд элементы. Стороны не путаем, все модули должны смотреть в дну сторону.

Кондиционер на элементах Пельтье своими руками

Покрываем их сверху новым слоем теплопроводящей пасты.

Кондиционер на элементах Пельтье своими руками

И прижимаем вторым радиатором. Стягиваем все аккуратно винтами с гайками.

Кондиционер на элементах Пельтье своими руками

Получилась вот такая конструкция с 12-ю выводами.

Кондиционер на элементах Пельтье своими руками

Для удобства подключения используем клеммную колодку.

Кондиционер на элементах Пельтье своими руками

Как вы возможно обратили внимание — трехконтактную. И все модули в ней подключены общим к нижней шине. А красными выводами 3 элемента к верхнему контакту, а три других к среднему. Такое деление сделано специально для нашего блока питания компьютера, который имеет две шины по 12 В и никак не обязательно.

Кондиционер на элементах Пельтье своими руками

Кондиционер на элементах Пельтье своими руками

В ДСП просверлим отверстие под провод и подключим его к колодке.

Кондиционер на элементах Пельтье своими руками

К радиаторам с обеих сторон прикрутим вентиляторы.

Кондиционер на элементах Пельтье своими руками

Кондиционер на элементах Пельтье своими руками

На блоке питание собирается так же воедино минусовые провода и плюсовые по два канала.

Кондиционер на элементах Пельтье своими руками

Подключаем к выходу также через соединительную колодку.

Кондиционер на элементах Пельтье своими руками

Все, почти готово.
Для запуска блока, в нашем случае, необходимо перемычкой закоротить выходы выключателя.

Кондиционер на элементах Пельтье своими руками

Установка кондиционера

Устанавливается кондиционер в любое окно. Для этого из фигурного алюминиевого профиля делается такая скоба.

Кондиционер на элементах Пельтье своими руками

Которая будет четко опираться в створки и не давать всей конструкции выпасть.

Кондиционер на элементах Пельтье своими руками

Чтобы закрыть щель не до закрытого окна, вырезается полоска из поликарбоната или другого пластика по ширине кондиционера. И вставляется в паз окна.

Кондиционер на элементах Пельтье своими руками

Равой прижимаем всю конструкцию.

Кондиционер на элементах Пельтье своими руками

У меня, как видите, раздвижное окно, вам же придется придумать свою конструкцию крепления.
Главное чтобы одна сторона прибора была на улице, а другая дома. И не было сквозняка через щели.

Результат работы

Кондиционер довольно мощный, все таки применено 6 модулей Пельтье. Вся электрическая мощность составила 360 Вт, что не мало. Хотя сравнивать его с тепловым насосом не приходится из-за очень низкого КПД. Но даже такой модели хватит чтобы охладить небольшую комнату.
Вот результат при первом запуске: начальная температура в помещении 24 градуса Цельсия.

Кондиционер на элементах Пельтье своими руками

Примерно через час работы температура упала до 20 градусов, что является, на мой взгляд, отличным результатом!

Кондиционер на элементах Пельтье своими руками

Смотрите видео

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).

Элементы Пельтье. Охлаждение и нагрев

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.

Элементы Пельтье. Охлаждение и нагрев

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.

Читайте также  Вкусный соус для шашлыка

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 м 3 ) 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.

Элементы Пельтье. Охлаждение и нагрев

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

Элементы Пельтье. Охлаждение и нагрев

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).

Элементы Пельтье. Охлаждение и нагрев

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.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: