Csináld magad autós hűtőszekrény Pelte elemeken

Amíg építkeztem Kúria Vágyam volt az extrudált polisztirolhab más felhasználási módjára gondolni. Ma ez az egyik leghatékonyabb fűtőtest, rengeteg előnnyel és nagyon megfizethető áron. Az első dolog, amire rájöttem, hogy a hipermarketbe történő bevásárláshoz nagyon hasznos, ha van egy termosz, amiben biztonságosan lehet fagyasztott élelmiszert szállítani.

Egy ilyen doboz elkészítéséhez 160 rubel és fél óra szabadidő kellett. De úgy döntöttem, hogy tovább megyek, és finomítom a dizájnt, hogy önálló hűtőszekrényként használhassam.

Kezdjük el készíteni!

Tehát kezdjük a termosz tartállyal. Szükségünk van egy 1200x600 mm méretű, 50 mm vastagságú expandált polisztirol lapra, egy írószer késre és egy mérőszalagra. Egy ilyen lap ára bármely hardverboltban 160 rubel. Vágjuk a lapot a sablon szerint, vegyük a szerelőhabot és ragasztunk egy ilyen edényt.

Íme a lap elrendezése. A lap oldalai 20 mm vastagok, ezeket le kell vágni minden oldalról, kivéve az alját. A lapok össze vannak ragasztva szerelőhab. A technológia egyszerű. Vigyen fel egy kis habot a ragasztási területre, várjon 1 percet, szorosan nyomja egymáshoz a lapokat, majd 5 percig kézi vezérléssel, hogy ne mozduljanak el a hab tágulása miatt. A lényeg, hogy ne hagyd felügyelet nélkül. Csak egy kis darab polisztirolhab marad meg, az ábrán szürkével jelölve.

Ügyeljünk a fedél kialakítására, a fenti ábrán látható egyik nagy lapot ragasztáskor a helyén 3 részre vágtam a szoros illeszkedés érdekében. Ezt követően a doboz külseje festhető. A festék kissé korrodálja a polisztirolhabot, ezért érdemes két lépcsőben festeni. Az így kapott tartály súlya 820 gramm, és hihetetlen hőveszteséggel rendelkezik. Egy ilyen dobozba több kilogramm fagyasztott élelmiszert helyezhet el, és több órán keresztül probléma nélkül szállíthatja. A lényeg az, hogy ne keverjük össze a fagyasztott és hűtött ételeket. Lehetőség van a kialakítás kiegészítésére hidegakkumulátorral.

Vagy módosíthatja a kialakítást, hogy teljes értékű hűtőszekrényt kapjon. Ebből a célból a Peltier elemet - egy termoelektromos átalakítót - használjuk, amelynek működési elve az elektromos áram áramlása során fellépő hőmérséklet-különbségen alapul. Ezeket az elemeket használják a soros autós hűtőszekrényekben, valamint a szellőzős autósülésekben.

Az aliexpressen egy 60 watt maximális teljesítményű Pelte elem költsége 130-150 rubel. TEC1-12706 modell. Működés közben az elem egyik oldala felmelegszik, a másik oldala lehűl. hogy az elem ne égjen ki, intenzíven el kell távolítani a hőt a forró oldalról. Ehhez szükségünk van egy hűtőbordával ellátott processzorhűtőre egy számítógépes boltból, amelynek ára 250 rubel. A hűtőrekesz belsejében a levegő keringésének javítása és a radiátor befagyásának megakadályozása érdekében úgy döntöttem, hogy mindkét oldalra ventilátorokat szerelek fel. Szükségünk lesz egy külső hőmérséklet-érzékelővel és egy relével ellátott termosztátra is, amelynek költsége 170 rubel, amely lehetővé teszi a beállított hőmérséklet szabályozását a tartály belsejében. Nos, egy hosszabbító kábel csatlakozóval egy autós szivargyújtóhoz 100 rubelért.

Tehát kezdjük az összeszerelést.

A termikus pasztát használó Peltier elemet (a hűtővel együtt) két alumínium radiátor közé kell beépíteni. Itt érdemes megjegyezni, hogy 2 vagy 3 sorba szerelt Peltier elem összeszerelésével lehetőség van a beépítés hőmérsékleti gradiensének növelésére. Így az egyik Peltier-elem hűti a másikat. Ebben a kiviteli alakban reális a negatív hőmérséklet elérése a tartályban akár -18 Celsius fokig. Az elem közötti kerület mentén habosított hőszigetelést helyezünk el.

A radiátorokat szabványos rögzítőlapokkal csatlakoztatjuk egymáshoz az alaplaphoz, műanyag bilincsekkel összekötve. Ez lehetővé teszi a hideg és meleg oldal egymástól való hőszigetelését is. A telepítés próbaüzeme. Minél intenzívebben hűtjük a meleg oldalt, annál alacsonyabb lesz a hőmérséklet a hideg oldalon. Itt a ventilátorokat a radiátorok levegőjének áramlására irányítják, ez kevésbé hatékony, mintha megfordítanák, hogy kifújják őket. Rögtönzött dobozban -3 fokos hőmérsékletet lehetett elérni +26 környezeti hőmérsékleten. A képen jól látható a hűtők modellje, előnyük a radiátor támasztékának nagy területén van. Hőszigetelő tömítésként pedig egy darab hőszigetelőt használtam körcsövekhez.

Most integráljuk a termoelektromos átalakítót az új tartály fedelébe. A teljes szerkezet elhelyezésének kényelme érdekében a burkolat vastagságát 100 mm-re növeljük (2 lap expandált polisztirol). Ezen a képen jól látható a kerületi tömítés a két radiátor között.

Művészi vágás polisztirolhabra és csiszolópapírral való megmunkálás. Ismét festünk. A festés után az expandált polisztirol külső héja megerősödik.

Bevonjuk a varratokat tömítőanyaggal, mindkét ventilátort fordítva fújjuk. A lehetséges fejlesztések közül érdemes lehet a hideg oldalon csökkenteni a ventilátor fordulatszámát (most mindkét ventilátor maximális fordulatszámon működik).

A ház mellé szereljük a termosztát táblát, és ilyen igénytelenül rögzítjük a tápvezetéket. Először önmetsző csavarokkal megnyomjuk a lemezt, majd tömítőanyaggal rögzítjük.

Konténer összeszerelve. A tartály tömege fedél nélkül 800 gramm, a fedél az összeszerelt termoelektromos átalakítóval ugyanannyit nyom. Általános költségek - 1000 rubel és néhány óra idő. Egy autó csomagtartójában hűtött termékekkel végzett tesztek kimutatták, hogy a rendszer képes +5 Celsius fokon belül tartani a hőmérsékletet a konténer alján (!), +29 fokos környezeti hőmérséklet mellett (igen, a csomagtartóban sokkal melegebb van). , akkor is, ha a klíma be van kapcsolva) és az áramfelvétel - 3 Amper. Szerintem ez egy kiváló eredmény.

A következő konténer elkészítését 3 szekvenciálisan beépített Peltier elemből tervezem, hogy teljes értékű fagyasztóhoz jussak.

1834-ben Jean Charles Peltier francia fizikus az elektromosság vezetőkre gyakorolt ​​hatását vizsgálva egy nagyon érdekes hatást fedezett fel. Ha áramot vezetünk át két, egymáshoz közel elhelyezkedő különböző vezetőn, akkor az egyik vezető erősen felmelegszik, a második pedig erősen lehűl. A keletkező és elnyelt hő mennyisége közvetlenül függ az elektromos áram erősségétől és irányától. Ha megváltoztatja az áram irányát, akkor a hideg és a meleg oldal helyet cserél. Kicsit később ezt a jelenséget Peltier-effektusnak nevezték, és az akkori kereslet gyakorlati hiánya miatt biztonságosan feledésbe merült.

És csak több mint száz év után, a félvezető korszak felemelkedésével, sürgősen szükség van kompakt, olcsó és hatékony hűtőkre. Tehát a 20. század 60-as éveiben megjelentek az első félvezető termoelektromos modulok, amelyeket Peltier-elemeknek neveztek.

Minden termoelektromos modul alapja az a tény, hogy a különböző vezetőknek eltérő az elektronenergiája. Más szavakkal, az egyik vezető nagy energiájú tartományként, a második vezető alacsony energiájú tartományként ábrázolható. Amikor két vezető anyag érintkezik, az elektromos áram áthaladása során egy kis energiájú tartományból egy elektronnak egy nagy energiájú tartományba kell eljutnia.

Ez nem fog megtörténni, ha az elektron nem szerzi meg a szükséges mennyiségű energiát. Abban a pillanatban, amikor ezt az energiát egy elektron elnyeli, két vezető érintkezési helye lehűl. Ha megváltoztatja az áram áramlási irányát, ellenkezőleg, az érintkezési pont melegítésének hatása lép fel.

Bármilyen vezeték használható, de ez a hatás csak félvezetők használatakor válik fizikailag észrevehetővé és jelentőssé. Például, amikor fémek érintkeznek, a Peltier-effektus annyira jelentéktelen, hogy gyakorlatilag láthatatlan az ohmos melegítés hátterében.

Egy termoelektromos modul (TEM) méretétől és alkalmazási helyétől függetlenül különböző számú, úgynevezett hőelemből áll. A hőelem ugyanaz a tégla, amelyből bármely TEM épül. Két félvezetőből áll, amelyek a vezetőképesség típusában különböznek egymástól. Mint tudják, kétféle p és n típusú vezetőképesség létezik. Ennek megfelelően kétféle félvezető létezik. Ez a két különböző elem egy hőelemben van összekötve rézhíd segítségével. Félvezetőként fémsókat, például bizmutot, tellúrt, szelént vagy antimont használnak.

TEM - egymáshoz sorba kapcsolt hasonló hőelemek halmaza. Minden hőelem két kerámialap között helyezkedik el. Peltier lemez. A lemezek nitridből vagy alumínium-oxidból készülnek. Az egy elemben lévő hőelemek száma közvetlenül változhat nagyon széles körben, néhány darabtól több száz vagy ezer darabig.

Más szóval, a Peltier-elemek bármilyen teljesítményűek lehetnek, a századoktól a több száz vagy több ezer wattig. Az egyenáram sorosan halad át az összes hőelemen, és ennek eredményeként a felső kerámialemez lehűl, míg az alsó pedig felmelegszik. Ha megváltoztatja az áram irányát, akkor a lemezek helyet cserélnek, a felső elkezd felmelegedni, az alsó pedig lehűl.

Az elem működésében van egy olyan funkció, amelyet aktívan használnak az eszköz hűtési hatékonyságának növelésére. Mint ismeretes, amikor egy Peltier-elemen áramot vezetnek át, hőmérséklet-különbség keletkezik a fűtött és a hűtött felület között. Tehát, ha az aktívan fűtött felületet kényszerhűtésnek vetik alá. Például egy speciális hűtő segítségével ez a felület, vagyis a hűtött felület még erősebb hűtéséhez vezet. Ebben az esetben a hőmérséklet-különbség a környező levegőhöz képest több tíz fokot is elérhet.

Előnyök és hátrányok

Mint bárki műszaki eszköz, termoelektromos modulhoz vannak előnyei és hátrányai:

Probléma hatékonyság növelése a TEM-ek esetében egy megoldhatatlan, mégis technikai rejtvénybe ütközik. A szabad elektronoknak tulajdonképpen kettős természetük van, ami a gyakorlatban is megnyilvánul, és egyszerre mind az elektromos áram, mind a hőenergia hordozói. Következésképpen egy rendkívül hatékony Peltier elemet olyan anyagból kell készíteni, amely egyidejűleg két egymást kizáró tulajdonsággal rendelkezik. Ennek az anyagnak jól kell vezetnie az elektromosságot és rosszul kell vezetnie a hőt. Eddig ilyen anyag nem létezik a természetben, de a tudósok aktívan dolgoznak ebben az irányban.

Minden termoelektromos modul rendelkezik a megfelelő műszaki jellemzőkkel:

TEM-ek alkalmazása

Annak ellenére, hogy kivétel nélkül az összes Peltier-elemben rejlő komoly hátrány, nevezetesen a nagyon alacsony hatásfok, ezek az eszközök meglehetősen széles körű alkalmazást találtak mind a tudományban és a technikában, mind a mindennapi életben.

A termoelektromos modulok olyan eszközök fontos tervezési elemei, mint:

Peltier elem a házigazda kezében

Azonnal le kell foglalni, a termoelektromos elem önálló gyártása legalább értelmetlen és haszontalan foglalkozás. Kivéve, ha a gyártó hetedikes tanuló, és a fizikaórákon megszerzett ismereteit nem így rögzíti.

Sokkal egyszerűbb vásárolni új termoelektromos elem az adott üzletben. Szerencsére olcsók, és nincs hiány egy konkrét modell kiválasztásában. Amellett, hogy nincs bennük semmi törnivaló vagy elhasználódás, a régi számítógépből vagy autóklímából eltávolított hőelem műszaki jellemzőiben nem fog különbözni az újaktól.

A hőelemes modell a legnépszerűbb: TEC1-12706. Ennek az eszköznek a méretei 40 x 40 milliméter. 127 sorba kapcsolt hőelemből áll. 5 A áramerősségre tervezték, 12 V áramköri feszültséggel. Egy ilyen elem átlagosan 200-300 rubelbe kerül. De százért, vagy általában ennyiért megtalálod, ha eltávolítod egy régi számítógépről vagy más felesleges eszközről.

Egy ilyen elem segítségével legalább két nagyon érdekes és hasznos készüléket készíthet a háztartásban.

Hogyan készítsünk hűtőszekrényt saját kezűleg

A hordozható hűtőszekrények gyártása, különösen az autók számára, teljes mértékben a Peltier-effektuson alapul. Egy ilyen eszköz otthoni elkészítéséhez szüksége lesz:

• Thermoelement márka TEC1-12706. 200 rubelbe kerül a legközelebbi boltban (szakosodott).
• Radiátor és ventilátor. Egy régi számítógépről vették őket, amely betöltötte a célját.
• Tartály. Minden felesleges műanyagból, fémből vagy fából készült tartály. Az ilyen tartályt kívül és belül polisztirolhabból vagy expandált polisztirolból készült hőtakarékos lemezekkel ragasztják be.

A termoelektromos modul a tartály fedelébe van beépítve. Ebben az esetben a hideg áramlása fentről lefelé történik, ami a tartály egyenletes hűtéséhez vezet. A tartály belsejéből a fedelére termopaszta és rögzítőcsavarok segítségével egy radiátor van rögzítve.

A jövőbeli hűtőberendezés teljesítményének növelése érdekében lehetőség van a termoelemek számának növelésére, akár kettőre, háromra vagy többre. Ebben az esetben a modulokat egymáshoz ragasztják, figyelve a polaritást. Más szavakkal, az alatta lévő elem meleg oldala érintkezik a fedőelem hideg oldalával.

Kívül egy másik radiátor van a fedélhez rögzítve a számítógép hűtőjével együtt. A radiátorok rögzítésének helyén jó hőszigetelésnek kell lennie a hideg - belső és meleg - között. külső felek. Nagyon óvatosan kell meghúzni a felső és az alsó radiátort rögzítőcsavarokkal, hogy a közöttük lévő hőelemek kerámia lemezei ne repedjenek meg.

Az elektromos áram bekötése egy tápegység segítségével történik, amely régi számítógépről is átvehető.

Hordozható termoelektromos generátor

Egy ilyen mini-erőmű valóban kisegíthet egy turistát vagy egy vadászt, ha az erdőben minden elektronikai kütyü akkumulátora lemerül. Nagyon romantikus ebben a helyzetben néhány száraz forgácsot és tobozt venni, kis tüzet rakni, és ezzel feltölteni a lemerült akkumulátorokat, és közben főzni. Ez teszi lehetővé egy termoelemre épített hordozható hőgenerátor elkészítését.

Ennek a csodaeszköznek az elkészítéséhez szükség van egy hordozható kempingtűzhelyre, amely bármilyen típusú tüzelőanyaggal működik. V végső megoldás még egy kis gyertya vagy egy tabletta száraz alkohol is megteszi.

A kályhában tüzet raknak, melyhez kívülről hőpaszta segítségével termoelektromos modult rögzítenek. Vezetékekkel feszültségátalakítóhoz csatlakozik.

A vett áram értéke közvetlenül függ a hőelem hideg és meleg oldala közötti hőmérséklet-különbségtől. A hatékony működéshez legalább 100 fokos különbség szükséges a hideg és a meleg felület között.

Ebben az esetben meg kell érteni, hogy a maximális hőmérsékletet annak a forraszanyagnak az olvadási hőmérséklete korlátozza, amellyel maga a modul készül. Ezért az ilyen eszközökhöz speciális hőmodulokat használnak, amelyeket speciális tűzálló forrasztóanyag felhasználásával készítenek. A hagyományos modulokban a forrasztás olvadáspontja 150 fok. A tűzálló modulokban a forrasztóanyag 300 fokos hőmérsékleten olvadni kezd.

Amíg egy vidéki ház építésével foglalkoztam, nem hagytam el a vágyat, hogy kitaláljam, hogyan használhatja még az extrudált polisztirol habot. Ma ez az egyik leghatékonyabb fűtőtest, rengeteg előnnyel és nagyon megfizethető áron. Az első dolog, amire rájöttem, hogy a hipermarketbe történő bevásárláshoz nagyon hasznos, ha van egy termosz, amiben biztonságosan lehet fagyasztott élelmiszert szállítani. Egy ilyen doboz elkészítéséhez 160 rubel és fél óra szabadidő kellett. De úgy döntöttem, hogy tovább megyek, és finomítom a dizájnt, hogy önálló hűtőszekrényként használhassam.

Kezdjük el készíteni!

2. Kezdjük tehát egy termosz tartállyal. Szükségünk van egy 1200x600 mm méretű, 50 mm vastagságú expandált polisztirol lapra, egy írószer késre és egy mérőszalagra. Egy ilyen lap ára bármely hardverboltban 160 rubel. Vágjuk a lapot a sablon szerint, vegyük a szerelőhabot és ragasztunk egy ilyen edényt.

3. Itt van egy lapvágási séma. A lap oldalai 20 mm vastagok, ezeket le kell vágni minden oldalról, kivéve az alját. A lapokat egymás között szerelőhabbal ragasztják össze. A technológia egyszerű. Vigyen fel egy kis habot a ragasztási területre, várjon 1 percet, szorosan nyomja egymáshoz a lapokat, majd 5 percig kézi vezérléssel, hogy ne mozduljanak el a hab tágulása miatt. A lényeg, hogy ne hagyd felügyelet nélkül. Csak egy kis darab polisztirolhab marad meg, az ábrán szürkével jelölve.

4. Ügyeljen a fedél kialakítására, a fenti diagramból az egyik nagy lapot ragasztáskor a helyén 3 részre vágtam a szoros rögzítés érdekében. Ezt követően a doboz külseje festhető. A festék kissé korrodálja a polisztirolhabot, ezért érdemes két lépcsőben festeni. Az így kapott tartály súlya 820 gramm, és hihetetlen hőveszteséggel rendelkezik. Egy ilyen dobozba több kilogramm fagyasztott élelmiszert helyezhet el, és több órán keresztül probléma nélkül szállíthatja. A lényeg az, hogy ne keverjük össze a fagyasztott és hűtött ételeket. Lehetőség van a kialakítás kiegészítésére hidegakkumulátorral.

5. Vagy módosíthatja a kialakítást, hogy teljes értékű hűtőszekrényt kapjon. Ebből a célból a Peltier elemet - egy termoelektromos átalakítót - használjuk, amelynek működési elve az elektromos áram áramlása során fellépő hőmérséklet-különbségen alapul. Ezeket az elemeket használják a soros autós hűtőszekrényekben, valamint a szellőzős autósülésekben.

Az aliexpressen egy 60 watt maximális teljesítményű Pelte elem költsége 130-150 rubel. TEC1-12706 modell. Működés közben az elem egyik oldala felmelegszik, a másik oldala lehűl. hogy az elem ne égjen ki, intenzíven el kell távolítani a hőt a forró oldalról. Ehhez szükségünk van egy hűtőbordával ellátott processzorhűtőre egy számítógépes boltból, amelynek ára 250 rubel. A hűtőrekesz belsejében a levegő keringésének javítása és a radiátor befagyásának megakadályozása érdekében úgy döntöttem, hogy mindkét oldalra ventilátorokat szerelek fel. Szükségünk lesz egy külső hőmérséklet-érzékelővel és egy relével ellátott termosztátra is, amelynek költsége 170 rubel, amely lehetővé teszi a beállított hőmérséklet szabályozását a tartály belsejében. Nos, egy hosszabbító kábel csatlakozóval egy autós szivargyújtóhoz 100 rubelért.

Tehát kezdjük az összeszerelést.

6. Szerelje be a Peltier elemet hőpasztával (a hűtővel együtt) két alumínium radiátor közé. Itt érdemes megjegyezni, hogy 2 vagy 3 sorba szerelt Peltier elem összeszerelésével lehetőség van a beépítés hőmérsékleti gradiensének növelésére. Így az egyik Peltier-elem hűti a másikat. Ebben a kiviteli alakban reális a negatív hőmérséklet elérése a tartályban akár -18 Celsius fokig. Az elem közötti kerület mentén habosított hőszigetelést helyezünk el.

7. A radiátorokat szabványos szerelőlapokkal csatlakoztatjuk egymáshoz az alaplaphoz, műanyag bilincsekkel összekötve. Ez lehetővé teszi a hideg és meleg oldal egymástól való hőszigetelését is. A telepítés próbaüzeme. Minél intenzívebben hűtjük a meleg oldalt, annál alacsonyabb lesz a hőmérséklet a hideg oldalon. Itt a ventilátorokat a radiátorok levegőjének áramlására irányítják, ez kevésbé hatékony, mintha megfordítanák, hogy kifújják őket. Rögtönzött dobozban -3 fokos hőmérsékletet lehetett elérni +26 környezeti hőmérsékleten. A képen jól látható a hűtők modellje, előnyük a radiátor támasztékának nagy területén van. Hőszigetelő tömítésként pedig egy darab hőszigetelőt használtam körcsövekhez.

8. Most integráljuk a termoelektromos átalakítót a tartály új fedelébe. A teljes szerkezet elhelyezésének kényelme érdekében a burkolat vastagságát 100 mm-re növeljük (2 lap expandált polisztirol). Ezen a képen jól látható a kerületi tömítés a két radiátor között.

9. Művészi vágás polisztirolhabon és csiszolás. Ismét festünk. A festés után az expandált polisztirol külső héja megerősödik.

10. Bevonjuk a varratokat tömítőanyaggal, mindkét ventilátort megfordítjuk a fújáshoz. A lehetséges fejlesztések közül - érdemes lehet csökkenteni a ventilátor fordulatszámát a hideg oldalon (most mindkét ventilátor maximális fordulatszámon működik).

11. A tok mellé szereljük a termosztát táblát és rögzítjük a tápkábelt ilyen igénytelenül. Először önmetsző csavarokkal megnyomjuk a lemezt, majd tömítőanyaggal rögzítjük.

12. Tartály összeállítás. A tartály súlya fedél nélkül 800 gramm, a fedél az összeszerelt termoelektromos átalakítóval ugyanannyit nyom. Általános költségek - 1000 rubel és néhány óra idő. Egy autó csomagtartójában hűtött termékekkel végzett tesztek kimutatták, hogy a rendszer képes +5 Celsius fokon belül tartani a hőmérsékletet a konténer alján (!), +29 fokos környezeti hőmérséklet mellett (igen, a csomagtartóban sokkal melegebb van). , akkor is, ha a klíma be van kapcsolva) és az áramfelvétel - 3 Amper. Szerintem ez egy kiváló eredmény.

A következő konténer elkészítését 3 szekvenciálisan beépített Peltier elemből tervezem, hogy teljes értékű fagyasztóhoz jussak.

Tedd autó hűtő a barkácsolás a legjobb a Peltier elemeken. Egy ilyen hűtőszekrény készüléke sokkal egyszerűbb, mint az általunk megszokott egység, amelyben a kompresszor és a freon hűtőközeg. Annak ellenére, hogy a kompresszoros hűtőszekrény nagyobb hatásfokú, mint a Peltier-effektuson alapulóé, az utóbbit előnyösebb az autókban használni. Mivel további fontos előnyei vannak: kisebb méretek és csendes működés.

A kompresszoros klímatechnológiát még mindig használják az autókban, például a légkondicionálásban. Ez azzal magyarázható, hogy a klímaberendezés nagy mennyiségben hűt, és nem készíthető a Peltier-effektus alapján. Ezen túlmenően a klímaberendezésnek a Peltier-elem kialakításánál nagyobb mértékben kell elvezetnie a hőt az utastérből. Ha egy régi otthoni klímát szerzett be, ne rohanjon örülni, hiszen nem valószínű, hogy autós hűtőszekrényt tud belőle készíteni.

Hűtés kompresszor nélkül

A Peltier-effektus abban rejlik, hogy amikor két különböző vezetőképességű félvezető érintkezésén elektromos áram folyik ( p-n csomópont), az áram irányától függően vagy lehűl, vagy felmelegszik. Ez az elektronok kölcsönhatásával magyarázható a kristályrács atomjainak hőrezgéseivel. És amikor az áram sorba kapcsolt csomópontokon halad keresztül, az egyik p-n átmenet által elnyelt hőenergia felszabadul egy másikon.

Ha a Peltier elemet úgy helyezzük el, hogy az egyik p-n csomópont egy jó hőszigetelő edényben, a másik pedig kívül legyen, akkor egy kis hűtőt kapunk, aminek elegendő teljesítménye van egy autós szivargyújtóból. Egy másik hűtőszekrény, amely kompresszor nélkül működik, az abszorpciós hűtőszekrény. Egy ilyen régi egységből hűtőt készíthet az autóban. De ebben az esetben a kialakítás attól függ, hogy mit kapott, ezért feltétlenül cserélnie kell a fűtőtesteket és a termosztátokat 12 voltosra.

A test elkészítése

A tok gyártásához a következő anyagokra lesz szüksége:

Egy Peltier elem nem tud jelentősen hűteni nagy térfogatot, ezért egy termoelektromos elem esetében ne legyen nagyobb 40×40×30 cm-nél.

A farostlemez vágásához elektromos kirakós fűrészt ill körfűrész, ha nincsenek a fegyvertárában, egy közönséges fémfűrész, kis foggal megteszi. MDF lapokból sarkok és szegecsek segítségével állítson össze egy dobozt, amely a mini hűtőszekrény teste lesz. Helyezze a sarkokat a belső oldalra, hogy a szegecseket biztonságosabban rögzítse. Töltsön fel minden üreget a szerkezeti részek közötti hézagokban tömítőanyaggal. Miután a tömítőanyag megszáradt, ragassza fel a kapott doboz belső felületét fűtőberendezéssel. Ehhez használjon "folyékony körmöket".

Ragasszon habtömítést a falak felső végére. Az MDF nagyon higroszkópos, ezért a test ragasztása előtt alapozni kell. Alapozó helyett hígítsunk fel egy kis PVA-t vízzel (1 rész ragasztóhoz adjunk 2 rész folyadékot). Alapozza le a tokot, hagyja megszáradni, és fedje le olajjal. Ne ragasszon rá az ajtóra, mivel az egy radiátor, és a ragasztás rontja a hőátadást.

Hűtő beépítése

Ehhez szüksége lesz:

Először két radiátort kell készítenie alumíniumból, közéjük kell szerelni egy hűtőelemet, és hőszigetelő lappal el kell választani őket egymástól. Ez a kialakítás részmunkaidős hűtőszekrényajtó lesz. A tok külső méreteinél 40x40x30 cm legyen a felső radiátor 40x40 cm-es, mivel fedi a dobozt, az alsó pedig 38x38 cm-es, mert be kell mennie. A szigetelőlapból vágjunk ki egy 38×38 cm-es négyzetet, a közepébe vágjunk egy lyukat a hűtőelem méretének megfelelően, és „folyékony szögek” segítségével ragasszuk a kisebb radiátorra. Forrassza a tápvezetékeket az elem kivezetéseihez (a piros kimenetre „+”, a feketére pedig „földelést” kell alkalmazni).

Tegyünk le egy nagy radiátort, és rá, hőszigeteléssel felfelé, egy kicsiket, hogy a középpontjuk egybeessen. A hőszigetelésben lévő kivágás minden sarkától egy centiméterre fúrjon egy Ø 3 mm-es lyukat egyszerre két radiátorba. Kenje meg a hűtőelemet mindkét oldalon hővezető pasztával, és helyezze a kisebb radiátor szigeteléstől mentes területére úgy, hogy a hűtő oldala a fém felé legyen. Fedjük le egy nagy radiátorral, hogy az előzőleg készített lyukak egybeessenek, majd csavarokkal és anyákkal húzzuk meg a kapott szendvicset, amíg a hőszigetelés össze nem préselődik, és a radiátorok hozzáérnek a hűtőhöz. Szabályozza a kompressziót tolómérővel a radiátorok közötti távolság mérésével. Az elem vastagsága 3,8 mm. A hézag erre az értékre való csökkentése után a hűtőlemezek meghúzását le kell állítani.

Rögzítse a kapott ajtót a zsanérokhoz, azokat pedig a házhoz úgy, hogy zárásakor a kisebb radiátor kerüljön a tok belsejébe. A vezetékek házból való kiemeléséhez tegyen rájuk egy megfelelő átmérőjű gumicsövet. Fúrjon egy lyukat, amely valamivel kisebb, mint a cső külső átmérője a felső lemezben, a hűtő tápcsatlakozócsapjai mellett. Húzza át rajta a vezetékeket úgy, hogy a csövet a lyukban hagyja, hogy a vezeték ne súrolja a széleit. Csatlakoztassa a ventilátort az ajtóhoz, azzal szemben, és csatlakoztassa ugyanahhoz a vezetékpárhoz. Még csak rögzíteni kell a reteszt és valamilyen fogantyút az eszköz szállításához, és a hideggenerátor készen áll.

Vezetékszakasz kiválasztása

A beépített klíma által fogyasztott áram meghatározásához adja hozzá a ventilátor névleges áramát a hűtőelem azonos paraméterével. Ezután már csak ki kell választani a könyvtárból az ennek az áramnak megfelelő vezetékszakaszt. Az alábbiakban a referenciakönyv egy részlete található, amely elegendő a döntés meghozatalához ebben az esetben. 2 m-es csatlakozási hosszig:

• áram 1,5 A-ig, vezeték keresztmetszete - 0,3 mm 2;
• áram - 2,5 A, keresztmetszet - 0,5 mm 2;
• áram - 3,5 A, vezeték - 0,7 négyzet;
• áram - 7,5 A, vezeték 1,5 négyzet;
• áramerősség - 10 A, vezeték - 2 mm 2.

3 m csatlakozási hossz esetén:

• I nom 1,5 A-ig, vezeték - 0,4 mm 2;
• I nom - 2,5 A, vezeték - 0,8 mm 2;
• I nom - 3,5 A, vezeték - 1,1 négyzet;
• I nom - 7,5 A, keresztmetszet - 2,3 mm 2;
• I nom - 10 A, keresztmetszet - 3,2 négyzet.

Ha a klímaberendezése több áramot vesz fel, mint amennyire a szivargyújtó biztosítékát tervezték, akkor a saját biztosítékán keresztül kell csatlakoztatnia az akkumulátor érintkezőihez. De spórolni fog a szivargyújtó aljzathoz való csatlakozáshoz szükséges csatlakozón.

Az S egymagos huzal keresztmetszete a d átmérő mérése után a következő képlettel számítható ki: - S \u003d π * (d / 2) 2. A sodrott huzal keresztmetszetének meghatározásához meg kell számolni a szigetelés alatti vénák számát, ki kell számítani az egyik keresztmetszetét, és meg kell szorozni a számukkal.

Ha nem rendelkezik tolómérővel, akkor egy hagyományos vonalzó segítségével meghatározhatja a tömör huzal átmérőjét. Ehhez tekerjen fel 10 huzalfordulatot egy csavarhúzóra, és mérje meg a kapott tekercs hosszát egy vonalzóval. Az eredményt elosztjuk 10-zel, hogy megkapjuk a huzal átmérőjét.

Teljesítményigény

A készülék tápellátásának legfeljebb 15 V egyenáramúnak kell lennie. A kis hullámosságok nem zavarják a működést. Ez azt jelenti, hogy egy házi készítésű klímaberendezés nem igényel különleges feltételeket, és egyszerűen csatlakoztatható egy autó fedélzeti hálózatához 12 voltos elektromos berendezéssel. A 24 V-os fedélzeti hálózati feszültségű járművek tulajdonosai számára két hűtőelem sorba kapcsolása javasolt.

A termoelektromos hűtőberendezések előnyei és hátrányai

A Peltier-effektuson alapuló termoelektromos hűtőklíma a következő előnyökkel rendelkezik:

1. Magas fajlagos hűtőteljesítmény. 40×40×3,8 mm-es méretekkel egy elem akár 57 watt hőenergiát is képes eltávolítani.
2. Csendes működés.
3. Alacsony költségű. Egy termék ára nem több, mint 3 dollár.
4. Magas megbízhatóság. A folyamatos üzemidő a meghibásodás előtt eléri a 200 ezer órát.

A Peltier hűtők hátrányai:

• Alacsony hatékonyság. Ezért nagy hűtött térfogat mellett nehéz jelentős hőmérséklet-különbséget elérni az ellentétes felületek között.
• A klímaberendezés viszonylag sok energiát fogyaszt. Az egyik elem által fogyasztott áram eléri a 6 A-t.
• Az elfogyasztott energia egy részét a radiátor fűtésére fordítják, ami hőt ad le a légkörnek.

Egy saját készítésű hűtőszekrény természetesen nem veszi észre a klímát vagy a klímát, de mindenesetre megkönnyíti az utazást a nagy melegben.

Peltier félvezető hűtők

A számítógépek alapját képező modern, nagy teljesítményű elektronikai alkatrészek működése jelentős hőleadással jár együtt, különösen, ha kényszerített túlhajtási üzemmódban üzemeltetik őket. Az ilyen alkatrészek hatékony működéséhez megfelelő hűtőberendezések szükségesek, amelyek biztosítják a működésükhöz szükséges hőmérsékleti feltételeket. Általános szabály, hogy az ilyen támogatási eszközök optimális hőmérsékleti viszonyok hagyományos hűtőbordákon és ventilátorokon alapuló hűtők.

Az ilyen eszközök megbízhatósága és teljesítménye folyamatosan növekszik a tervezésük, használatuk fejlesztésének köszönhetően a legújabb technológiákat valamint a különféle szenzorok és vezérlőelemek alkalmazása ezek összeállításában. Ez lehetővé teszi az ilyen eszközök számítógépes rendszerekbe történő integrálását, működésük diagnosztikáját és ellenőrzését biztosítva a legnagyobb hatékonyság elérése érdekében, miközben optimális hőmérsékleti feltételeket biztosít a számítógépes elemek működéséhez, ami növeli a megbízhatóságot és kiterjeszti a problémamentes működésüket.

