Soğutma ekipmanı hayatımıza o kadar sıkı bir şekilde yerleşti ki, onsuz nasıl mümkün olduğunu hayal etmek bile zor. Ancak klasik soğutucu akışkan tasarımları, örneğin seyahat tipi soğutucu çanta gibi mobil kullanım için uygun değildir.
Bu amaçla, çalışma prensibi Peltier etkisine dayanan tesisler kullanılmaktadır. Bu fenomen hakkında kısaca konuşalım.
Ne olduğunu?
Bu terim, 1834'te Fransız doğa bilimci Jean-Charles Pelletier tarafından keşfedilen bir termoelektrik fenomeni ifade eder. Etkinin özü, bir elektrik akımının geçtiği, farklı iletkenlerin temas ettiği bölgede ısının serbest bırakılması veya emilmesidir.
Klasik teoriye göre, fenomenin aşağıdaki açıklaması vardır: bir elektrik akımı, metaller arasında elektronları aktarır ve bu, iletkenlerdeki temas potansiyel farkına bağlı olarak hareketlerini hızlandırabilir veya yavaşlatabilir. çeşitli malzemeler. Buna göre, kinetik enerjideki artışla ısıya dönüştürülür.
İkinci iletkende, temel fizik yasasına göre enerjinin yenilenmesini gerektiren ters işlem gözlemlenir. Bunun nedeni, ikinci iletkenin yapıldığı metalin soğumasına neden olan termal dalgalanmadır.
Modern teknolojiler, maksimum termoelektrik etkiye sahip yarı iletken elemanlar-modüller üretmeyi mümkün kılar. Tasarımlarından kısaca bahsetmek mantıklı.
Cihaz ve çalışma prensibi
Modern modüller, aralarında seri olarak bağlanan termokupllarla iki yalıtkan plakadan (genellikle seramik) oluşan bir yapıdır. Böyle bir elemanın basitleştirilmiş bir diyagramı aşağıdaki şekilde bulunabilir.
Tanımlamalar:
- A - bir güç kaynağına bağlanmak için kontaklar;
- B, elemanın sıcak yüzeyidir;
- C - soğuk taraf;
- D - bakır iletkenler;
- E, p-bağlantı tabanlı bir yarı iletkendir;
- F, n-tipi bir yarı iletkendir.
Tasarım, modülün her iki tarafı p-n veya p-n ile temas edecek şekilde yapılmıştır. n-p geçişleri(polariteye bağlı olarak). p-n kişileriısınma, n-p - soğuma (bkz. Şekil 3). Buna göre elemanın kenarlarında bir sıcaklık farkı (DT) oluşur. Bir gözlemci için bu etki, modülün kenarları arasında bir termal enerji transferi gibi görünecektir. Kaynağın polaritesindeki bir değişikliğin, sıcak ve soğuk yüzeylerde bir değişikliğe yol açması dikkat çekicidir.
Pirinç. 3. A - termokuplun sıcak tarafı, B - soğuk tarafı Özellikler
Termoelektrik modüllerin özellikleri aşağıdaki parametrelerle açıklanmıştır:
- soğutma kapasitesi (Q max), bu özellik, izin verilen maksimum akım ve modülün yanları arasındaki Watt cinsinden ölçülen sıcaklık farkı temelinde belirlenir;
- elemanın kenarları arasındaki maksimum sıcaklık farkı (DT max), ideal koşullar için parametre verilir, ölçü birimi derecedir;
- maksimum sıcaklık farkını sağlamak için gerekli izin verilen akım gücü - I max;
- Imax akımının DT max tepe farkına ulaşması için gereken maksimum voltaj U max ;
- modülün iç direnci - Direnç, Ohm cinsinden gösterilir;
- verimlilik katsayısı - COP (İngilizce'den kısaltma - performans katsayısı), aslında bu, soğutmanın güç tüketimine oranını gösteren cihazın verimliliğidir. Ucuz elemanlar için bu parametre 0,3-0,35 aralığındadır, daha pahalı modeller için 0,5'e yaklaşır.
İşaretleme
Modüllerin tipik işaretlemesinin Şekil 4 örneğini kullanarak nasıl çözüldüğünü düşünün.
Şekil 4. TES1-12706 ile işaretlenmiş Peltier modülü İşaretleme üç anlamlı gruba ayrılır:
- Eleman tanımı. İlk iki harf her zaman değişmez (TE), bunun bir termoelement olduğunu gösterir. Sonraki boyutu gösterir, "C" (standart) ve "S" (küçük) harfleri olabilir. Son basamak, öğede kaç katman (kaskad) olduğunu gösterir.
- Fotoğrafta gösterilen modüldeki termokupl sayısı 127'dir.
- Amper cinsinden anma akımının değeri, elimizde - 6 A.
TEC1 serisinin diğer modellerinin işaretleri de aynı şekilde okunur, örneğin: 12703, 12705, 12710, vb.
Uygulama
Oldukça düşük verimliliğe rağmen, termoelektrik elemanlar ölçme, hesaplama ve Ev aletleri. Modüller, aşağıdaki cihazların önemli bir çalıştırma unsurudur:
- mobil soğutma üniteleri;
- elektrik üretmek için küçük jeneratörler;
- kişisel bilgisayarlarda soğutma sistemleri;
- soğutma ve ısıtma suyu için soğutucular;
- nem gidericiler vb.
Termoelektrik modüllerin kullanımına dair detaylı örnekler verelim.
Peltier elemanları üzerinde buzdolabı
Termoelektrik soğutma üniteleri, performans açısından kompresör ve absorpsiyon muadillerine göre önemli ölçüde daha düşüktür. Ancak, belirli koşullar altında kullanımlarını uygun hale getiren önemli avantajları vardır. Bu faydalar şunları içerir:
- tasarımın sadeliği;
- Titreşim direnci;
- hareketli elemanların eksikliği (radyatörü üfleyen fan hariç);
- düşük gürültü seviyesi;
- küçük boyutlar;
- herhangi bir pozisyonda çalışma yeteneği;
- uzun hizmet ömrü;
- küçük enerji tüketimi.
Bu özellikler mobil kurulumlar için idealdir.
Bir elektrik jeneratörü olarak Peltier elemanı
Termoelektrik modüller, yanlarından biri cebri ısıtmaya maruz kaldığında elektrik jeneratörü olarak çalışabilir. Taraflar arasındaki sıcaklık farkı ne kadar büyük olursa, kaynak tarafından üretilen akım o kadar yüksek olur. Ne yazık ki, termojeneratör için maksimum sıcaklık sınırlıdır; modülde kullanılan lehimin erime noktasından daha yüksek olamaz. Bu koşulun ihlali, elemanın arızalanmasına yol açacaktır.
Termojeneratörlerin seri üretimi için refrakter lehimli özel modüller kullanılır, 300°C sıcaklığa kadar ısıtılabilirler. Sıradan elemanlarda, örneğin TEC1 12715, sınır 150 derecedir.
Bu tür cihazların verimi düşük olduğu için sadece daha verimli bir kaynak kullanmanın mümkün olmadığı durumlarda kullanılmaktadır. elektrik enerjisi. Bununla birlikte, turistler, jeologlar ve uzak bölgelerin sakinleri arasında 5-10 W termal jeneratörler talep edilmektedir. Gaz dağıtım ünitelerine, meteoroloji istasyonu ekipmanlarına vb. güç sağlamak için yüksek sıcaklıkta yakıtla çalışan büyük ve güçlü sabit tesisler kullanılır.
CPU soğutması için
Nispeten yakın zamanda, bu modüller kişisel bilgisayarların CPU'su için soğutma sistemlerinde kullanılmaya başlandı. Termoelementlerin düşük verimliliği göz önüne alındığında, bu tür yapıların faydaları oldukça şüphelidir. Örneğin, 100-170 W gücünde bir ısı kaynağını soğutmak için (çoğu modern CPU modeline karşılık gelir), güçlü bir güç kaynağının kurulmasını gerektiren 400-680 W harcamanız gerekecektir.
İkinci sorun ise, yüklenmemiş bir işlemcinin daha az termal enerji yayması ve modülün onu çiy noktasının altına kadar soğutabilmesidir. Sonuç olarak, garantili olarak elektroniği devre dışı bırakacak olan yoğuşma oluşmaya başlayacaktır.
Böyle bir sistemi kendi başlarına oluşturmaya karar verenlerin, belirli bir işlemci modeli için modülün gücünü seçmek için bir dizi hesaplama yapması gerekecektir.
Yukarıdakilere dayanarak, bu modülleri bir CPU soğutma sistemi olarak kullanmak karlı değildir, ayrıca bilgisayar ekipmanlarının arızalanmasına neden olabilir.
Termal modüllerin su veya hava soğutma ile birlikte kullanıldığı hibrit cihazlarda durum oldukça farklıdır.
Hibrit soğutma sistemlerinin etkili olduğu kanıtlanmıştır, ancak yüksek maliyet, hayran çevrelerini sınırlandırmaktadır.
Peltier elemanlarında klima
Teorik olarak, böyle bir cihaz, klasik iklim kontrol sistemlerinden yapısal olarak çok daha basit olacak, ancak hepsi düşük performansa bağlı. Küçük bir buzdolabı hacmini soğutmak bir şeydir, başka bir şey bir oda veya araba içidir. Termoelektrik modüllere dayalı klimalar, bir soğutucu ile çalışan ekipmanlardan daha fazla elektrik (3-4 kat) tüketecektir.
Bir otomotiv iklim kontrol sistemi olarak kullanıma gelince, standart bir jeneratörün gücü böyle bir cihazı çalıştırmak için yeterli olmayacaktır. Daha verimli ekipmanlarla değiştirilmesi, maliyet etkin olmayan önemli miktarda yakıt tüketimine yol açacaktır.
Tematik forumlarda, bu konuyla ilgili periyodik olarak tartışmalar ortaya çıkar ve çeşitli ev yapımı tasarımlar, ancak tam teşekküllü bir çalışma prototipi henüz oluşturulmadı (hamster için klimayı saymıyor). Daha kabul edilebilir verimliliğe sahip modüller yaygın olarak kullanılabilir hale geldiğinde durumun değişmesi oldukça olasıdır.
Soğutma suyu için
Termoelektrik eleman genellikle su soğutucuları için soğutucu olarak kullanılır. Tasarım şunları içerir: bir soğutma modülü, bir termostat tarafından kontrol edilen bir kontrolör ve bir ısıtıcı. Böyle bir uygulama kompresör devresinden çok daha basit ve ucuzdur, ayrıca daha güvenilir ve kullanımı daha kolaydır. Ama aynı zamanda bazı dezavantajlar da var:
- su 10-12°C'nin altına soğutulmaz;
- soğutma kompresör analogundan daha uzun sürer, bu nedenle böyle bir soğutucu çok sayıda çalışanı olan bir ofis için uygun değildir;
- cihaz duyarlıdır dışarı sıcaklığı, sıcak bir odada su minimum sıcaklığa soğumaz;
- fan tıkanabileceğinden ve soğutma modülü arızalanabileceğinden tozlu odalara kurulum önerilmez.
Peltier elemanı kullanan masaüstü su soğutucusu Peltier elemanlarında hava kurutucu
Bir klimanın aksine, bir hava kurutucusunun termoelektrik elemanlara uygulanması oldukça mümkündür. Tasarım oldukça basit ve ucuzdur. Soğutma modülü, soğutucunun sıcaklığını çiy noktasının altına düşürerek, cihazdan geçen havanın içerdiği nemin üzerine çökmesine neden olur. Çöken su özel bir depolama tankına boşaltılır.
Düşük verimliliğe rağmen, bu durumda cihazın verimliliği oldukça tatmin edicidir.
Nasıl bağlanır?
Modülün bağlanmasıyla ilgili herhangi bir sorun olmayacaktır, çıkış kablolarına sabit voltaj uygulamak gerekir, değeri elemanın veri sayfasında belirtilir. Kırmızı kablo artıya, siyah kablo eksiye bağlanmalıdır. Dikkat! Polariteyi tersine çevirmek, soğutulmuş ve ısıtılmış yüzeyleri değiştirir.
Peltier elemanının performansı nasıl kontrol edilir?
En basit ve güvenilir yol- dokunsal. Modülü uygun bir voltaj kaynağına bağlamak ve farklı taraflarına dokunmak gerekir. İşlenebilir bir eleman için biri daha sıcak, diğeri daha soğuk olacaktır.
Elinizde uygun bir kaynak yoksa, bir multimetreye ve çakmağa ihtiyacınız olacaktır. Doğrulama işlemi oldukça basittir:
- probları modülün terminallerine bağlayın;
- yanlardan birine yanan bir çakmak getirin;
- cihazın okumalarını gözlemleyin.
Çalışma modülünde, yanlardan biri ısıtıldığında, gösterge panelinde görüntülenecek olan bir elektrik akımı üretilir.
Kendi elinizle bir Peltier elemanı nasıl yapılır?
Evde kendi kendine yapılan bir modül yapmak neredeyse imkansızdır, nispeten düşük maliyetleri (yaklaşık 4-10 $) göz önüne alındığında, daha da mantıklı değildir. Ancak, örneğin bir termoelektrik jeneratör gibi bir yürüyüşte faydalı olacak bir cihaz monte edebilirsiniz.
Voltajı stabilize etmek için L6920 IC yongasına basit bir dönüştürücü monte etmeniz gerekir.
Böyle bir dönüştürücünün girişine 0,8-5,5 V aralığında bir voltaj uygulanır, çıkışta çoğu mobil cihazı şarj etmek için oldukça yeterli olan kararlı bir 5 V üretecektir. Geleneksel bir Peltier elemanı kullanılıyorsa, ısıtılan tarafın çalışma sıcaklığı aralığı 150 °C ile sınırlandırılmalıdır. İzleme zahmetine girmemek için, ısı kaynağı olarak bir tencere kaynar su kullanmak daha iyidir. Bu durumda, elemanın 100 °C'nin üzerine ısınmaması garanti edilir.
Peltier termoelektrik soğutucu. 
Çalışma prensibi ağdan ödünç alınmıştır: Peltier elemanlarının çalışması, iletim bandında farklı seviyelerde elektron enerjisine sahip iki iletken malzemenin temasına dayanmaktadır. Akım bu tür malzemelerin temasından geçtiğinde, elektron başka bir yarı iletkenin daha yüksek bir enerji iletim bandına geçmek için enerji kazanmalıdır. Bu enerji emildiğinde, yarı iletkenlerin temas noktası soğutulur. Akım ters yönde aktığında, olağan termal etkiye ek olarak yarı iletkenlerin temas noktası ısıtılır.
Metaller temas ettiğinde Peltier etkisi o kadar küçüktür ki, ohmik ısıtma ve termal iletim fenomenlerinin arka planında görünmez. Bu nedenle, ne zaman pratik uygulama iki yarı iletken kullanılır.
Peltier elemanının görünümü. Bir akım geçtiğinde, ısı bir taraftan diğerine aktarılır.Peltier elemanı bir veya daha fazla çift küçük yarı iletken paralel borudan oluşur - bir çiftte biri n-tipi ve bir p-tipi (genellikle bizmut tellür, Bi2Te3 ve silikon) germanide), metal jumperlar kullanarak çiftler halinde bağlanır. Metal köprüler aynı anda termal kontak görevi görür ve iletken olmayan bir film veya seramik plaka ile yalıtılır. Paralel boru çiftleri, birçok yarı iletken çiftinin seri bağlantısı oluşturulacak şekilde bağlanır. farklı tip iletkenlik, böylece üstte bir bileşik dizisi (n->p) ve altta zıt (p->n) vardır. Elektrik akımı tüm paralel borulardan sırayla akar. Akımın yönüne bağlı olarak, üst kontaklar soğutulur ve alt kontaklar ısıtılır - veya tam tersi. Böylece elektrik akımı Peltier elemanının bir tarafından ısıyı karşı tarafına aktarır ve bir sıcaklık farkı yaratır.
Peltier elemanının ısıtma tarafı örneğin bir radyatör ve bir fan ile soğutulursa, soğuk tarafın sıcaklığı daha da düşer. Tek kademeli hücrelerde hücre tipine ve akımın büyüklüğüne bağlı olarak sıcaklık farkı yaklaşık 70 K/'ye kadar çıkabilir.
Açıklama
Peltier elemanı, voltaj uygulandığında plakalar üzerinde bir sıcaklık farkı oluşturabilen, yani ısı veya soğuğu pompalayabilen bir termoelektrik dönüştürücüdür. Sunulan Peltier elemanı, bilgisayar kartlarını soğutmak (verimli ısı gidermeye tabi), suyu soğutmak veya ısıtmak için kullanılır. Peltier elemanlar ayrıca taşınabilir ve araba buzdolapları.
12 volt ile çalışan Peltier elemanı.
Isıtma için polariteyi tersine çevirmeniz yeterlidir.
Peltier plaka boyutları: 40 x 40 x 4 mm.
Çalışma sıcaklığı aralığı: -30 ila +70?..
Çalışma voltajı: 9-15 Volt.
Akım tüketimi: 0,5-6 A.
Maksimum güç tüketimi: 60W.
Komik küçük şey, 12v + bağlarız - soğur, polariteyi değiştiririz, ısınır. Birçok oto buzdolabında kullanılır, en azından bende bir tane var. Torpido gözüne kompakt bir şema ekleyebilirsiniz, böylece çikolata yaz aylarında erimez! Kullanım ve etkili kullanım için bir soğutma radyatörü kullanmanız gerekir - bir test olarak, bir bilgisayar işlemcisinden bir radyatör kullandım, bir soğutucu ile mümkündür. Soğutma ne kadar iyi olursa Peltier etkisi o kadar güçlü ve verimli olur. 12v'de bir araba aküsüne bağlandığında, akım tüketimi 5 amper idi. Tek kelimeyle, öğe oburdur. Henüz tüm devreyi monte etmediğim, ancak enstrümantal sıcaklık ölçümleri olmadan sadece deneme testleri yaptığım için. Böylece 10 dakika boyunca soğutma modunda hafif bir don belirdi. Isıtma modunda metal kaptaki su kaynar. Bu soğutucunun verimliliği elbette düşük, ancak cihazın fiyatı ve deneme fırsatı satın almayı haklı kılıyor. Gerisi fotoğrafta 
Evde şarap yapımına ilgi duymaya başladım.
Şarabın faydalarını okuyun. İyi şarap arıyorum. Mağazalarda bize sundukları karşısında dehşete düştüm. Kırım şarapları bile işe yaramaz. Her şey pastörize edilmiş, konsantrelerden, aşırı miktarda koruyucudan yapılmıştır. Ev yapımı şaraplar tanrısız bir şekilde seyreltilir, hangi koşullarda yapıldığı bilinmiyor...
Kendi şarabımı yapmaya karar verdim. Sadece harika bir üzüm şarabı çıktı. Kuru, neredeyse şekersiz, zengin, çok sağlıklı, yorgunluğu giderir...
Ama en önemlisi, şarap yapma sürecini sevdim. Çok ilginç ve fazla zaman almıyor. Şarap yapımına yeni kapıldım ve sanırım uzun bir süre.
yaşıyorum apartman binası. Şarap üretimi için bu kesinlikle sorun yaratmaz. Şarabın mayalanıp olgunlaştığı büyük bir kilerim var. Şarap nasıl saklanır uzun zaman belirsiz.
Şarap depolama için temel gereksinim düşük sıcaklıktır:
- Kuru şaraplar için 10 - 14 °C;
- tatlılar için 16 °C'ye kadar;
- izin verilen maksimum sıcaklık 18 °C;
- 24°C sadece şarabı öldürür.
- Ani sıcaklık değişimlerine izin verilmez.
En düşük depolama sıcaklığı gerektiren kuru şarapları tercih etmem sorunu daha da kötüleştiriyor.
arandı arama motorları istekler.
- Ev yapımı şarabın depolanması.
- Evde şarap saklama.
- Bir apartman dairesinde şarap nasıl saklanır.
Tek bir gerçek tavsiye bu vesileyle - bir şarap soğutucusu satın alın. Ancak bu cihazlar pahalıdır. Özellikle şarap buzdolabının faydalı hacmi 6-8 şişe için değil, birkaç şişe şarap için ise. Kimsenin 10-20 litreden daha az hacimli ev yapımı şarap yaptığını düşünmüyorum.
Şarap soğutucusu için gerekenler.
Kendi ellerimle bir şarap soğutucusu yapmaya karar verdim. Sorun, geleneksel gıda buzdolaplarına göre şu şekilde basitleştirilmiştir:
- Şarap buzdolabındaki sıcaklık 14 °C ve hatta 18 °C, gıda buzdolabında 4-5 °C ve dondurucuda - 20 °C olabilir. Daha fazla korumak için açıktır Yüksek sıcaklık daha az buzdolabı gücü, daha az ısı yalıtımı gereksinimi. göreli olarak sıcaklığı düşürmek yeterlidir. Çevre 5-7 °C'de
- Kilere monte edilmiş bir şarap soğutucusu için özel bir gereklilik yoktur. görünüm. Ancak birinin böyle gereksinimleri varsa, her zaman lamine suntadan yapılmış güzel bir dış kasa sipariş edebilirsiniz.
- Şarap dolabı nadiren açılır. Bu, genel olarak kasayı kapatma yöntemi için buzdolabının kapanma kapısının gerekliliklerini basitleştirir.
Ancak belirli gereksinimler vardır:
- Elektrik faturalarında kırılmamak için yüksek güç tüketimi değil. Maksimum güç tüketiminin 15-20 watt'tan fazla olmamasına karar verdim.
- Kontrol sistemi, sıcaklığı yüksek doğrulukta ve en önemlisi - keskin dalgalanmalar olmadan korumalıdır. Buzdolaplarından gelen röle termostatları burada tamamen kabul edilemez.
- Bir soğutma cihazı olarak -. Bu, buzdolabı kontrolörüne daha özel gereksinimler getirir. Bu konuyu bir sonraki yazımda yazacağım.
Son iki nokta beni hiç korkutmuyor. Çok daha karmaşık elektronik kontrolörler tasarladım. İleriye baktığımda, bir şey söyleyeceğim, ama harika çıktı. Küçük boyutlu, oldukça basit, kullanışlı, yüksek performanslı. Sıcaklığı 0,1 °C doğrulukla korur, gücü belirli bir seviyede sınırlar ve Peltier elemanı için ideal sinyaller üretir.
Şarap soğutucu gövdesi, ısı yalıtım malzemesi seçimi.
Buzdolabının gövdesi neyden yapılmıştır? İnternette bu konuyla ilgili makalelere baktım, düşündüm, ısı yalıtım malzemeleri hakkında okudum. Kesin bir sonuca vardım - gövde ekstrüde polistiren köpükten yapılmalıdır. Bu malzemede şunlar bulunur:
- Düşük ısı iletkenliği - 0,031 W / (m °K).
- Yeterince yüksek mukavemet, deformasyona karşı direnç. Farklı yoğunluklarda seçenekler mevcuttur. Mukavemet yoğunluğa bağlıdır.
- Kesinlikle nemden korkmuyor.
- Ek olarak, genleşmiş polistiren hafiftir, işlenmesi kolaydır, yapıştırılması kolaydır.
İnternette uygun bir plastik kasanın alındığı ve kılıflandığı seçeneklerden farklı olarak ısı yalıtım malzemesi, Buzdolabı kasasını polistiren köpük levhalardan yapmaya ve alüminyum folyo ile yapıştırmaya karar verdim.
5 cm kalınlığında plakalara ihtiyacım olduğunu hesapladım ama en yakın mağazada sadece 4 cm kalınlığında Penoplex plakaları buldum ve ilk deney için uygun olacağına karar verdim. Ve onları satın aldım.
Kilerimdeki rafların boyutu göz önüne alındığında, dört adet beş litrelik silindiri saklamaya yetecek kullanılabilir hacme sahip bir buzdolabı yapmaya karar verdim.
Şunlar. dört şişede 20 litre şarap için. Her silindir 5 litre, yükseklik 265 mm, çap 180 mm'dir. Buzdolabının iç boyutları 380 x 360 x 320 mm'dir.
Burada ortaya çıktı, dava için bir parça çizimi.
Parça listesi.
Bu detayları benim için gördüm mobilya mağazası 200 ruble için Malzeme harika işlenmiş. Kenarlar mükemmel bir şekilde eşittir.
Bu yapıştırıcıyı kullandı. Muhtemelen başka seçenekler de vardır ama ben bu yapıştırıcıyı beğendim.
Ayrıntıları yapıştırmak için kalır. Zor değildi, sadece ilk dikişe çok fazla yapıştırıcı döktü.
Kapağı yapıştırdım ve yapıştırıcı tamamen kuruyana kadar denedim. Tam uydu.
Daha sonra buzdolabının gövdesinin dışını ve içini alüminyum bantla yapıştırdım.
Buzdolabı gövdesi hazır.
Buzdolabının soğutma ünitesinin tasarımı.
Soğutma ünitesinin optimal tasarımı açıktır. Onu nasıl gördüğümü tasvir etmeye çalıştım.
Görev, soğuğu bir yüzeyden dahili radyatörü üzerindeki buzdolabına aktarmaktır. Ve diğer harici radyatör, Peltier elemanının diğer yüzeyindeki ısıyı uzaklaştırmalıdır.
Buzdolabının yan duvarı, 40x40 mm kesitli bir alüminyum çubukla dik açıyla delinir. Bu sayede soğuk vücuda iletilir. Odada, havayı soğutan dahili bir radyatör vidalanır. Öte yandan, Peltier elemanı harici bir radyatör tarafından çubuğa bastırılır. Tasarım, fiziksel süreçler açısından optimaldir:
- Soğuk transfer çubuğunun minimum uzunluğu.
- Geniş kesit ve dolayısıyla çubuğun iyi termal iletkenliği.
- Soğutma ünitesinin soğuk kısmının hava ile minimum temas yüzeyi, yani minimum kayıp.
- Dış radyatör, yan duvara paralel olarak yerleştirilmiştir ve tüm buzdolabının genişliğini yalnızca kendi kalınlığı kadar arttırır. Radyatörün kalınlığı genellikle diğer boyutlara göre daha küçüktür.
Kusurlar:
- Alüminyum çubuğun yan yüzeyleri tamamen düz olmalıdır.
- Karmaşık frezeleme işi gerekli.
- Harici ve dahili radyatörlerin karmaşık şekilde sabitlenmesi.
Ben bir elektronik mühendisiyim, programcıyım, tamirci değil. Eminim birçok kişi bu ünitenin mekanik tasarımını benden daha iyi yapacaktır. Varsa bir fotoğraf gönderin.
Böyle bir tasarım seçeneği için yeterli değildim. Soğutma ünitesinin daha basit ama daha az verimli bir tasarımını yaptım.
Resimlerden anlaşılıyor.
Soğuk hava alçaldığı için dahili radyatör odanın tepesindedir.
Bu tasarımın dezavantajları açıktır:
- Sadece 40 x 10 mm, küçük bir kesite sahip soğuk iletim çubuğu.
- Önemli bir kısmı sıcak hava ile temas halinde, büyük kayıplar. Yalıtım malzemeleri ile kaplanmalıdır.
- Radyatörün genişliği nedeniyle buzdolabının genişliği artar. Aynı nedenle geniş radyatör kullanılamaz.
Peki, ne olabilir. yeniden yapacağım.
Peltier elemanındaki buzdolabının kontrolörü.
Kontrolörün son derece başarılı olduğu ortaya çıktı. Ona ithaf edilecektir. Ordayım:
- Peltier elementini kontrol etme problemlerini detaylı olarak anlatacağım.
- Kontrolörün çalışmasını anlatacağım.
- getireceğim devre şeması Peltier eleman kontrolörü.
- Yerleşik yazılımı düzenleyeceğim.
Şimdilik, sadece denetleyicinin şunu söyleyeceğim:
- Buzdolabındaki hava sıcaklığını 0,1 °C hassasiyetle ölçer ve stabilize eder.
