Pelte elemanlarında kendin yap araba buzdolabı
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!
O halde 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.
İşte sayfa düzeni. 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.
Kapağın tasarımına dikkat edin, sıkı bir uyum 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.
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.
Termal macun kullanan Peltier elemanı (soğutucu ile birlikte gelir) iki alüminyum radyatör arasına monte edilir. 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.
Radyatörleri birbirine standart montaj plakaları ile anakarta bağlıyor, plastik kelepçelerle birbirine 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.
Şimdi termoelektrik dönüştürücüyü yeni kap 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.
Polistiren köpük üzerinde sanatsal kesim ve zımpara kağıdı ile işleme. Tekrar boyadık. Boyamadan sonra genleşmiş polistirenin dış kabuğu güçlenir.
Dikişleri dolgu macunu ile kaplıyoruz, her iki fanı da üflemek için çeviriyoruz. Potansiyel iyileştirmelerden, soğuk taraftaki fan hızını düşürmeye değer olabilir (şimdi her iki fan da maksimum hızda çalışıyor).
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.
Konteyner monte edildi. 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.
1834 yılında Fransız fizikçi Jean Charles Peltier, elektriğin iletkenler üzerindeki etkisini araştırırken çok ilginç bir etki keşfetti. Birbirine yakın yerleştirilmiş iki farklı iletkenden bir akım geçerse, bu iletkenlerden biri kuvvetli bir şekilde ısınmaya başlar ve ikincisi ise tam tersine kuvvetli bir şekilde soğur. Üretilen ve emilen ısı miktarı doğrudan elektrik akımının gücüne ve yönüne bağlıdır. Akımın yönünü değiştirirseniz, soğuk ve sıcak taraflar yer değiştirir. Kısa bir süre sonra, bu fenomene Peltier etkisi adı verildi ve o sırada pratik talep eksikliği nedeniyle güvenle unutuldu.
Ve sadece yüz yıldan fazla bir süre sonra, yarı iletken çağının yükselişiyle, kompakt, ucuz ve verimli soğutuculara acil ihtiyaç vardır. Böylece, 20. yüzyılın 60'larında, Peltier elemanları adı verilen ilk yarı iletken termoelektrik modüller ortaya çıktı.
Herhangi bir termoelektrik modülün temeli, farklı iletkenlerin farklı elektron enerjisi seviyelerine sahip olmasıdır. Başka bir deyişle, bir iletken yüksek enerjili bölge, ikinci iletken düşük enerjili bölge olarak temsil edilebilir. İki iletken malzeme temas ettiğinde, aralarından bir elektrik akımı geçerken, düşük enerjili bir bölgeden bir elektron yüksek enerjili bir bölgeye gitmelidir.
Elektron gerekli miktarda enerji elde etmezse bu gerçekleşmeyecektir. Bu enerjinin bir elektron tarafından emildiği anda, iki iletkenin temas yeri soğutulur. Akım akışının yönünü değiştirirseniz, aksine, temas noktasını ısıtmanın etkisi ortaya çıkar.
Herhangi bir iletken kullanılabilir, ancak bu etki yalnızca yarı iletkenler kullanıldığında fiziksel olarak fark edilir ve önemli hale gelir. Örneğin, metaller temas halindeyken Peltier etkisi o kadar önemsizdir ki, ohmik ısıtmanın arka planına karşı pratik olarak görünmezdir.
TEM - seri olarak birbirine bağlı bir dizi benzer termokupl. Tüm termokupllar iki seramik plaka arasına yerleştirilmiştir. Peltier plaka. Plakalar nitrür veya alüminyum oksitten yapılmıştır. Doğrudan bir elemandaki termokupl sayısı değişebilir çok geniş bir aralıkta, birkaç parçadan birkaç yüz veya binlerce parçaya kadar.
Başka bir deyişle, Peltier elemanları yüzde birliklerden birkaç yüz veya binlerce watt'a kadar kesinlikle herhangi bir güce sahip olabilir. Seri olarak tüm termokupllardan bir doğru akım geçer ve bunun sonucunda üst seramik plaka soğutulur, alttaki ise tam tersine ısıtılır. Akımın yönünü değiştirirseniz, plakalar yer değiştirir, üstteki ısınmaya başlar ve alttaki soğur.
Bu cihazın soğutma verimliliğini artırmak için aktif olarak kullanılan elemanın çalışmasında bir özellik vardır. Bildiğiniz gibi Peltier elemanından akım geçtiğinde ısınan yüzey ile soğuyan yüzey arasında sıcaklık farkı oluşur. Yani aktif olarak ısıtılan yüzey cebri soğutmaya tabi tutulursa. Örneğin, özel bir soğutucu yardımıyla bu, yüzeyin, yani soğutulan yüzeyin daha da güçlü soğumasına yol açacaktır. Bu durumda, çevredeki hava ile sıcaklık farkı onlarca dereceye ulaşabilir.
Avantajlar ve dezavantajlar
herkes gibi teknik cihaz, termoelektrik modül için avantajları ve dezavantajları vardır:
Sorun verimliliği artırmak TEM'ler için çözülemeyen ancak teknik bir bulmacaya dönüşüyor. Serbest elektronlar aslında pratikte kendini gösteren ikili bir doğaya sahiptir ve aynı anda hem elektrik akımının hem de termal enerjinin taşıyıcılarıdır. Sonuç olarak, yüksek verimli bir Peltier elemanı, aynı anda iki birbirini dışlayan özelliğe sahip olan bir malzemeden yapılmalıdır. Bu malzeme elektriği iyi iletmeli ve ısıyı zayıf iletmelidir. Şimdiye kadar, doğada böyle bir malzeme yok, ancak bilim adamları aktif olarak bu yönde çalışıyorlar.
Tüm termoelektrik modüller ilgili teknik özelliklere sahiptir:
TEM'lerin uygulanması
İstisnasız tüm Peltier elemanlarında bulunan ciddi bir dezavantaja, yani çok düşük bir verimliliğe rağmen, bu cihazlar hem bilimde ve teknolojide hem de günlük yaşamda oldukça geniş bir uygulama alanı bulmuştur.
Termoelektrik modüller, aşağıdaki gibi cihazların önemli tasarım öğeleridir:
Bir ev ustasının elinde Peltier elemanı
Hemen bir rezervasyon yapmak gerekir, bir termoelektrik elemanın bağımsız üretimi en azından anlamsız ve işe yaramaz bir iştir. Üretici yedinci sınıf öğrencisi değilse ve fizik derslerinde edindiği bilgileri bu şekilde pekiştirmiyorsa.
Satın almak çok daha kolay yeni termoelektrik eleman ilgili mağazada. Neyse ki, ucuzlar ve belirli bir model seçiminde sıkıntı yok. Ayrıca, içlerinde kırılacak veya aşınacak hiçbir şey yoktur, eski bir bilgisayardan veya araba klimasından çıkarılan herhangi bir termoelement, teknik özelliklerinde yenisinden farklı olmayacaktır.
Termokupl modeli en popüler olanıdır: TEC1-12706. Bu cihazın boyutları 40 x 40 milimetredir. Seri bağlı 127 termokupldan oluşur. 12 V devre voltajı ile 5 A akım için tasarlanmıştır. Böyle bir eleman ortalama 200 ila 300 rubleye mal olur. Ancak, eski bir bilgisayardan veya başka bir gereksiz cihazdan kaldırırsanız, yüzlerce veya genel olarak çok fazla bulabilirsiniz.