A hagyományos hűtők paraméterei azonban folyamatosan javulnak Utóbbi időben Az elektronikai elemek hűtésének olyan sajátos eszközei, mint a Peltier félvezető hűtőszekrények jelentek meg a számítógéppiacon, és hamar népszerűvé váltak (bár gyakran használják a hűtő szót, de a Peltier-elemeknél a helyes kifejezés a hűtőszekrény).

A speciális félvezető termoelektromos modulokat tartalmazó Peltier hűtőszekrények, amelyek működése az 1834-ben felfedezett Peltier-effektuson alapul, rendkívül ígéretes hűtőberendezések. Az ilyen eszközöket évek óta sikeresen alkalmazzák a tudomány és a technológia különböző területein.

A hatvanas-hetvenes években a hazai ipar ismételten próbálkozott háztartási kisméretű hűtőszekrények gyártásával, amelyek működése a Peltier-effektuson alapult. Azonban a meglévő technológiák tökéletlensége, az együttható alacsony értékei hasznos akcióés a magas árak nem tették lehetővé, hogy ilyen eszközök akkoriban elhagyják a kutatólaboratóriumokat és a próbapadokat.

De a Peltier-effektus és a termoelektromos modulok nem maradtak egyedül a tudósok körében. A technológiák fejlesztése során számos negatív jelenség jelentősen csökkent. Ezen erőfeszítések eredményeként rendkívül hatékony és megbízható félvezető modulokat hoztak létre.

Az elmúlt években ezeket a modulokat, amelyek működése a Peltier-effektuson alapul, aktívan használták a számítógépek különféle elektronikus alkatrészeinek hűtésére. Különösen a modern nagy teljesítményű processzorok hűtésére kezdték használni, amelyek működését magas szintű hőelvezetés kíséri.

Egyedülálló termikus és működési tulajdonságok termoelektromos modulok - Peltier modulok - alapján létrehozott eszközök lehetővé teszik a számítógépes elemek szükséges hűtési szintjének elérését különösebb technikai nehézségek és pénzügyi költségek nélkül. Az elektronikus alkatrészek hűtőjeként ezek az eszközök a működésükhöz szükséges hőmérsékleti feltételek fenntartására rendkívül ígéretesek. Kompaktak, kényelmesek, megbízhatóak és nagyon magas a munkahatékonyságuk.

Különösen nagy érdeklődés A félvezető hűtőket a számítógépes rendszerek intenzív hűtését biztosító eszközként mutatják be, amelyek elemeit kemény kényszer üzemmódban telepítik és üzemeltetik. Az ilyen módok használata - a túlhajtás (túlhúzás) gyakran jelentősen növeli a használt elektronikus alkatrészek teljesítményét, és ennek következtében általában az egész számítógépes rendszert. A számítógép-alkatrészek ilyen üzemmódokban történő működését azonban jelentős hőleadás jellemzi, és gyakran a számítógép-architektúrák, valamint a meglévő és használt mikroelektronikai technológiák lehetőségeinek határán van. Az ilyen számítógép-alkatrészek, amelyek működése nagy hőelvezetéssel jár együtt, nemcsak nagy teljesítményű processzorok, hanem modern, nagy teljesítményű videoadapterek elemei, esetenként memóriamodul chipek is. Az ilyen nagy teljesítményű elemek megfelelő működésükhöz intenzív hűtést igényelnek még normál üzemmódban és még inkább túlhajtási módban is.

Peltier modulok

A Peltier hűtőszekrényekben hagyományos, úgynevezett termoelektromos hűtőszekrényt alkalmaznak, melynek működése a Peltier-effektuson alapul. Ez a hatás a francia óraműves Peltier (1785-1845) nevéhez fűződik, aki több mint másfél évszázaddal ezelőtt - 1834-ben - tette felfedezését.

Maga Peltier nem egészen értette az általa felfedezett jelenség lényegét. A jelenség valódi jelentését néhány évvel később, 1838-ban Lenz (1804-1865) állapította meg.

A két bizmut és antimon rúd találkozásánál lévő mélyedésbe Lenz egy csepp vizet helyezett. Ha elektromos áramot vezetünk egy irányba, egy csepp víz megfagy. Amikor az áramot az ellenkező irányba vezették, a keletkező jég megolvadt. Így kiderült, hogy amikor két elektromos áramvezető érintkezésén áthalad, az utóbbi irányától függően a Joule hő mellett felszabadul vagy elnyelődik. további hő, amit Peltier-hőnek neveznek. Ezt a jelenséget Peltier-jelenségnek (Peltier-effektus) nevezik. Tehát a Seebeck-jelenség fordítottja.

Ha egy zárt, több fémből vagy félvezetőből álló áramkörben a fémek vagy félvezetők érintkezési pontjain a hőmérséklet eltérő, akkor az áramkörben elektromos áram jelenik meg. A termoelektromos áram jelenségét Seebeck (1770-1831) német fizikus fedezte fel 1821-ben.

Ellentétben a Joule-Lenz hővel, amely arányos az áramerősség négyzetével (Q=R·I·I·t), a Peltier-hő arányos az áramerősség első hatványával, és előjelet vált, amikor az áramerősség iránya utóbbi változások. A Peltier-hő, amint azt a kísérleti vizsgálatok kimutatták, a következő képlettel fejezhető ki:

Qp = P q

ahol q az áthaladott elektromosság mennyisége (q=I t), P az úgynevezett Peltier-együttható, melynek értéke az érintkező anyagok természetétől és hőmérsékletüktől függ.

A Qp Peltier-hő pozitívnak tekinthető, ha felszabadul, és negatívnak, ha elnyelődik.

Rizs. 1. A Peltier-hőmérési kísérlet vázlata, Cu - réz, Bi - bizmut.

A Peltier-hőmérési kísérlet bemutatott sémája a kaloriméterekbe merített R (Cu + Bi) vezetékek azonos ellenállásával minden kaloriméterben ugyanaz a Joule hő szabadul fel, mégpedig Q=R·I·I·t. . A Peltier-hő viszont az egyik kaloriméterben pozitív, a másikban negatív lesz. Ezzel a sémával összhangban lehetőség van a Peltier-hőmérésre és a Peltier-együttható értékeinek kiszámítására a különböző vezetőpárokra.

Meg kell jegyezni, hogy a Peltier-együttható erősen függ a hőmérséklettől. A különböző fémpárok Peltier-együtthatójának néhány értéke a táblázatban látható.

Peltier-együttható értékek különböző fémpárokhoz
vas konstans		Réz-nikkel		Ólom-konstans
T, K	P, mV	T, K	P, mV	T, K	P, mV
273	13,0	292	8,0	293	8,7
299	15,0	328	9,0	383	11,8
403	19,0	478	10,3	508	16,0
513	26,0	563	8,6	578	18,7
593	34,0	613	8,0	633	20,6
833	52,0	718	10,0	713	23,4

A Peltier-együttható, ami fontos műszaki specifikáció Az anyagokat általában nem mérik, hanem a Thomson-együtthatóval számítják ki:

P = a T

ahol P a Peltier-együttható, a a Thomson-együttható, T az abszolút hőmérséklet.

A Peltier-effektus felfedezése nagy hatással volt a fizika későbbi fejlődésére, majd a technika különböző területeire.

Tehát a nyitott hatás lényege a következő: amikor elektromos áram halad át két vezető érintkezőjén különféle anyagok, irányától függően a Joule-hő mellett további hő szabadul fel vagy nyel el, amit Peltier-hőnek nevezünk. Ennek a hatásnak a megnyilvánulási foka nagymértékben függ a kiválasztott vezetők anyagától és az alkalmazott elektromos üzemmódoktól.

A klasszikus elmélet a Peltier-jelenséget azzal magyarázza, hogy az áram által egyik fémből a másikba szállított elektronokat a fémek közötti belső érintkezési potenciálkülönbség felgyorsítja vagy lelassítja. Az első esetben az elektronok mozgási energiája megnő, majd hő formájában szabadul fel. A második esetben az elektronok kinetikus energiája csökken, és ez az energiaveszteség a második vezető atomjainak hőrezgései miatt pótolódik. Az eredmény a hűtés. Egy teljesebb elmélet nem a potenciális energia változását veszi figyelembe az elektron egyik fémről a másikra való átvitele során, hanem a teljes energia változását.

A Peltier-effektus legerősebben a p- és n-típusú félvezetők esetében figyelhető meg. A félvezető érintkezőn áthaladó elektromos áram irányától függően különböző típusú- p-n- és n-p-átmenetek az elektronok (n) és lyukak (p) által képviselt töltések kölcsönhatása következtében, és ezek rekombinációs energiája vagy elnyelődik, vagy felszabadul. Ezen kölcsönhatások és generált energiafolyamatok eredményeként a hő vagy elnyelődik, vagy felszabadul. ábra szemlélteti a p- és n-típusú vezetőképességű félvezetők használatát termoelektromos hűtőszekrényekben. 2.

Rizs. 2. P- és n-típusú félvezetők alkalmazása termoelektromos hűtőszekrényekben.