- Güç tüketimini belirli bir değerle sınırlar.
- Harici soğutucu sıcaklığını izler ve fanı kontrol eder.
- Sürekli bir akım ve gerilim oluşturur, dalgalanmaları ve gerilim dalgalanmalarını düzeltir.
- Sıcaklık sensörlerinin ve sistemin diğer elemanlarının teşhisini gerçekleştirir.
Özellikle belirtmek isterim ki kontrolör, sıcaklığı kontrol etmek için Peltier elemanını açıp kapamaz, eleman üzerindeki gücü kademeli olarak azaltır veya arttırır. Böylece Peltier elemanından her zaman bir akım geçer, sadece değeri ortam sıcaklığı tarafından belirlenir.
Bu şunları sağlar:
- En ufak sıçramalar olmadan sıcaklık değerini sabit tutun.
- Peltier elemanının sınırlı sayıda açma ve kapama özelliği vardır. Bir röle regülatörü onu 2 ayda mahveder.
- Soğutucu bölmesine soğuğu ileten plakanın, Peltier elemanı kapatıldığında, dış radyatörden ısıyı ona aktarmaya başlamasıyla ilgili sorunu önlemek için.
Kontrolörün boyutları sadece 110 x 90 x 38 mm'dir.
Ve bütün buzdolabı bu.
Testler ve sonuçların değerlendirilmesi.
Denetleyici şunları görüntüler:
- buzdolabında hava sıcaklığı;
- radyatör sıcaklığı;
- Peltier elemanındaki elektrik gücü.
Bu nedenle test ek cihazlar olmadan gerçekleştirilmiştir. Hemen buzdolabını açtım ve izledim.
Maksimum 15 W güç ayarı ile buzdolabındaki sıcaklık çevreye göre 6 °C azalır.
Prensip olarak, bu zaten şarap depolamak için yeterlidir. Daha iyi sonuçlar istiyordum ama soğutma ünitesinin tasarım kusurlarını da hesaba katarsak sonuç fena olmadı.
Ayrıca, buzdolabının verimliliğini artırmak için çok sayıda rezerv kaldı:
- Soğutma ünitesinin tasarımını yukarıda açıklandığı gibi değiştirin.
- Fan için hava kılavuzları ekleyin.
- Dış ve iç radyatörlerin alanını artırın.
- Buzdolabı kasasının duvarlarının kalınlığını en az hesaplanana (50 mm) kadar artırın.
Bunun buzdolabının verimliliğini önemli ölçüde artırabileceğinden eminim:
- Daha düşük sıcaklıklara ulaşın.
- Güç tüketimini azaltın, ancak 15 watt bana çok fazla görünmese de.
Bu arada, tüm endüstriyel şarap soğutucuları, dahili soğutucu üzerinde ikinci bir fan içerir. Bu gelişmede olduğu gibi onsuz da yapabileceğinizi düşünüyorum.
Bu geliştirmenin üretim maliyetine gelince, tam olarak saymadım, ancak kasa için binden fazla malzeme harcadığımı sanmıyorum. Diğer her şey doğaçlama malzemelerden yapılmıştır. Her şeyi bir arada değerlendirmek zor, bence 2-2,5 bin karşılanabilir.
İşaretleyebilirsiniz.
Bir lüks olarak kabul edilebilir. Ama bu güzel kullanışlı şey. Buraya dondurma, maden suyu koyabilir, donmuş yiyecekleri taşıyabilir ve çok daha fazlasını yapabilirsiniz. Mağazada böyle bir cihaz için önemli miktarda ihtiyaç duyacaklar, bu nedenle bir araba buzdolabını kendi ellerinizle monte etmek mantıklı. Ayrıca, ilginç, basit ve birkaç kat daha ucuzdur. Ayrıca, arabada hazırlanan yere rahatça sığması için herhangi bir şekil ve boyutta bir buzdolabı yapabilirsiniz. Yazara göre, böyle bir ev yapımı ürünün maliyeti 1000 ruble içinde.
Soğutma elemanı olarak bir Peltier elemanı kullanılır (bu, kendisine voltaj uygulandığında bir tarafı ısınan ve diğer tarafı soğuyan bir levhadır). Ayrıca soğutuculu bir veya daha fazla (buzdolabının boyutuna bağlı olarak) bilgisayar soğutucusuna ihtiyacınız olacak. Gerekli olmayan bilgisayarlar varsa ücretsiz olarak da edinilebilirler.
Ev yapımı için malzemeler ve araçlar:
- ekstrüde polistiren köpük;
- hükümdar;
- bir tükenmez kalem, keçeli kalem veya başka bir yazı aracı;
- kırtasiye bıçağı;
- Peltier elemanları (satın alabilirsiniz, pahalı değiller);
- radyatörlü bilgisayar soğutucuları;
- poliüretan köpük;
- çakmak için konektörlü tel;
- termostat kartı;
- havya, makas ve daha fazlası.
Buzdolabı üretim süreci:
Adım bir. Konteyner imalatı
Genel olarak, yazar başlangıçta soğuğu içeride tutacak bir termos kabı yapmak istedi. Yani, soğutulmuş ürünleri kısa mesafelerde taşımak için. Ama sonra kap tam teşekküllü bir buzdolabına dönüştü.
Genleşmiş polistirenden bir kap monte edilir, yapıştırıcı olarak poliüretan köpük kullanılır. Bu iyidir çünkü köpük tüm çatlakları hava geçirmez şekilde kapatır. Tasarımda en önemli şey iyi ısı yalıtımı soğuk ne kadar iyi tutulursa, buzdolabı o kadar verimli ve ekonomik çalışır.