Böyle bir unsurun yardımıyla, evde en az iki çok ilginç ve kullanışlı cihaz yapabilirsiniz.
Kendi elinizle bir buzdolabı nasıl yapılır
Özellikle otomobiller için portatif buzdolaplarının üretimi tamamen Peltier etkisine dayanmaktadır. Evde böyle bir cihaz yapmak için ihtiyacınız olacak:
- Termoelement marka TEC1-12706. En yakın mağazada (uzmanlık) 200 rubleye mal oluyor.
- Radyatör ve fan. Amacına hizmet eden eski bir bilgisayardan alınırlar.
- Konteyner. Plastik, metal veya tahtadan yapılmış gereksiz kaplar. Dışta ve içte, böyle bir kap, polistiren köpük veya genleşmiş polistirenden yapılmış ısı tasarruflu plakalarla yapıştırılır.
Termoelektrik modül, kap kapağına yerleştirilmiştir. Bu durumda, yukarıdan aşağıya soğuk akışı meydana gelecek ve bu da kabın düzgün bir şekilde soğumasına yol açacaktır. Konteynerin içinden termal macun ve tespit civataları yardımıyla kapağına bir radyatör takılır.
Gelecekteki soğutma cihazının gücünü artırmak için, termo elementlerin sayısını iki veya üç veya daha fazlasına kadar artırmak mümkündür. Bu durumda, modüller polariteyi gözlemleyerek birbirine yapıştırılır. Başka bir deyişle, alttaki elemanın sıcak tarafı, üstteki elemanın soğuk tarafı ile temas halindedir.
Dışarıda, kapağa bir bilgisayar soğutucusu ile birlikte başka bir radyatör takılı. Radyatörlerin takıldığı yerde soğuk - iç ve sıcak - arasında iyi bir ısı yalıtımı olmalıdır. dış taraflar. Üst ve alt radyatörleri, aralarında bulunan termoelementlerin seramik plakalarının çatlamaması için sabitleme cıvataları ile çok dikkatli bir şekilde sıkmak gerekir.
Elektrik, bir güç kaynağı kullanılarak bağlanır; eski bir bilgisayardan alınabilir.
Taşınabilir termoelektrik jeneratör
Böyle bir mini enerji santrali, ormandaki tüm elektronik cihazların pilleri bittiğinde bir turiste veya avcıya gerçekten yardımcı olabilir. Bu durumda birkaç kuru cips ve külah almak, küçük bir ateş yakmak ve boşalmış pilleri şarj etmek için kullanmak ve aynı zamanda yemek pişirmek çok romantik. Bu, bir termoelement üzerine inşa edilmiş portatif bir termojeneratör yapmayı mümkün kılan şeydir.
Bu mucizevi cihazı yapmak için her tür yakıtla çalışan portatif bir kamp ocağına ihtiyacınız var. V son çare küçük bir mum veya bir tablet kuru alkol bile yapacaktır.
Ocakta ateş yakılır ve termal macun yardımıyla dışarıdan termoelektrik modül takılır. Kablolar vasıtasıyla bir voltaj dönüştürücüye bağlanır.
Alınan akımın değeri, doğrudan termoelementin soğuk ve sıcak tarafları arasındaki sıcaklık farkına bağlı olacaktır. Etkili çalışma için soğuk ve sıcak yüzey arasında en az 100 derecelik bir fark gereklidir.
Bu durumda, maksimum sıcaklığın, modülün kendisinin yapıldığı lehimin erime sıcaklığı ile sınırlı olduğu anlaşılmalıdır. Bu nedenle, bu tür cihazlar için özel bir refrakter lehim kullanılarak yapılan özel termal modüller kullanılır. Konvansiyonel modüllerde lehimin erime sıcaklığı 150 derecedir. Refrakter modüllerde lehim 300 derecelik bir sıcaklıkta erimeye başlar.
Bir kır evi inşa ederken, ekstrüde polistiren köpüğü kullanmanın başka bir yolunu düşünme arzusu beni terk etmedi. Bugün çok sayıda avantajı ve çok uygun fiyatı ile en etkili ısıtıcılardan biridir. 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 kendi aralarında montaj köpüğü ile yapıştırılır. 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.
Yapmak araba buzdolabı Peltier öğelerinde kendin yap en iyisidir. Böyle bir buzdolabının cihazı, soğutucu olarak kompresör ve freon ile alıştığımız üniteden çok daha basittir. Kompresörlü buzdolabının Peltier etkisine dayalı olandan daha yüksek bir verime sahip olmasına rağmen, ikincisinin arabalarda kullanılması tercih edilir. Diğer önemli avantajları olduğu için: daha küçük boyutlar ve sessiz çalışma.
Kompresör iklim teknolojisi, örneğin klima gibi otomobillerde hala kullanılmaktadır. Bu, klimanın büyük bir hacmi soğutması ve Peltier etkisine dayalı olarak yapılamaması ile açıklanmaktadır. Ek olarak, klimanın yolcu bölmesindeki ısıyı Peltier elemanının tasarımının izin verdiğinden daha fazla uzaklaştırması gerekir. Eski bir ev klimanız varsa, bundan bir araba buzdolabı çıkarmanız pek mümkün olmadığı için sevinmek için acele etmeyin.
Kompresörsüz soğutma
Peltier etkisi, farklı iletkenlik türlerine sahip iki yarı iletkenin temasından bir elektrik akımı geçtiğinde ( Pn kavşağı), akımın yönüne bağlı olarak soğur veya ısınır. Bu, elektronların kristal kafes atomlarının termal titreşimleriyle etkileşimi ile açıklanır. Akım seri bağlı bağlantılardan geçtiğinde, bir p-n bağlantısı tarafından emilen termal enerji diğerine salınır.
Peltier elemanını, bir p-n bağlantısı iyi ısı yalıtımı olan bir kabın içine, diğeri dışarıda olacak şekilde yerleştirirseniz, bir araba çakmağından yeterli güce sahip küçük bir buzdolabı alırsınız. Kompresörsüz çalışan bir diğer buzdolabı ise absorpsiyonlu buzdolabıdır. Böyle eski bir üniteden arabada bir buzdolabı yapabilirsiniz. Ancak bu durumda, tasarım neye sahip olduğunuza bağlı olacaktır, bu nedenle ısıtıcıları ve termostatları kesinlikle 12 volt olarak değiştirmeniz gerekecektir.
vücut yapmak
Kasanın üretimi için malzemelere ihtiyacınız olacak:
Bir Peltier elemanı büyük bir hacmi önemli ölçüde soğutamayacak, bu nedenle bir termoelektrik eleman için kasayı 40×40×30 cm'den daha büyük yapmayın.
Sunta kesmek için elektrikli bir dekupaj testeresi veya Dairesel testere, cephaneliğinizde değilse, küçük dişli sıradan bir demir testeresi yapacaktır. MDF levhalardan köşeleri ve perçinleri kullanarak mini buzdolabınızın gövdesi olacak bir kutu oluşturun. Perçinlerin daha güvenli bir şekilde tutulması için köşeleri iç tarafa yerleştirin. Yapısal parçalar arasındaki derzlerdeki tüm boşlukları dolgu macunu ile doldurun. Dolgu macunu kuruduktan sonra, ortaya çıkan kutunun iç yüzeyini bir ısıtıcı ile yapıştırın. Bunun için "sıvı çiviler" kullanın.
Duvarların üst uçlarına bir köpük conta yapıştırın. MDF çok higroskopiktir, bu nedenle gövdeyi yapıştırmadan önce astarlanmalıdır. Astar yerine biraz PVA'yı suyla seyreltin (1 kısım yapıştırıcıya 2 kısım sıvı ekleyin). Kasayı astarlayın, kurumasını bekleyin ve muşamba ile örtün. Kapı radyatör olduğu için üzerine yapıştırmayınız ve yapıştırmak ısı transferini bozacaktır.
Soğutucu kurulumu
Bunun için ihtiyacınız olacak:
İlk önce alüminyumdan iki radyatör yapmanız, aralarına bir soğutma elemanı takmanız ve bir ısı yalıtım levhası ile birbirinden ayırmanız gerekir. Bu tasarım yarı zamanlı buzdolabı kapısı olacak. Kasanın dış boyutları 40x40x30 cm olduğunda, kutuyu kapatacağı için üst radyatör 40x40 cm, alt radyatör ise 38x38 cm olmalıdır çünkü içeriye girmesi gerekir. Yalıtım levhasından 38×38 cm'lik bir kare kesin, ortasından soğutma elemanının boyutuna göre bir delik açın ve daha küçük radyatöre “sıvı çivi” kullanarak yapıştırın. Güç kablolarını elemanın terminallerine lehimleyin (kırmızı çıkışa “+” ve siyah olana “toprak” uygulamanız gerekir).
Ortaya çıkan kapıyı menteşelere ve bunları kasaya, kapandığında daha küçük radyatör kasanın içine girecek şekilde takın. Kabloları yuvadan çıkarmak için üzerlerine uygun çapta bir parça lastik boru koyun. 
Soğutucunun güç bağlantı pimlerinin yanındaki üst plakaya borunun dış çapından biraz daha küçük bir delik açın. Telleri içinden çekin, boruyu delikte bırakın, böylece tel kenarlarına sürtmez. Fanı kapıya bakacak şekilde takın ve aynı kablo çiftine bağlayın. Cihazı taşımak için mandalı ve bir çeşit tutacağı takmak için kalır ve soğuk jeneratör hazırdır.
Tel bölümü seçimi
Dahili klimanın tükettiği akımı bulmak için, soğutma elemanının aynı parametresiyle fanın anma akımını ekleyin. Bundan sonra, sadece bu akıma karşılık gelen tel bölümünü dizinden seçmek kalır. Bu durumda bir karar vermek için yeterli referans kitabının bir parçası aşağıda verilmiştir. 2 m'ye kadar bağlantı uzunlukları için:
- 1,5 A'ya kadar akım, kablo kesiti - 0,3 mm 2;
- akım - 2,5 A, kesit - 0,5 mm 2;
- akım - 3,5 A, tel - 0,7 kare;
- akım - 7,5 A, tel 1,5 kare;
- akım - 10 A, tel - 2 mm 2.
3 m bağlantı uzunluğu ile:
- 1,5 A'ya kadar nom, tel - 0,4 mm 2;
- Ben isim - 2,5 A, tel - 0,8 mm 2;
- Ben nom - 3.5 A, tel - 1.1 kare;
- I nom - 7,5 A, kesit - 2,3 mm 2;
- I nom - 10 A, kesit - 3.2 kare.
Klimanız çakmak sigortasının tasarlandığı akımdan daha fazla akım çekiyorsa, kendi sigortası ile akü terminallerine bağlamanız gerekecektir. Ancak çakmak soketine bağlanmak için konektörden tasarruf edeceksiniz.
Tek damarlı bir tel S'nin çapını ölçtükten sonra kesiti d - S \u003d π * (d / 2) 2 formülü ile hesaplanabilir. Çok telli bir telin kesitini belirlemek için, yalıtımın altındaki damar sayısını saymanız, birinin kesitini hesaplamanız ve sayıları ile çarpmanız gerekir.
Kumpasınız yoksa, düz bir telin çapını normal bir cetvel kullanarak belirleyebilirsiniz. Bunu yapmak için, bir tornavidaya 10 tur tel sarın ve elde edilen sargının uzunluğunu bir cetvelle ölçün. Telin çapını bulmak için sonucu 10'a bölün.
Güç Gereksinimleri
Cihazın güç kaynağı, 15 V'tan fazla olmayan bir doğru akım voltajı olmalıdır. Küçük dalgalanmalar çalışmayı engellemez. Bu, ev yapımı bir klimanın özel koşullara ihtiyaç duymadığı ve 12 voltluk elektrikli ekipmanla bir arabanın yerleşik ağına kolayca bağlanabileceği anlamına gelir. Yerleşik ağ voltajı 24 V olan araç sahipleri için iki soğutma elemanının seri bağlanması önerilir.
Termoelektrik soğutma cihazlarının avantajları ve dezavantajları
Peltier etkisine dayalı termoelektrik soğutmalı klima aşağıdaki avantajlara sahiptir: 
- Yüksek spesifik soğutma kapasitesi. 40×40×3.8 mm boyutlarında bir eleman 57 watt'a kadar ısı enerjisini kaldırabilir.
- Sessiz çalışma.
- Düşük maliyetli. Bir öğenin maliyeti 3 dolardan fazla değildir.
- Yüksek güvenilirlik. Arıza öncesi sürekli çalışma süresi 200 bin saate ulaşıyor.
Peltier soğutucuların dezavantajları:
- Düşük verimlilik. Bu nedenle, büyük bir soğutulmuş hacim ile karşıt yüzeyler arasında önemli bir sıcaklık farkı elde etmek zordur.
- Klima nispeten büyük miktarda güç tüketir. Bir eleman tarafından tüketilen akım 6 A'ya ulaşır.
- Tüketilen gücün bir kısmı, atmosfere ısı veren radyatörün ısıtılması için harcanır.
Kendi kendine yapılan bir buzdolabı elbette klimayı veya iklim kontrolünü fark etmeyecek, ancak her durumda sıcak havalarda seyahat etmeyi kolaylaştıracak.
Peltier yarı iletken buzdolapları
Bilgisayarların temelini oluşturan modern yüksek performanslı elektronik bileşenlerin çalışmasına, özellikle zorunlu hız aşırtma modlarında çalıştırıldıklarında önemli ısı dağılımı eşlik eder. Bu tür bileşenlerin verimli çalışması, çalışmaları için gerekli sıcaklık koşullarını sağlamak için yeterli soğutma araçları gerektirir. Kural olarak, bu tür optimal destek araçları sıcaklık koşulları geleneksel soğutuculara ve fanlara dayalı soğutuculardır.
Bu tür araçların güvenilirliği ve performansı, tasarımlarının, kullanımlarının iyileştirilmesi nedeniyle sürekli artmaktadır. en son teknolojiler ve bileşimlerinde çeşitli sensörlerin ve kontrollerin kullanılması. Bu, bu tür araçların bilgisayar sistemlerine entegre edilmesini mümkün kılar, bilgisayar elemanlarının çalışması için en uygun sıcaklık koşullarını sağlarken güvenilirliği artıran ve sorunsuz çalışmalarını uzatan en yüksek verimliliği elde etmek için çalışmalarının teşhisini ve kontrolünü sağlar.
Bununla birlikte, geleneksel soğutucuların parametreleri sürekli olarak gelişmektedir. Son zamanlarda bilgisayar pazarında, Peltier yarı iletken buzdolapları gibi elektronik elemanların soğutulması için özel araçlar ortaya çıktı ve kısa sürede popüler oldu (her ne kadar soğutucu kelimesi sıklıkla kullanılsa da, ancak Peltier elemanları durumunda doğru terim tam olarak buzdolabıdır).
1834 gibi erken bir tarihte keşfedilen Peltier etkisine dayanan özel yarı iletken termoelektrik modüller içeren Peltier buzdolapları, son derece umut verici soğutma cihazlarıdır. Bu tür araçlar, bilim ve teknolojinin çeşitli alanlarında uzun yıllardır başarıyla kullanılmaktadır.
Altmışlı ve yetmişli yıllarda, yerli sanayi, çalışması Peltier etkisine dayanan ev tipi küçük boyutlu buzdolapları üretmek için tekrar tekrar girişimlerde bulundu. Ancak mevcut teknolojilerin kusurlu olması, katsayı değerlerinin düşük olması faydalı eylem ve yüksek fiyatlar, bu tür cihazların o zamanlar araştırma laboratuvarlarından ve test tezgahlarından çıkmasına izin vermedi.
Ancak Peltier etkisi ve termoelektrik modüller, bilim adamlarının çoğuna tek başına kalmadı. Teknolojileri geliştirme sürecinde, birçok olumsuz fenomen önemli ölçüde azaltılmıştır. Bu çabalar sonucunda yüksek verimli ve güvenilir yarı iletken modüller oluşturulmuştur.
Son yıllarda işleyişi Peltier etkisine dayalı olan bu modüller, bilgisayarların çeşitli elektronik bileşenlerini soğutmak için aktif olarak kullanılmaktadır. Özellikle, çalışmasına yüksek düzeyde ısı dağılımı eşlik eden modern güçlü işlemcileri soğutmak için kullanılmaya başlandı.
Eşsiz termal özelliği sayesinde operasyonel özellikler termoelektrik modüller temelinde oluşturulan cihazlar - Peltier modülleri, özel teknik zorluklar ve finansal maliyetler olmadan bilgisayar elemanlarının gerekli soğutma seviyesini elde etmeyi mümkün kılar. Elektronik bileşenlerin soğutucuları olarak, çalışmaları için gerekli sıcaklık koşullarını sağlamanın bu yolları son derece umut vericidir. Kompakt, kullanışlı, güvenilir ve çok yüksek bir iş verimliliğine sahiptirler.
Özellikle büyük ilgi yarı iletken buzdolapları, elemanları zorlanmış modlarda kurulu ve çalıştırılan bilgisayar sistemlerinde yoğun soğutma sağlamanın bir aracı olarak sunulmaktadır. Bu tür modların kullanımı - hız aşırtma (hızaşırtma) genellikle kullanılan elektronik bileşenlerin ve dolayısıyla kural olarak tüm bilgisayar sisteminin performansında önemli bir artış sağlar. Bununla birlikte, bilgisayar bileşenlerinin bu tür modlarda çalışması, önemli ısı dağılımı ile karakterize edilir ve genellikle bilgisayar mimarilerinin yanı sıra mevcut ve kullanılan mikroelektronik teknolojilerin yetenekleri sınırındadır. Çalışmasına yüksek ısı dağılımının eşlik ettiği bu tür bilgisayar bileşenleri, yalnızca yüksek performanslı işlemciler değil, aynı zamanda modern yüksek performanslı video adaptörlerinin unsurları ve bazı durumlarda bellek modülü yongalarıdır. Bu tür güçlü öğeler, normal modlarda ve hatta hız aşırtma modlarında daha da fazla doğru çalışması için yoğun soğutma gerektirir.
Peltier modülleri
Peltier buzdolapları, çalışması Peltier etkisine dayanan geleneksel, sözde termoelektrik bir buzdolabı kullanır. Bu etki, keşfini bir buçuk yüzyıldan daha uzun bir süre önce - 1834'te yapan Fransız saatçi Peltier'den (1785-1845) almıştır.
Peltier, keşfettiği fenomenin özünü tam olarak anlamadı. Fenomenin gerçek anlamı birkaç yıl sonra 1838'de Lenz (1804-1865) tarafından belirlendi.
Lenz, iki bizmut ve antimon çubuğunun birleştiği yerdeki girintiye bir damla su koydu. Bir yönde elektrik akımı geçtiğinde, bir damla su donar. Akım ters yönde geçirildiğinde ortaya çıkan buz eridi. Böylece, elektrik akımının iki iletkeninin temasından geçerken, ikincisinin yönüne bağlı olarak, Joule ısısına ek olarak, serbest bırakıldığı veya emildiği bulundu. ek ısı Peltier ısısı denir. Bu fenomene Peltier fenomeni (Peltier etkisi) denir. Böylece, Seebeck fenomeninin tam tersidir.
Birkaç metal veya yarı iletkenden oluşan kapalı bir devrede, metallerin veya yarı iletkenlerin temas noktalarındaki sıcaklıklar farklıysa, devrede bir elektrik akımı oluşur. Bu termoelektrik akım olgusu, 1821'de Alman fizikçi Seebeck (1770-1831) tarafından keşfedildi.
Akımın karesi (Q=R·I·I·t) ile orantılı olan Joule-Lenz ısısının aksine, Peltier ısısı akımın ilk gücüyle orantılıdır ve ikincisinin yönü değiştiğinde işaret değiştirir. . Peltier ısısı, deneysel çalışmaların gösterdiği gibi, aşağıdaki formülle ifade edilebilir:
Qp = Pq
burada q geçen elektrik miktarıdır (q=It), P, değeri temas eden malzemelerin doğasına ve sıcaklıklarına bağlı olan Peltier katsayısıdır.
Peltier ısısı Qp, serbest bırakılırsa pozitif, emilirse negatif olarak kabul edilir.
Pirinç. 1. Peltier ısısını, Cu - bakır, Bi - bizmutu ölçmek için deneyin şeması.
Kalorimetrelere daldırılmış R (Cu + Bi) tellerinin aynı direncine sahip Peltier ısı ölçüm deneyinin sunulan şemasında, her kalorimetrede aynı Joule ısısı salınacaktır, yani Q=R·I·I·t . Peltier ısısı ise bir kalorimetrede pozitif, diğerinde negatif olacaktır. Bu şemaya göre Peltier ısısını ölçmek ve farklı iletken çiftleri için Peltier katsayılarının değerlerini hesaplamak mümkündür.
Peltier katsayısının sıcaklığa güçlü bir şekilde bağlı olduğuna dikkat edilmelidir. Çeşitli metal çiftleri için Peltier katsayısının bazı değerleri tabloda sunulmaktadır.
| Çeşitli metal çiftleri için Peltier katsayı değerleri | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| demir konstantan | Bakır nikel | kurşun-konstantan | |||
| 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 |
önemli olan Peltier katsayısı teknik özellik malzemeler, kural olarak, ölçülmez, ancak Thomson katsayısı ile hesaplanır:
P = bir T
burada P Peltier katsayısıdır, a Thomson katsayısıdır, T mutlak sıcaklıktır.
Peltier etkisinin keşfi, fiziğin sonraki gelişimi ve daha sonra çeşitli teknoloji alanları üzerinde büyük bir etkiye sahipti.