A p- és n-típusú félvezetők nagyszámú párjának kombinálása lehetővé teszi hűtőelemek - viszonylag nagy teljesítményű Peltier-modulok létrehozását. A félvezető termoelektromos Peltier-modul felépítése az ábrán látható. 3.

Rizs. 3. A Peltier modul felépítése

A Peltier modul egy termoelektromos hűtőszekrény, amely sorba kapcsolt p- és n-típusú félvezetőkből áll, amelyek p-n- és n-p-átmeneteket képeznek. Ezen átmenetek mindegyike termikusan érintkezik a két radiátor egyikével. Egy bizonyos polaritású elektromos áram áthaladása következtében a Peltier modul radiátorai között hőmérséklet-különbség alakul ki: az egyik radiátor úgy működik, mint egy hűtőszekrény, a másik radiátor felmelegszik és a hő eltávolítására szolgál. ábrán A 4. ábra egy tipikus Peltier-modul megjelenését mutatja.

Rizs. 4. Kinézet Peltier modul

Egy tipikus modul jelentős, több tíz fokos hőmérséklet-különbséget biztosít. A fűtőtest megfelelő kényszerhűtésével a második radiátor, a hűtőszekrény negatív hőmérséklet elérését teszi lehetővé. A hőmérséklet-különbség növelésére a Peltier termoelektromos modulok kaszkádcsatlakozása lehetséges, feltéve, hogy megfelelően hűtöttek. Ez viszonylag lehetővé teszi egyszerű eszközökkel jelentős hőmérséklet-különbség elérése és a védett elemek hatékony hűtése. ábrán Az 5. ábra tipikus Peltier-modulok kaszkádcsatlakozására mutat példát.

Rizs. 5. Példa Peltier modulok kaszkádcsatlakozására

A Peltier modulokon alapuló hűtőberendezéseket gyakran nevezik aktív Peltier hűtőknek vagy egyszerűen Peltier hűtőknek.

A Peltier modulok alkalmazása az aktív hűtőkben lényegesen hatékonyabbá teszi azokat, mint a hagyományos hűtőbordákon és ventilátorokon alapuló hagyományos hűtőtípusok. A Peltier-modulokkal ellátott hűtők tervezése és használata során azonban figyelembe kell venni számos olyan sajátosságot, amelyek a modulok tervezéséből, működési elvükből, a modern számítógépes hardver architektúrájából és a rendszer funkcionalitásából adódnak. és alkalmazási szoftverek.

Nagyon fontos a Peltier modul teljesítménye, amely általában a méretétől függ. Az alacsony teljesítményű modul nem biztosítja a szükséges hűtési szintet, ami a védett elektronikus elem, például a processzor meghibásodásához vezethet a túlmelegedés miatt. Túl nagy modulok használata esetén azonban a hűtőradiátor hőmérséklete a levegő páralecsapódásának szintjére csökkenhet, ami veszélyes az elektronikus áramkörökre. Ennek oka az a tény, hogy a kondenzáció következtében folyamatosan keletkező víz rövidzárlathoz vezethet a számítógép elektronikus áramköreiben. Itt helyénvaló emlékeztetni arra, hogy a modern nyomtatott áramköri lapokon a vezető vezetők közötti távolság gyakran a milliméter töredéke. Mindazonáltal mindennek ellenére a nagy teljesítményű hűtők részét képező, erőteljes Peltier modulok és a megfelelő kiegészítő hűtő- és szellőzőrendszerek tették lehetővé a KryoTech és az AMD számára, hogy a hagyományos technológiával létrehozott AMD processzorokat 1 GHz-et meghaladó frekvenciára túlhajtsák a csatlakozásukban. kutatás. , azaz működési gyakoriságukat a normál üzemmódhoz képest közel 2-szeresére növeljék. És hangsúlyozni kell, hogy ezt a teljesítményszintet olyan körülmények között érték el, amelyek biztosítják a processzorok szükséges stabilitását és megbízhatóságát kényszerített módokban. Nos, az ilyen extrém túlhajtás eredménye teljesítményrekord volt a 80x86-os architektúrájú és utasításkészletű processzorok között. A KryoTech pedig jó pénzt keresett azzal, hogy felkínálta hűtőegységeit a piacon. Megfelelő elektronikával felszerelve igényesnek bizonyultak a nagy teljesítményű szerverek és munkaállomások platformjaként. Az AMD pedig megerősítést kapott termékei magas színvonaláról, és gazdag kísérleti anyagot kapott processzorai architektúrájának további fejlesztéséhez. Egyébként hasonló vizsgálatokat végeztek Intel processzorok Celeron, Pentium II, Pentium III, ami szintén jelentős teljesítménynövekedést eredményezett.

Megjegyzendő, hogy a Peltier modulok viszonylag nagy mennyiségű hőt bocsátanak ki működésük során. Emiatt nemcsak erős ventilátort kell használnia a hűtő részeként, hanem a számítógépház belsejében lévő hőmérséklet csökkentésére is, hogy elkerülje a számítógép többi alkatrészének túlmelegedését. Ennek érdekében a számítógépház kialakításánál célszerű kiegészítő ventilátorokat alkalmazni, hogy a házon kívüli környezettel való jobb hőcsere biztosítható legyen.

ábrán A 6. ábra egy aktív hűtő megjelenését mutatja, amely egy Peltier félvezető modult tartalmaz.

Rizs. 6. A hűtő megjelenése a Peltier modullal

Meg kell jegyezni, hogy a Peltier-modulokon alapuló hűtőrendszereket nem csak elektronikus rendszerekben, például számítógépekben használják. Az ilyen modulokat különféle nagy pontosságú eszközök hűtésére használják. A Peltier-modulok nagy jelentőséggel bírnak a tudomány számára. Ez mindenekelőtt a fizika, kémia és biológia területén végzett kísérleti kutatásokra vonatkozik.

A Peltier modulokról és hűtőszekrényekről, valamint alkalmazásuk jellemzőiről és eredményeiről az internetes oldalakon találhat információkat, például a következő címeken:

Működési jellemzők

Az elektronikus hűtőberendezések részeként használt Peltier-modulokat viszonylag nagy megbízhatóság jellemzi, és a hagyományos hűtőszekrényekkel ellentétben nem rendelkeznek mozgó alkatrészekkel. És, mint fentebb megjegyeztük, munkájuk hatékonyságának növelése érdekében lehetővé teszik a kaszkádhasználatot, amely lehetővé teszi a védett elektronikai elemek házainak hőmérsékletét negatív értékekre hozni még jelentős disszipációs teljesítményük mellett is.

A nyilvánvaló előnyök mellett azonban a Peltier-modulok számos sajátos tulajdonsággal és jellemzővel is rendelkeznek, amelyeket figyelembe kell venni, ha hűtőfolyadékként használják őket. Ezek egy részét már feljegyeztük, de a Peltier modulok helyes alkalmazásához részletesebb átgondolást igényelnek. A legfontosabb jellemzők a következő működési jellemzőket foglalják magukban:

• A Peltier modulok, amelyek működésük során nagy mennyiségű hőt termelnek, megfelelő hűtőbordákat és ventilátorokat igényelnek a hűtőben, amelyek hatékonyan tudják eltávolítani a felesleges hőt a hűtőmodulokból. Meg kell jegyezni, hogy a termoelektromos modulokat viszonylag alacsony teljesítménytényező (COP) jellemzi, és a hőszivattyú funkcióit ellátva maguk is erős hőforrások. Ezeknek a moduloknak a számítógép-elektronikai alkatrészek hűtése részeként történő használata jelentős hőmérséklet-emelkedést okoz a rendszeregységen belül, ami gyakran további intézkedéseket és eszközöket igényel a számítógépház belsejében lévő hőmérséklet csökkentésére. Ellenkező esetben a házon belüli megnövekedett hőmérséklet nemcsak a védett elemek és hűtőrendszereik, hanem a számítógép többi alkatrésze számára is megnehezíti a munkát. Azt is hangsúlyozni kell, hogy a Peltier modulok viszonylag erős kiegészítő terhelést jelentenek a tápegység számára. A Peltier modulok áramfelvételének értékét figyelembe véve a számítógép tápegységének teljesítménye legalább 250 W legyen. Mindez a megfelelő teljesítményű tápegységekkel ellátott ATX alaplapok és tokok kiválasztásához vezet. Ennek a konstrukciónak a használata megkönnyíti a számítógép-alkatrészek számára az optimális termikus és elektromos üzemmódok megszervezését. Meg kell jegyezni, hogy vannak Peltier hűtőszekrények saját tápegységgel.
• A Peltier modul meghibásodása esetén leválasztja a hűtött elemet a hűtőradiátorról. Ez a védett elem hőszabályozásának nagyon gyors megsértéséhez és a későbbi túlmelegedés miatti korai meghibásodásához vezet.
• A Peltier hűtőszekrények túlzott teljesítményű működése során fellépő alacsony hőmérséklet hozzájárul a levegő páralecsapódásához. Ez veszélyt jelent az elektronikus alkatrészekre, mivel a páralecsapódás rövidzárlatot okozhat az elemek között. Ennek a veszélynek a kiküszöbölésére célszerű optimális teljesítményű Peltier hűtőszekrényeket használni. Az, hogy a páralecsapódás fellép-e vagy sem, több paramétertől függ. A legfontosabbak: a környezeti hőmérséklet (jelen esetben a tokban lévő levegő hőmérséklete), a lehűtött tárgy hőmérséklete és a levegő páratartalma. Minél melegebb a levegő a ház belsejében és minél nagyobb a páratartalom, annál valószínűbb a páralecsapódás, és a számítógép elektronikus alkatrészeinek meghibásodása. Az alábbiakban egy táblázat látható, amely bemutatja a páratartalom és a környezeti hőmérséklet függvényében a páralecsapódás hőmérsékletének hűtött tárgytól való függését. A táblázat segítségével könnyen megállapíthatja, hogy fennáll-e a páralecsapódás veszélye vagy sem. Például, ha a külső hőmérséklet 25°C és a páratartalom 65%, akkor nedvesség lecsapódik a lehűtött tárgyon, ha annak felületi hőmérséklete 18°C ​​alatt van.