İhtiyaçlarınıza göre herhangi bir boyut seçebilirsiniz, yazarın montaj için 1200x600 mm boyutlarında ve 50 mm kalınlığında bir genişletilmiş polistiren levhaya ihtiyacı vardı. Levha şablona göre basitçe kesilir ve ardından montaj köpüğü kullanılarak değerli kutuya yapıştırılır.
Tam olarak böyle bir buzdolabı monte etmek istiyorsanız, resimde bir tabaka kesmek için bir şema görebilirsiniz. Levha üzerinde, kalınlığı 20 mm olan kenarlar vardır, alttan ayrılarak her taraftan kesilmeleri gerekir.
Yapıştırma için köpük sürülür ve 1 dakika beklenir, ardından parçalara 5 dakika boyunca bastırılır ve aynı zamanda hareket etmemesine dikkat edilir. Sonuç olarak, sadece küçük bir polistiren köpük parçası gereksiz olacaktır, şemada gri olarak işaretlenmiştir.
Kutu hazır olduktan sonra boyanabilir. Boya polistiren köpüğü aşındırabileceğinden, iki geçişte boyamanız gerekir. Ancak, tercih edilmesi arzu edilir. uygun boya bu amaçlar için. Kap 820 gram ağırlığında, oldukça uzun süre donmuş yiyecekler içeriyor.
İkinci adım. Soğutma elemanı montajı
Tam teşekküllü bir buzdolabı yapmak için bir soğutma elemanına ihtiyaç vardır, işte elektrik - bu Peltier elemanıdır. Bu cihazın özelliği, voltaj uygulandığında bir tarafının çok soğuması, diğerinin ısınmasıdır. Bu nedenle Peltier elemanının yanmaması için sıcak tarafındaki ısının uzaklaştırılması gerekir. İşlemciyi soğutan radyatörlü bir bilgisayardan gelen soğutucu, bu görevle mükemmel bir iş çıkarır.
En güçlü Peltier elemanı yaklaşık 130-150 rubleye (güç 60 W) mal olacak.
Birlikte içeri radyatör donmadı ve hava eşit şekilde soğutuldu, ayrıca buzdolabının içine bir soğutucu takılmasına karar verildi. Sistemin özerk çalışması için harici sensörlü bir sıcaklık kontrol cihazına ihtiyacınız olacak, maliyeti 170 ruble içinde.
Artık buzdolabındaki soğuğun derecesi elektronik tarafından kontrol edilecek, bu da enerji kayıplarını azaltacaktır.
Yazar Peltier elemanını iki radyatör arasına yerleştirir, daha iyi ısı transferi için termal macun kullanılır. Sonuç olarak, bir radyatör elemanın bir tarafını soğutacak ve diğer radyatör buzdolabının içine yerleştirilecek ve üzerine soğuk dağıtacaktır. Böyle bir eleman, buzdolabının içindeki sıcaklığı +26 ortam sıcaklığında -3 derecede tutmak için yeterlidir. Bu tür 2-3 elemanı seri olarak kurarsanız, teorik olarak buzdolabındaki sıcaklık -18 dereceye düşürülebilir.
Radyatörler, bağlandıkları standart braketler kullanılarak birbirine bağlanır. anakart. Hala plastik kelepçelere ihtiyacınız var. Her iki fan da radyatörden dışarı üflemek için çalıştığında en yüksek verim elde edildi.
Isı yalıtımı olarak yuvarlak borular için ısı yalıtım parçaları kullanılmıştır.
Adım üç. İnşaat montajı
Soğutucuyu monte etmek için buzdolabının kapağında bir delik açılmalıdır. Deliğin şekli fotoğraftakiyle aynı olmalıdır. Daha sonra dikişler dolgu macunu ile bulaşır ve bir radyatör konstrüksiyonu kurulur. Burada soğuk tarafın nerede olduğu ile sıcak tarafın nerede olduğunu karıştırmamak önemlidir. Kapak, polistiren köpüğün sertliğini artıran önceden boyanabilir.
ben inşa ederken kır evi Ekstrüde polistiren köpüğü kullanmanın başka bir yolunu düşünme arzum vardı. Bugün, çok sayıda avantaja sahip en etkili ısıtıcılardan biridir ve çok Uygun Fiyat. İlk fark ettiğim şey, hipermarkete yapılan bakkal alışveriş gezileri için, içinde donmuş gıdaları güvenle taşıyabileceğiniz bir termos kap bulundurmanın çok faydalı olduğuydu. Böyle bir kutu yapmak 160 ruble ve yarım saat boş zaman aldı. Ancak daha ileri gitmeye ve tasarımı bağımsız bir buzdolabı olarak kullanmak için iyileştirmeye karar verdim.
Haydi yapmaya başlayalım!
2. O halde bir termos kabı ile başlayalım. 1200x600 mm boyutlarında, 50 mm kalınlığında, kırtasiye bıçağı ve mezura ile bir adet genişletilmiş polistirene ihtiyacımız var. Herhangi bir hırdavatçıda böyle bir sayfanın maliyeti 160 ruble. Sayfayı şablona göre kesiyoruz, montaj köpüğünü alıyoruz ve böyle bir kabı yapıştırıyoruz.
3. İşte bir sac kesme şeması. Levhanın 20 mm kalınlığında kenarları vardır, alt kısım hariç her taraftan kesilmeleri gerekir. Levhalar birbirine yapıştırılır montaj köpüğü. Teknoloji basit. Yapıştırma bölgesine biraz köpük uygulayın, 1 dakika bekleyin, levhaları birbirine sıkıca bastırın ve ardından köpük genleşmesi nedeniyle hareket etmemesi için 5 dakika manuel olarak kontrol edin. Ana şey katılımsız bırakmak değil. Sadece şemada gri ile işaretlenmiş küçük bir polistiren köpük parçası kalacaktır.