Bu nedenle, açık etkinin özü şu şekildedir: bir elektrik akımı iki iletkenin temasından geçtiğinde çeşitli malzemeler yönüne bağlı olarak, Joule ısısına ek olarak, Peltier ısısı olarak adlandırılan ek ısı açığa çıkar veya emilir. Bu etkinin tezahür derecesi, büyük ölçüde seçilen iletkenlerin malzemelerine ve kullanılan elektriksel modlara bağlıdır.
Klasik teori, Peltier fenomenini, akım tarafından bir metalden diğerine taşınan elektronların, metaller arasındaki iç temas potansiyel farkı tarafından hızlandırılması veya yavaşlatılması gerçeğiyle açıklar. İlk durumda, elektronların kinetik enerjisi artar ve ardından ısı şeklinde serbest bırakılır. İkinci durumda, elektronların kinetik enerjisi azalır ve bu enerji kaybı, ikinci iletken atomlarının termal titreşimleri nedeniyle yenilenir. Sonuç soğutmadır. Daha eksiksiz bir teori, bir elektronun bir metalden diğerine transferi sırasında potansiyel enerjideki değişimi değil, toplam enerjideki değişikliği hesaba katar.
Peltier etkisi en güçlü şekilde p ve n tipi yarı iletkenlerde gözlenir. Yarı iletken kontak üzerinden elektrik akımının yönüne bağlı olarak farklı tip- elektronlar (n) ve delikler (p) tarafından temsil edilen yüklerin etkileşiminden kaynaklanan p-n- ve n-p-geçişleri ve bunların rekombinasyon enerjisi ya emilir ya da serbest bırakılır. Bu etkileşimlerin ve üretilen enerji süreçlerinin bir sonucu olarak, ısı ya emilir ya da serbest bırakılır. Termoelektrik buzdolaplarında p ve n tipi iletkenliğe sahip yarı iletkenlerin kullanımı Şekil 1'de gösterilmektedir. 2.
Pirinç. 2. Termoelektrik buzdolaplarında p ve n tipi yarı iletkenlerin kullanımı.
Çok sayıda p ve n tipi yarı iletken çiftini birleştirmek, soğutma elemanları oluşturmanıza olanak tanır - nispeten yüksek güçlü Peltier modülleri. Bir yarı iletken termoelektrik Peltier modülünün yapısı, Şek. 3.
Pirinç. 3. Peltier modülünün yapısı
Peltier modülü, seri olarak bağlanmış p- ve n-tipi yarı iletkenlerden oluşan, p-n- ve n-p-bağlantılarını oluşturan termoelektrik bir buzdolabıdır. Bu geçişlerin her biri, iki radyatörden biri ile termal temasa sahiptir. Belirli bir polaritede bir elektrik akımının geçmesi sonucunda Peltier modülünün radyatörleri arasında bir sıcaklık farkı oluşur: bir radyatör buzdolabı gibi çalışır, diğer radyatör ısınır ve ısıyı uzaklaştırmaya hizmet eder. Şek. Şekil 4, tipik bir Peltier modülünün görünümünü göstermektedir.
Pirinç. 4. Görünüm Peltier modülü
Tipik bir modül, onlarca derece olan önemli bir sıcaklık farkı sağlar. Isıtma radyatörünün uygun cebri soğutması ile, ikinci radyatör olan buzdolabı, negatif sıcaklıkların elde edilmesini mümkün kılar. Sıcaklık farkını artırmak için, yeterince soğutulmuş olmaları koşuluyla Peltier termoelektrik modüllerinin kaskad bağlantısı mümkündür. Bu nispeten sağlar basit araçlarönemli bir sıcaklık farkı elde edin ve korunan elemanların etkin bir şekilde soğutulmasını sağlayın. Şek. Şekil 5, tipik Peltier modüllerinin kademeli bağlantısının bir örneğini göstermektedir.
Pirinç. 5. Peltier modüllerinin kademeli bağlantısına bir örnek
Peltier modüllerine dayalı soğutma cihazları genellikle aktif Peltier soğutucuları veya basitçe Peltier soğutucuları olarak adlandırılır.
Aktif soğutucularda Peltier modüllerinin kullanılması, onları geleneksel soğutuculara ve fanlara dayalı standart soğutucu tiplerinden önemli ölçüde daha verimli hale getirir. Ancak Peltier modüllü soğutucuların tasarlanması ve kullanılması sürecinde, modüllerin tasarımından, çalışma prensiplerinden, modern bilgisayar donanımının mimarisinden ve sistemin işlevselliğinden kaynaklanan bir takım spesifik özelliklerin dikkate alınması gerekmektedir. ve uygulama yazılımı.
Büyük önem taşıyan, kural olarak boyutuna bağlı olan Peltier modülünün gücüdür. Düşük güç modülü, aşırı ısınması nedeniyle örneğin bir işlemci gibi korunan elektronik elemanın arızalanmasına neden olabilecek gerekli soğutma seviyesini sağlamaz. Ancak çok büyük modüllerin kullanılması, soğutma radyatörünün sıcaklığının, elektronik devreler için tehlikeli olan havadan nem yoğunlaşması seviyesine düşmesine neden olabilir. Bunun nedeni, yoğuşma sonucu sürekli üretilen suyun bilgisayarın elektronik devrelerinde kısa devrelere yol açabilmesidir. Burada, modern baskılı devre kartlarındaki iletken iletkenler arasındaki mesafenin genellikle bir milimetrenin küçük bir kısmı olduğunu hatırlamak uygun olur. Bununla birlikte, her şeye rağmen, bir zamanlar KryoTech ve AMD'nin ortak araştırmalarında, geleneksel teknoloji kullanılarak oluşturulan AMD işlemcilerini 1'i aşan bir frekansta overclock etmesine izin veren, yüksek performanslı soğutucuların bir parçası olarak güçlü Peltier modülleri ve ilgili ek soğutma ve havalandırma sistemleriydi. GHz , yani çalışma frekanslarını normal çalışma moduna kıyasla neredeyse 2 kat artırmak. Ve bu performans seviyesinin, işlemcilerin zorunlu modlarda gerekli kararlılığını ve güvenilirliğini sağlama koşullarında elde edildiği vurgulanmalıdır. Eh, bu tür aşırı hız aşırtmanın sonucu, 80x86 mimarisi ve komut setinin işlemcileri arasında bir performans rekoruydu. Ve KryoTech, soğutma ünitelerini piyasaya sunarak iyi para kazandı. Uygun elektroniklerle donatıldıklarında, yüksek performanslı sunucular ve iş istasyonları için platformlar olarak talep gördüklerini kanıtladılar. AMD, işlemcilerinin mimarisini daha da geliştirmek için ürünlerinin yüksek seviyesinin ve zengin deneysel materyalin onayını aldı. Bu arada, benzer çalışmalar yapıldı Intel işlemciler Celeron, Pentium II, Pentium III, bu da performansta önemli bir artışa neden oldu.
Peltier modüllerinin çalışmaları sırasında nispeten büyük miktarda ısı yaydığına dikkat edilmelidir. Bu nedenle, soğutucunun bir parçası olarak yalnızca güçlü bir fan kullanmamalısınız, aynı zamanda diğer bilgisayar bileşenlerinin aşırı ısınmasını önlemek için bilgisayar kasası içindeki sıcaklığı düşürecek önlemler de kullanmalısınız. Bunu yapmak için kasanın dışındaki ortamla daha iyi ısı alışverişi sağlamak için bilgisayar kasası tasarımında ek fanlar kullanılması tavsiye edilir.