Harmatpont

Páratartalom, %
Hőfok környezet, °C	30	35	40	45	50	55	60	65	70
30	11	13	15	17	18	20	21	23	24
29	10	12	14	16	18	19	20	22	23
28	9	11	13	15	17	18	20	21	22
27	8	10	12	14	16	17	19	20	21
26	7	9	11	13	15	16	18	19	20
25	6	9	11	12	14	15	17	18	19
24	5	8	10	11	13	14	16	17	18
23	5	7	9	10	12	14	15	16	17
22	4	6	8	10	11	13	14	15	16
21	3	5	7	9	10	12	13	14	15
20	2	4	6	8	9	11	12	13	14

Ezeken a tulajdonságokon túlmenően figyelembe kell venni a Peltier termoelektromos moduloknak a nagy teljesítményű számítógépek nagy teljesítményű központi processzorainak hűtésére használt hűtők részeként történő használatához kapcsolódó számos különleges körülményt is.

A modern processzorok architektúrája és egyes rendszerprogramok a processzorok terhelésétől függően változtatják az energiafogyasztást. Ez lehetővé teszi az energiafogyasztásuk optimalizálását. Ezt egyébként a hardverbe és szoftverbe épített egyes funkciókkal támogatott energiatakarékossági szabványok is biztosítják. modern számítógépek. Normál körülmények között a processzor és annak energiafogyasztásának optimalizálása jótékony hatással van mind magának a processzornak a hőkezelésére, mind az általános termikus egyensúly. Azonban meg kell jegyezni, hogy az energiafogyasztás periodikus változásával járó üzemmódok nem feltétlenül kombinálhatók a Peltier-modulokat használó processzorok hűtésével. Ez annak köszönhető, hogy a meglévő Peltier hűtőszekrényeket általában folyamatos működésre tervezték. Ebben a tekintetben a legegyszerűbb, vezérléssel nem rendelkező Peltier hűtőszekrényeket nem ajánlott hűtési programokkal együtt használni, mint például a CpuIdle, valamint operációs rendszer Windows NT/2000 vagy Linux.

Ha a processzor alacsony fogyasztású üzemmódba kapcsol, és ennek megfelelően hőelvezetést, akkor a ház és a processzorchip hőmérsékletének jelentős csökkenése lehetséges. A processzormag túlhűtése bizonyos esetekben a teljesítmény átmeneti leállását, és ennek eredményeként a számítógép tartós lefagyását okozhatja. Emlékeztetni kell arra, hogy az Intel dokumentációja szerint a sorozatgyártású Pentium II és Pentium III processzorok megfelelő működésének minimális hőmérséklete általában +5 °C, bár a gyakorlat azt mutatja, hogy alacsonyabb hőmérsékleten is jól működnek. hőmérsékletek.

Bizonyos problémák számos beépített funkció, például a hűtőventilátorokat vezérlő funkciók működése miatt is felléphetnek. A processzor energiagazdálkodási módjai egyes számítógépes rendszerekben lehetővé teszik a hűtőventilátorok sebességének megváltoztatását az alaplap beépített hardverén keresztül. Normál körülmények között ez nagymértékben javítja a számítógép processzorának termikus viselkedését. A legegyszerűbb Peltier hűtőszekrények használata esetén azonban a forgási sebesség csökkenése a termikus rezsim romlásához vezethet, ami végzetes eredménnyel járhat a processzor számára már a működő Peltier modul általi túlmelegedés miatt, amely amellett, hogy a hőszivattyú funkcióit ellátva hatékony kiegészítő hőforrás.

Megjegyzendő, hogy a számítógépes központi egységekhez hasonlóan a Peltier hűtőszekrények is jó alternatívát jelenthetnek a modern, nagy teljesítményű videoadapterekben használt videochipkészletek hagyományos hűtésére. Az ilyen videó chipkészletek működését jelentős hőleadás kíséri, és általában nincsenek kitéve működési módjuk hirtelen változásainak.

A változó teljesítményű üzemmódokkal kapcsolatos problémák kiküszöbölése érdekében, amelyek a levegő páralecsapódását és esetleges hipotermiát, sőt bizonyos esetekben a védett elemek, például számítógépes processzorok túlmelegedését okozzák, meg kell tagadnia az ilyen üzemmódok és számos beépített funkció használatát. funkciókat. Alternatív megoldásként azonban olyan hűtőrendszereket is használhat, amelyek intelligens vezérlést biztosítanak a Peltier hűtőszekrényekhez. Az ilyen eszközök nemcsak a ventilátorok működését szabályozhatják, hanem maguknak az aktív hűtőkben használt termoelektromos moduloknak az üzemmódját is megváltoztathatják.

Beszámoltak olyan kísérletekről, amelyekben miniatűr Peltier-modulokat közvetlenül processzorchipekbe ágyaztak be, hogy lehűtsék azok legkritikusabb szerkezetét. Ez a megoldás a hőellenállás csökkentésével hozzájárul a jobb hűtéshez, és jelentősen megnövelheti működési frekvenciaés a processzor teljesítménye.

Számos kutatólaboratórium végez munkát az elektronikus elemek optimális hőmérsékleti feltételeit biztosító rendszerek fejlesztése érdekében. A Peltier termoelektromos modulokat alkalmazó hűtőrendszereket pedig rendkívül ígéretesnek tartják.

Példák Peltier hűtőszekrényekre

Viszonylag nemrégiben jelentek meg a hazai gyártású Peltier modulok a számítógépes piacon. Ezek egyszerű, megbízható és viszonylag olcsó (7-15 dollár) eszközök. Általában a hűtőventilátor nem tartozék. Ennek ellenére az ilyen modulok nemcsak a hűtési ígéretes eszközök megismerését teszik lehetővé, hanem a számítógép-alkatrész-védelmi rendszerekben való rendeltetésszerű felhasználását is. Íme az egyik minta összefoglalása.

Modulméret (7. ábra) - 40×40 mm, maximális áramerősség - 6 A, maximális feszültség - 15 V, teljesítményfelvétel - 85 W-ig, hőmérsékletkülönbség - több mint 60 °C. Amikor biztosítja erős ventilátor a modul 40 wattig képes védeni a processzort.

Rizs. 7. A hűtőszekrény PAP2X3B megjelenése

A hazai Peltier modulok kisebb és erősebb változatai is megtalálhatók a piacon.

A külföldi eszközök köre sokkal szélesebb. Az alábbiakban példákat mutatunk be a hűtőszekrényekre, amelyek kialakításában Peltier termoelektromos modulokat használnak.

Peltier aktív hűtőszekrények a Computernerdtől

Név	Gyártó/szállító	Ventilátor paraméterei	CPU
PAX56B	Számítógépes	golyóscsapágy	Pentium/MMX 200MHz-ig, 25W
PA6EXB	Számítógépes	kettős golyóscsapágyas, fordulatszámmérő	Pentium MMX 40W-ig
DT-P54A	DesTech megoldások	kettős golyóscsapágy	Pentium
AC-P2	AOC hűtő	golyóscsapágy	Pentium II
PAP2X3B	Számítógépes	3 golyóscsapágy	Pentium II
STEP-UP-53X2	Lépés termodinamika	2 golyóscsapágy	Pentium II, Celeron
PAP2CX3B-10 BCool PC-Peltier	Számítógépes	3 golyóscsapágyas, fordulatszámmérő	Pentium II, Celeron
PAP2CX3B-25 BCool-ER PC-Peltier	Számítógépes	3 golyóscsapágyas, fordulatszámmérő	Pentium II, Celeron
PAP2CX3B-10S BCool-EST PC-Peltier	Számítógépes	3 golyóscsapágyas, fordulatszámmérő	Pentium II, Celeron

A PAX56B hűtőszekrény legfeljebb 200 MHz-es frekvencián működő Intel, Cyrix és AMD Pentium és Pentium-MMX processzorok hűtésére szolgál. A 30x30 mm-es termoelektromos modul lehetővé teszi a hűtő számára, hogy a CPU hőmérsékletét 63°C alatt tartsa 25 W-os teljesítményveszteséggel és külső hőmérséklet 25 °C-nak felel meg. Tekintettel arra, hogy a legtöbb processzor kevesebb energiát vesz fel, ez a hűtő lehetővé teszi, hogy a processzor hőmérsékletét sokkal alacsonyabban tartsa, mint sok alternatív hűtőbordán és ventilátoron alapuló hűtő. A PAX56B hűtőszekrényben található Peltier modult 5 V-os tápfeszültség táplálja, amely 1,5 A (maximum) áramot képes biztosítani. Ennek a hűtőszekrénynek a ventilátora 12 V feszültséget és 0,1 A áramerősséget igényel (maximum). PAX56B hűtőventilátor paraméterei: golyóscsapágyas, 47,5 mm, 65 000 óra, 26 dB. A hűtőszekrény teljes mérete 25 × 25 × 28,7 mm. A PAX56B hűtőszekrény becsült ára 35 dollár. A feltüntetett ár a cég 2000. év közepére érvényes árlistája szerint értendő.