4. Kapağın tasarımına dikkat edin, sıkı sabitlemeyi sağlamak için yapıştırırken yukarıdaki diyagramdaki büyük yapraklardan birini 3 parçaya kesiyorum. Bundan sonra kutunun dışı boyanabilir. Boya, polistiren köpüğü biraz aşındırır, bu nedenle iki aşamada boyamak daha iyidir. Ortaya çıkan kap 820 gram ağırlığındadır ve inanılmaz bir ısı kaybı performansına sahiptir. Böyle bir kutuya birkaç kilo donmuş gıda koyabilir ve birkaç saat boyunca sorunsuz bir şekilde taşıyabilirsiniz. Ana şey, dondurulmuş ve soğutulmuş yiyecekleri karıştırmamaktır. Tasarımı bir soğuk akümülatör ile tamamlamak mümkündür.
5. Veya tam teşekküllü bir buzdolabı elde etmek için tasarımı değiştirebilirsiniz. Bu amaçlar için, çalışma prensibi bir elektrik akımı akarken bir sıcaklık farkının oluşmasına dayanan bir termoelektrik dönüştürücü olan Peltier elemanını kullanacağız. Seri araba buzdolaplarında ve havalandırmalı araba koltuklarında kullanılan bu elemanlardır.
Aliexpress'de maksimum 60 watt güce sahip bir Pelte elemanının maliyeti 130-150 ruble. TEC1-12706 modeli. Çalışma sırasında elemanın bir tarafı ısınır, diğer tarafı soğur. elemanın yanmaması için, sıcak taraftan ısıyı yoğun bir şekilde çıkarmak gerekir. Bunu yapmak için, bir bilgisayar mağazasından 250 rubleye mal olan bir soğutucuya sahip bir işlemci soğutucusuna ihtiyacımız var. Soğutucu bölmesi içindeki hava sirkülasyonunu iyileştirmek ve radyatörün donmasını önlemek için her iki tarafa da fan takmaya karar verdim. Ayrıca, kabın içindeki ayarlanan sıcaklığı kontrol etmemizi sağlayacak, 170 rubleye mal olan harici bir sıcaklık sensörlü ve bir röleli bir termostata ihtiyacımız var. Peki, 100 ruble için bir araba çakmağı için konektörlü bir uzatma kablosu.
Öyleyse, montaja başlayalım.
6. Peltier elemanını iki alüminyum radyatör arasına termal macun (soğutucuyla birlikte verilir) kullanarak takın. Burada, 2 veya 3 Peltier elemanın seri olarak monte edilmesiyle tesisatın sıcaklık gradyanını artırmanın mümkün olduğunu belirtmekte fayda var. Böylece bir Peltier elemanı diğerini soğutur. Bu uygulamada, kapta -18 santigrat dereceye kadar negatif bir sıcaklık elde etmek gerçekçidir. Eleman arasındaki çevre boyunca bir parça köpüklü ısı yalıtımı döşeriz.
7. Radyatörleri birbirine standart montaj plakaları ile anakarta bağlayıp, plastik kelepçelerle bağlıyoruz. Bu aynı zamanda soğuk ve sıcak tarafları birbirinden termal olarak izole etmeyi mümkün kılar. Kurulumun deneme çalıştırması. Sıcak tarafı ne kadar yoğun soğutursak, soğuk taraftaki sıcaklık o kadar düşük olur. Burada fanlar, radyatörlere giden hava akışına yönlendirilir, bu, üflemek için döndürüldüklerinden daha az verimlidir. Doğaçlama bir kutuda, +26 ortam sıcaklığında -3 derecelik bir sıcaklığa ulaşmak mümkün oldu. Fotoğraf, soğutucuların modelini açıkça göstermektedir, avantajları radyatör destek pedinin geniş alanındadır. Ve ısı yalıtım contası olarak yuvarlak borular için bir parça ısı yalıtımı kullandım.
8. Şimdi termoelektrik dönüştürücüyü kabın yeni kapağına entegre edelim. Tüm yapıyı yerleştirme kolaylığı için, kapağın kalınlığını 100 mm'ye (2 yaprak genleşmiş polistiren) çıkaracağız. Bu fotoğraf, iki radyatör arasındaki çevre contasını açıkça göstermektedir.
9. Polistiren köpük üzerinde sanatsal kesim ve zımparalama. Tekrar boyadık. Boyamadan sonra genleşmiş polistirenin dış kabuğu güçlenir.
10. Dikişleri dolgu macunu ile kaplıyoruz, her iki fanı da üflemek için ters çeviriyoruz. Potansiyel iyileştirmelerden - soğuk taraftaki fan hızını düşürmeye değer olabilir (şimdi her iki fan da maksimum hızda çalışıyor).
11. Kasanın yanına termostat kartını takıyoruz ve güç kablosunu bu kadar iddiasız bir şekilde sabitliyoruz. Önce plakayı kendinden kılavuzlu vidalarla bastırıyoruz, ardından dolgu macunu ile sabitliyoruz.
12. Konteyner montajı. Kapaksız kabın ağırlığı 800 gramdır, monte edilmiş termoelektrik konvertörlü kapak aynı ağırlıktadır. Genel giderler - 1000 ruble ve birkaç saat. Bir arabanın bagajında soğutulmuş ürünlerle yapılan testler, sistemin, +29 derecelik bir ortam sıcaklığında (evet, bagajda çok daha sıcak) konteynerin altındaki (!) sıcaklığı +5 santigrat derece içinde tutma kabiliyetini gösterdi. , klima açıkken bile) ve akım tüketimi - 3 Amper. Bence bu mükemmel bir sonuç.
Tam teşekküllü bir dondurucu elde etmek için bir sonraki kabı sıralı olarak monte edilmiş 3 Peltier elemanından yapmayı planlıyorum.