Şek. Şekil 6, bir Peltier yarı iletken modülü içeren aktif bir soğutucunun görünümünü göstermektedir.
Pirinç. 6. Soğutucunun Peltier modülü ile görünümü
Peltier modüllerine dayalı soğutma sistemlerinin sadece bilgisayar gibi elektronik sistemlerde kullanılmadığına dikkat edilmelidir. Bu tür modüller, çeşitli yüksek hassasiyetli cihazları soğutmak için kullanılır. Peltier modülleri bilim için büyük önem taşımaktadır. Her şeyden önce, bu fizik, kimya ve biyolojide yürütülen deneysel araştırmalarla ilgilidir.
Peltier modülleri ve buzdolapları ile uygulama özellikleri ve sonuçları hakkında bilgiler, örneğin aşağıdaki adreslerde bulunan İnternet sitelerinde bulunabilir:
Operasyon özellikleri
Elektronik soğutma araçlarının bir parçası olarak kullanılan Peltier modülleri, nispeten yüksek güvenilirlik ile karakterize edilir ve geleneksel buzdolaplarının aksine hareketli parçalara sahip değildir. Ve yukarıda belirtildiği gibi, çalışmalarının verimliliğini artırmak için, korunan elektronik elemanların kasalarının sıcaklığını, önemli yayılma güçleriyle bile negatif değerlere getirmeyi mümkün kılan kademeli kullanıma izin verirler.
Bununla birlikte, bariz avantajlarına ek olarak, Peltier modülleri ayrıca, soğutma sıvılarının bir parçası olarak kullanılırken dikkate alınması gereken bir takım spesifik özelliklere ve özelliklere sahiptir. Bazıları zaten not edildi, ancak Peltier modüllerinin doğru uygulanması için daha ayrıntılı olarak düşünülmeleri gerekiyor. En önemli özellikler, aşağıdaki çalışma özelliklerini içerir:
- Çalışmaları sırasında büyük miktarda ısı üreten Peltier modülleri, soğutucuda fazla ısıyı soğutma modüllerinden etkin bir şekilde uzaklaştırabilen uygun soğutucuların ve fanların bulunmasını gerektirir. Termoelektrik modüllerin nispeten düşük bir performans katsayısı (COP) ile karakterize edildiğine ve bir ısı pompasının işlevlerini yerine getirerek kendilerinin güçlü ısı kaynakları olduklarına dikkat edilmelidir. Bu modüllerin bilgisayar elektronik bileşenleri için soğutma araçlarının bir parçası olarak kullanılması, sistem birimi içindeki sıcaklıkta önemli bir artışa neden olur, bu da genellikle bilgisayar kasası içindeki sıcaklığı azaltmak için ek önlemler ve araçlar gerektirir. Aksi takdirde, kasanın içindeki artan sıcaklık, yalnızca korunan elemanlar ve bunların soğutma sistemleri için değil, aynı zamanda bilgisayar bileşenlerinin geri kalanı için de çalışma zorluğu yaratır. Peltier modüllerinin güç kaynağı için nispeten güçlü bir ek yük olduğu da vurgulanmalıdır. Peltier modüllerinin mevcut tüketim değeri dikkate alındığında, bilgisayar güç kaynağının gücü en az 250 W olmalıdır. Bütün bunlar, ATX anakartlarını ve yeterli güce sahip güç kaynaklarına sahip kasaları seçmenin uygunluğuna yol açar. Bu yapının kullanımı, bilgisayar bileşenlerinin optimum termal ve elektrik modlarını düzenlemesini kolaylaştırır. Kendi güç kaynağına sahip Peltier buzdolapları olduğuna dikkat edilmelidir.
- Peltier modülü, arızalanması durumunda soğutulan elemanı soğutucu radyatörden izole eder. Bu, korunan elemanın termal rejiminin çok hızlı bir şekilde ihlal edilmesine ve müteakip aşırı ısınmadan erken arızalanmasına yol açar.
- Peltier buzdolaplarının aşırı güçle çalışması sırasında oluşan düşük sıcaklıklar, havadaki nemin yoğuşmasına katkıda bulunur. Yoğuşma, elemanlar arasında kısa devrelere neden olabileceğinden, bu elektronik bileşenler için tehlike oluşturur. Bu tehlikeyi ortadan kaldırmak için optimum güce sahip Peltier buzdolaplarının kullanılması tavsiye edilir. Yoğuşmanın oluşup oluşmaması birkaç parametreye bağlıdır. En önemlileri: ortam sıcaklığı (bu durumda kasanın içindeki havanın sıcaklığı), soğutulan nesnenin sıcaklığı ve havanın nemi. Kasanın içindeki hava ne kadar sıcaksa ve nem ne kadar yüksek olursa, nem yoğunlaşması ve ardından bilgisayarın elektronik bileşenlerinin arızalanması o kadar olasıdır. Aşağıda, nem ve ortam sıcaklığına bağlı olarak, soğutulmuş bir nesne üzerindeki nem yoğunlaşma sıcaklığının bağımlılığını gösteren bir tablo bulunmaktadır. Bu tabloyu kullanarak nem yoğuşması tehlikesi olup olmadığını kolayca belirleyebilirsiniz. Örneğin, dış sıcaklık 25°C ve nem %65 ise, yüzey sıcaklığı 18°C'nin altında olduğunda soğutulan nesne üzerinde nem yoğuşması meydana gelir.
çiy noktası
| Nem, % | |||||||||
| Hava sıcaklığı ortam, °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 |
Bu özelliklere ek olarak, güçlü bilgisayarların yüksek performanslı merkezi işlemcilerini soğutmak için kullanılan soğutucuların bir parçası olarak Peltier termoelektrik modüllerinin kullanımıyla ilgili bir dizi özel durumu hesaba katmak gerekir.
Modern işlemcilerin mimarisi ve bazı sistem programları, işlemcilerin yüküne bağlı olarak güç tüketiminde bir değişiklik sağlar. Bu, enerji tüketimini optimize etmenizi sağlar. Bu arada, donanım ve yazılımda yerleşik olarak bulunan bazı işlevler tarafından desteklenen enerji tasarrufu standartları da bunu sağlar. modern bilgisayarlar. Normal koşullar altında, işlemcinin optimizasyonu ve güç tüketimi, hem işlemcinin kendi termal rejimi üzerinde hem de genel olarak olumlu bir etkiye sahiptir. termal denge. Bununla birlikte, güç tüketiminde periyodik bir değişiklik olan modların, Peltier modüllerini kullanan soğutma işlemcileri araçlarıyla iyi bir şekilde birleştirilemeyebileceğine dikkat edilmelidir. Bunun nedeni, mevcut Peltier buzdolaplarının genellikle sürekli çalışma için tasarlanmış olmasıdır. Bu bağlamda, kontrolleri olmayan en basit Peltier buzdolaplarının, örneğin CpuIdle gibi soğutma programları ile birlikte kullanılması önerilmez. işletim sistemleri Windows NT/2000 veya Linux.
İşlemci düşük güç moduna geçerse ve buna bağlı olarak ısı dağılımı olursa, kasanın ve işlemci yongasının sıcaklığında önemli bir düşüş mümkündür. İşlemci çekirdeğinin aşırı soğutulması bazı durumlarda performansının geçici olarak durmasına ve bunun sonucunda bilgisayarın kalıcı olarak donmasına neden olabilir. Intel belgelerine göre, seri üretilen Pentium II ve Pentium III işlemcilerin doğru çalışmasının garanti edildiği minimum sıcaklığın genellikle +5 °C olduğu unutulmamalıdır, ancak uygulamada gösterildiği gibi, hatta iyi çalışıyorlar. daha düşük sıcaklıklar.