A PA6EXB hűtőszekrényt nagyobb teljesítményű Pentium-MMX processzorok hűtésére tervezték, akár 40 W-os teljesítményel. Ez a hűtőszekrény minden Intel, Cyrix és AMD processzorhoz alkalmas, amelyek az 5-ös vagy a 7-es aljzaton keresztül vannak csatlakoztatva. A PA6EXB hűtőszekrényben található Peltier termoelektromos modul mérete 40 × 40 mm, maximális áramfelvétele pedig 8 A (általában 3 A) 5 B feszültségen szabványos számítógépes tápcsatlakozón keresztül csatlakoztatva. A PA6EXB hűtőszekrény teljes mérete 60 × 60 × 52,5 mm. A hűtőszekrény beszerelésekor a radiátor és a környezet közötti jó hőcsere érdekében legalább 10 mm-es szabad teret kell biztosítani a hűtőszekrény körül a tetején és 2,5 mm-es szabad teret az oldalakon. A PA6EXB hűtő 62,7°C-os CPU-hőmérsékletet ér el 40 W-os teljesítményveszteséggel és 45°C-os környezeti hőmérséklettel. Figyelembe véve a hűtőszekrényben található termoelektromos modul működési elvét, a páralecsapódás és a rövidzárlat elkerülése érdekében kerülni kell az olyan programok használatát, amelyek a processzort alvó üzemmódba kapcsolják. hosszú idő. Egy ilyen hűtőszekrény becsült ára 65 dollár. A feltüntetett ár a cég 2000. év közepére érvényes árlistája szerint értendő.

A DT-P54A hűtőszekrényt (a Computernerd PA5B néven is ismeri) Pentium processzorokhoz tervezték. Néhány cég azonban, amely ezeket a hűtőszekrényeket kínálja a piacon, ajánlja a Cyrix/IBM 6x86 és AMD K6 felhasználóknak is. A hűtőben található radiátor elég kicsi. Mérete 29×29 mm. A hűtőszekrény beépített hőmérséklet-érzékelővel rendelkezik, amely szükség esetén értesíti Önt a túlmelegedésről. A Peltier elemet is vezérli. A készlet tartalmaz egy külső vezérlőeszközt. Ellátja magának a Peltier-elemnek a feszültségét és működését, a ventilátor működését, valamint a processzor hőmérsékletét. A készülék riasztást generál, ha a Peltier elem vagy ventilátor meghibásodott, ha a ventilátor a kívánt sebesség (4500 RPM) 70%-ánál kevesebbel működik, vagy ha a processzor hőmérséklete 63 °C fölé emelkedett. . Ha a processzor hőmérséklete 38°C (100°F) fölé emelkedik, akkor a Peltier elem automatikusan bekapcsol, ellenkező esetben letiltott módban van. Ez utóbbi funkció kiküszöböli a páralecsapódással kapcsolatos problémákat. Sajnos maga az elem olyan erősen van a hűtőbordára ragasztva, hogy nem lehet szétválasztani anélkül, hogy ne rombolja a szerkezetét. Ez lehetetlenné teszi egy másik, nagyobb teljesítményű radiátorra való felszerelését. Ami a ventilátort illeti, kialakítását nagyfokú megbízhatóság és magas paraméterek jellemzik: tápfeszültség - 12 V, fordulatszám - 4500 RPM, levegőellátási sebesség - 6,0 CFM, energiafogyasztás - 1 W, zajjellemzők - 30 dB. Ez a hűtőszekrény meglehetősen produktív és hasznos a túlhajtáshoz. A processzor túlhúzásának bizonyos esetekben azonban egyszerűen csak nagy hűtőbordát és jó hűtőt kell használnia. Ennek a hűtőszekrénynek az ára 39 és 49 dollár között mozog. A feltüntetett ár több cég 2000. év közepére érvényes árlistája szerint értendő.

Az AC-P2 hűtőszekrényt Pentium II típusú processzorokhoz tervezték. A készlet tartalmaz egy 60 mm-es hűtőt, egy hűtőbordát és egy 40 mm-es Peltier elemet. Rosszul alkalmas Pentium II 400 MHz-es és magasabb processzorokhoz, mivel az SRAM memóriachipeket gyakorlatilag nem hűtik. A becsült ár 2000 közepére 59 dollár.

A PAP2X3B hűtőszekrény (8. ábra) hasonló az AOC AC-P2-hez. Két 60 mm-es hűtőt adnak hozzá. Az SRAM hűtési problémái továbbra is megoldatlanok. Meg kell jegyezni, hogy a hűtőszekrényt nem ajánlott hűtőprogramokkal, például CpuIdle-vel, valamint Windows NT vagy Linux operációs rendszerekkel együtt használni, mivel valószínű, hogy nedvesség csapódik le a processzoron. A becsült ár 2000 közepére 79 dollár.

Rizs. 8. A hűtőszekrény PAP2X3B megjelenése

A STEP-UP-53X2 hűtőszekrény két ventilátorral van felszerelve, amelyek nagy mennyiségű levegőt pumpálnak át a radiátoron. A becsült ár 2000 közepére 79 dollár (Pentium II), 69 dollár (Celeron).

A Computernerd Bcool sorozatú hűtőszekrényeit (PAP2CX3B-10 BCool PC-Peltier, PAP2CX3B-25 BCool-ER PC-Peltier, PAP2CX3B-10S, BCool-EST PC-Peltier) Pentium II és Celeron processzorokhoz tervezték, és hasonló specifikációkkal rendelkeznek, mint az alábbiakban. asztal.

A BCool sorozat hűtőszekrényei

tétel		PAP2CX3B-10 BCool PC-Peltier	PAP2CX3B-25 BCool-ER PC-Peltier							PAP2CX3B-10S BCool-EST PC-Peltier
Ajánlott processzorok		Pentium II és Celeron
A rajongók száma		3
Központi ventilátor típus		Golyóscsapágy, fordulatszámmérő (12 V, 120 mA)
Központi ventilátor mérete		60x60x10mm
Külső ventilátor típusa		Golyóscsapágy	Golyóscsapágy, fordulatszámmérő							Golyóscsapágy, termisztor
Külső ventilátor mérete		60x60x10mm	60x60x25 mm
Feszültség, áram		12 V, 90 mA	12 V, 130 mA							12V, 80-225mA
Teljes rajongói lefedettség		84,9 cm2
Teljes áram a ventilátorokhoz (teljesítmény)		300 mA (3,6 W)	380 mA (4,56 W)							280-570mA (3,36-6,84 W)
A hűtőbordán lévő csapok száma (középen)		63 hosszú és 72 rövid
A hűtőbordán lévő csapok száma (mindkét végén)		45 hosszú és 18 rövid
A hűtőbordán lévő csapok teljes száma		153 hosszú és 108 rövid
A radiátor méretei (középen)		57x59x27 mm (termoelektromos modullal együtt)
A radiátor méretei (mindkét végén)		41x59x32 mm
A radiátor teljes méretei		145x59x38 mm (termoelektromos modullal együtt)
A hűtőszekrény általános méretei		145x60x50 mm	145x60x65 mm
A hűtőszekrény súlya		357 gramm	416 gramm							422 gramm
Garancia		5 év
Becsült ár (2000)		$74.95	$79.95							$84.95

Megjegyzendő, hogy a BCool hűtőszekrény csoportba olyan eszközök is tartoznak, amelyek hasonló tulajdonságokkal rendelkeznek, de hiányoznak a Peltier elemekből. Az ilyen hűtőszekrények természetesen olcsóbbak, de kevésbé hatékonyak a számítógép-alkatrészek hűtésére is.

A cikk elkészítésekor a "PC: tuning, optimalizálás és túlhajtás" című könyv anyagait használták fel. 2. kiadás, átdolgozva. és további, - Szentpétervár: BHV - Petersburg. 2000. - 336 p.