Örneğin soğutucu fanları kontrol edenler gibi bir dizi yerleşik işlevin çalışmasının bir sonucu olarak da bazı sorunlar ortaya çıkabilir. Özellikle, bazı bilgisayar sistemlerindeki işlemci güç yönetimi modları, anakartın yerleşik donanımı aracılığıyla soğutma fanlarının hızının değiştirilmesini sağlar. Normal koşullar altında bu, bilgisayar işlemcisinin termal davranışını büyük ölçüde iyileştirir. Bununla birlikte, en basit Peltier buzdolaplarının kullanılması durumunda, dönüş hızındaki bir düşüş, çalışan Peltier modülü tarafından aşırı ısınması nedeniyle zaten işlemci için ölümcül bir sonuçla termal rejimde bir bozulmaya neden olabilir; bir ısı pompasının işlevlerini yerine getirmek, güçlü bir ek ısı kaynağıdır.
Bilgisayar merkezi işlem birimleri durumunda olduğu gibi, Peltier buzdolaplarının, modern yüksek performanslı video adaptörlerinde kullanılan geleneksel soğutma video yonga setlerine iyi bir alternatif olabileceği belirtilmelidir. Bu tür video yonga setlerinin çalışmasına önemli miktarda ısı dağılımı eşlik eder ve genellikle çalışma modlarında ani değişikliklere tabi değildir.
Havadaki nemin yoğunlaşmasına ve olası hipotermiye ve hatta bazı durumlarda bilgisayar işlemcileri gibi korunan elemanların aşırı ısınmasına neden olan değişken güç modlarıyla ilgili sorunları ortadan kaldırmak için, bu tür modları ve bir dizi yerleşik modu kullanmayı reddetmelisiniz. fonksiyonlar. Ancak alternatif olarak Peltier buzdolapları için akıllı kontroller sağlayan soğutma sistemlerini kullanabilirsiniz. Bu tür araçlar sadece fanların çalışmasını kontrol etmekle kalmaz, aynı zamanda aktif soğutucularda kullanılan termoelektrik modüllerin çalışma modlarını da değiştirebilir.
Minyatür Peltier modüllerini, en kritik yapılarını soğutmak için doğrudan işlemci çiplerine gömmek üzerine deney raporları var. Bu çözüm, termal direnci azaltarak daha iyi soğutmaya katkıda bulunur ve önemli ölçüde artırabilir çalışma frekansı ve işlemci performansı.
Elektronik elemanlar için optimum sıcaklık koşullarının sağlanması için sistemlerin iyileştirilmesi yönünde çalışmalar birçok araştırma laboratuvarı tarafından yürütülmektedir. Peltier termoelektrik modüllerinin kullanımını içeren soğutma sistemleri son derece umut verici olarak kabul edilir.
Peltier buzdolaplarına örnekler
Nispeten yakın zamanda, yerli üretim Peltier modülleri bilgisayar pazarında ortaya çıktı. Bunlar basit, güvenilir ve nispeten ucuz (7-15 $) cihazlardır. Genellikle, bir soğutma fanı dahil değildir. Bununla birlikte, bu tür modüller yalnızca gelecek vaat eden soğutma araçlarıyla tanışmaya değil, aynı zamanda bilgisayar bileşenlerinin koruma sistemlerinde amaçlanan amaçları için kullanılmasına da izin verir. İşte örneklerden birinin bir özeti.
Modül boyutu (Şekil 7) - 40×40 mm, maksimum akım - 6 A, maksimum voltaj - 15 V, güç tüketimi - 85 W'a kadar, sıcaklık farkı - 60 °C'den fazla. sağlarken güçlü fan modül, işlemciyi 40 watt'a kadar güç kaybıyla koruyabilir.
Pirinç. 7. PAP2X3B buzdolabının görünümü
Piyasada hem daha az hem de daha güçlü yerli Peltier modülleri var.
Yabancı cihazların aralığı çok daha geniştir. Aşağıda tasarımında Peltier termoelektrik modüllerinin kullanıldığı buzdolaplarına örnekler verilmiştir.
Computernerd'den Peltier aktif buzdolapları
| İsim | Üretici tedarikçi | Fan parametreleri | İşlemci |
| PAX56B | bilgisayar delisi | bilye | 200MHz'e kadar Pentium/MMX, 25W |
| PA6EXB | bilgisayar delisi | çift bilyalı rulman, takometre | 40W'a kadar Pentium MMX |
| DT-P54A | DesTech Çözümleri | çift bilyalı rulman | pentium |
| AC-P2 | AOC Soğutucu | bilye | Pentium II |
| PAP2X3B | bilgisayar delisi | 3 bilyalı rulman | Pentium II |
| ADIM-UP-53X2 | Adım Termodinamiği | 2 bilyalı rulman | Pentium II, Celeron |
| PAP2CX3B-10 BCool PC-Peltier |
bilgisayar delisi | 3 bilyalı yatak, takometre | Pentium II, Celeron |
| PAP2CX3B-25 BCool-ER PC-Peltier |
bilgisayar delisi | 3 bilyalı yatak, takometre | Pentium II, Celeron |
| PAP2CX3B-10S BCool-EST PC-Peltier | bilgisayar delisi | 3 bilyalı yatak, takometre | Pentium II, Celeron |
PAX56B buzdolabı, 200 MHz'e kadar frekanslarda çalışan Intel, Cyrix ve AMD Pentium ve Pentium-MMX işlemcileri soğutmak için tasarlanmıştır. 30x30mm termoelektrik modül, soğutucunun 25W güç kaybı ile CPU sıcaklığını 63°C'nin altında tutmasını sağlar ve dışarı sıcaklığı 25 °C'ye eşittir. Çoğu işlemcinin daha az güç harcaması nedeniyle bu soğutucu, işlemci sıcaklığını, soğutucu ve fan bazlı birçok alternatif soğutucudan çok daha düşük tutmanıza olanak tanır. PAX56B buzdolabına dahil olan Peltier modülü, 1,5 A (maksimum) akım sağlayabilen 5 V'luk bir beslemeden güç alır. Bu buzdolabının fanı 12 V voltaj ve 0,1 A (maksimum) akım gerektirir. PAX56B soğutucu fan parametreleri: bilyalı yatak, 47,5 mm, 65.000 saat, 26 dB. Bu buzdolabının toplam boyutu 25×25×28.7 mm'dir. PAX56B buzdolabının tahmini fiyatı 35 dolar. Belirtilen fiyat, şirketin 2000 yılı ortası fiyat listesine göre verilmiştir.
PA6EXB buzdolabı, 40W'a kadar güç dağıtımı ile daha güçlü Pentium-MMX işlemcileri soğutmak için tasarlanmıştır. Bu buzdolabı, Soket 5 veya Soket 7 üzerinden bağlanan tüm Intel, Cyrix ve AMD işlemciler için uygundur. PA6EXB buzdolabına dahil olan Peltier termoelektrik modülü 40 × 40 mm boyutundadır ve maksimum 8 A (tipik olarak 3 A) akım tüketir. standart bir bilgisayar güç konektörü aracılığıyla bağlantı ile 5 B'lik bir voltajda. PA6EXB buzdolabının toplam boyutu 60×60×52,5 mm'dir. Bu buzdolabını kurarken radyatör ile ortam arasında iyi bir ısı alışverişi için buzdolabının çevresinde üstte en az 10 mm, yanlarda 2,5 mm açık alan bırakılması gerekir. PA6EXB soğutucu, 40W güç kaybı ve 45°C ortam sıcaklığı ile 62.7°C CPU sıcaklığına ulaşır. Bu buzdolabında bulunan termoelektrik modülün çalışma prensibi dikkate alınarak nem yoğuşması ve kısa devre olmaması için işlemciyi uyku moduna sokan programlardan kaçınmak gerekir. uzun zaman. Böyle bir buzdolabının tahmini fiyatı 65 dolar. Belirtilen fiyat, şirketin 2000 yılı ortası fiyat listesine göre verilmiştir.
Buzdolabı DT-P54A (Computernerd tarafından PA5B olarak da bilinir) Pentium işlemciler için tasarlanmıştır. Ancak piyasada bu buzdolaplarını sunan bazı firmalar, Cyrix/IBM 6x86 ve AMD K6 kullanıcılarına da tavsiye ediyor. Buzdolabına dahil olan radyatör oldukça küçüktür. Boyutları 29×29 mm'dir. Buzdolabında, gerekirse aşırı ısınmayı size bildirecek yerleşik bir sıcaklık sensörü bulunur. Ayrıca Peltier öğesini de kontrol eder. Kit, harici bir kontrol cihazı içerir. Peltier elemanının kendisinin voltajını ve çalışmasını, fanın çalışmasını ve işlemcinin sıcaklığını izleme işlevlerini yerine getirir. Peltier elemanı veya fanı arızalanırsa, fan istenen hızın %70'inden (4500 RPM) daha düşük hızda çalışıyorsa veya işlemci sıcaklığı 145 °F'nin (63 °C) üzerine çıkarsa cihaz bir alarm üretecektir. . İşlemci sıcaklığı 38°C'nin (100°F) üzerine çıkarsa, Peltier öğesi otomatik olarak etkinleştirilir, aksi takdirde devre dışı modundadır. İkinci işlev, nem yoğunlaşmasıyla ilgili sorunları ortadan kaldırır. Ne yazık ki, elemanın kendisi soğutucuya o kadar güçlü bir şekilde yapıştırılmıştır ki, yapısını bozmadan ayrılamaz. Bu, daha güçlü başka bir radyatöre takmayı imkansız hale getirir. Fana gelince, tasarımı yüksek düzeyde güvenilirlik ile karakterize edilir ve yüksek parametrelere sahiptir: besleme voltajı - 12 V, dönüş hızı - 4500 RPM, hava besleme hızı - 6,0 CFM, güç tüketimi - 1 W, gürültü özellikleri - 30 dB. Bu buzdolabı hız aşırtma için oldukça verimli ve kullanışlıdır. Ancak, bazı durumlarda işlemciye hız aşırtması yapmak için büyük bir soğutucu ve iyi bir soğutucu kullanmanız yeterlidir. Bu buzdolabının fiyatı 39 ile 49 dolar arasında değişiyor. Belirtilen fiyat, çeşitli firmaların 2000 yılı ortalarına ait fiyat listesine göre verilmiştir.
AC-P2 buzdolabı, Pentium II tipi işlemciler için tasarlanmıştır. Kit, 60 mm'lik bir soğutucu, bir soğutucu ve 40 mm'lik bir Peltier elemanı içerir. SRAM bellek yongaları pratik olarak soğutulmadığından, Pentium II 400 MHz ve daha yüksek işlemciler için pek uygun değildir. 2000 ortası için tahmini fiyat 59 dolar.
Buzdolabı PAP2X3B (Şekil 8) AOC AC-P2'ye benzer. Üzerine iki adet 60 mm soğutucu eklenir. SRAM soğutma sorunları çözülmedi. İşlemci üzerinde nem yoğuşması muhtemel olduğundan, buzdolabının örneğin CpuIdle gibi soğutma programlarıyla ve ayrıca Windows NT veya Linux işletim sistemlerinde kullanılması tavsiye edilmez. 2000 ortası için tahmini fiyat 79$.
Pirinç. 8. PAP2X3B buzdolabının görünümü
STEP-UP-53X2 buzdolabı, radyatörden büyük miktarda hava pompalayan iki fan ile donatılmıştır. 2000 ortası için tahmini fiyat 79$ (Pentium II), 69$ (Celeron).
Computernerd'in Bcool serisi buzdolapları (PAP2CX3B-10 BCool PC-Peltier, PAP2CX3B-25 BCool-ER PC-Peltier, PAP2CX3B-10S, BCool-EST PC-Peltier) Pentium II ve Celeron işlemciler için tasarlanmıştır ve aşağıda gösterildiği gibi benzer özelliklere sahiptir. tablo.
BCool serisi buzdolapları
| kalem | PAP2CX3B-10 BCool PC-Peltier |
PAP2CX3B-25 BCool-ER PC-Peltier |
PAP2CX3B-10S BCool-EST PC-Peltier |
|||||||
| Önerilen İşlemciler | Pentium II ve Celeron | |||||||||
| hayran sayısı | 3 | |||||||||
| Merkezi fan tipi | Bilyalı Rulman, takometre (12 V, 120 mA) | |||||||||
| Merkezi fan boyutu | 60x60x10mm | |||||||||
| Harici fan tipi | Bilye | Rulman, takometre | Rulman, Termistör | |||||||
| Harici fan boyutu | 60x60x10mm | 60x60x25 mm | ||||||||
| Gerilim, akım | 12 V, 90 mA | 12 V, 130 mA | 12V, 80-225mA | |||||||
| Toplam Fan Kapsamı | 84,9 cm2 | |||||||||
| Fanlar için toplam akım (güç) | 300 mA (3,6 W) |
380 mA (4.56W) |
280-570 mA (3.36-6.84W) |
|||||||
| Soğutucudaki pim sayısı (ortada) | 63 uzun ve 72 kısa | |||||||||
| Soğutucudaki pim sayısı (her uç) | 45 uzun ve 18 kısa | |||||||||
| Soğutucudaki toplam pin sayısı | 153 uzun ve 108 kısa | |||||||||
| Radyatör boyutları (orta) | 57x59x27 mm (termoelektrik modül dahil) | |||||||||
| Radyatör Boyutları (her uç) | 41x59x32mm | |||||||||
| Genel Radyatör Boyutları | 145x59x38 mm (termoelektrik modül dahil) | |||||||||
| Buzdolabının genel boyutları | 145x60x50mm | 145x60x65 mm | ||||||||
| buzdolabı ağırlığı | 357 gram | 416 gram | 422 gram | |||||||
| Garanti | 5 yıl | |||||||||
| Tahmini fiyat (2000) | $74.95 | $79.95 | $84.95 | |||||||
BCool buzdolabı grubunun benzer özelliklere sahip ancak Peltier elemanlarından yoksun cihazları da içerdiğine dikkat edilmelidir. Bu tür buzdolapları doğal olarak daha ucuzdur, ancak bilgisayar bileşenlerini soğutmak için daha az etkilidir.
Makalenin hazırlanmasında "PC: tuning, optimizasyon ve overclock" kitabının materyalleri kullanıldı. 2. baskı, gözden geçirilmiş. ve ek, - St. Petersburg: BHV - Petersburg. 2000. - 336 s.
