Термоэлектрический охладитель Пельтье.

Принцип действия заимствовал из нета: В основе работы элементов Пельтье лежит контакт двух токопроводящих материалов с разными уровнями энергии электронов в зоне проводимости. При протекании тока через контакт таких материалов, электрон должен приобрести энергию, чтобы перейти в более высокоэнергетическую зону проводимости другого полупроводника. При поглощении этой энергии происходит охлаждение места контакта полупроводников. При протекании тока в обратном направлении происходит нагревание места контакта полупроводников, дополнительно к обычному тепловому эффекту.

При контакте металлов эффект Пельтье настолько мал, что незаметен на фоне омического нагрева и явлений теплопроводности. Поэтому при практическом применении используются контакт двух полупроводников.

Внешний вид элемента Пельтье. При пропускании тока тепло переносится с одной стороны на другую.Элемент Пельтье состоит из одной или более пар небольших полупроводниковых параллелепипедов - одного n-типа и одного p-типа в паре (обычно теллурида висмута, Bi2Te3 и германида кремния), которые попарно соединены при помощи металлических перемычек. Металлические перемычки одновременно служат термическими контактами и изолированы непроводящей плёнкой или керамической пластинкой. Пары параллелепипедов соединяются таким образом, что образуется последовательное соединение многих пар полупроводников с разным типом проводимости, так чтобы вверху были одни последовательности соединений (n->p), а снизу противоположные (p->n). Электрический ток протекает последовательно через все параллелепипеды. В зависимости от направления тока верхние контакты охлаждаются, а нижние нагреваются - или наоборот. Таким образом электрический ток переносит тепло с одной стороны элемента Пельтье на противоположную и создаёт разность температур.

Если охлаждать нагревающуюся сторону элемента Пельтье, например при помощи радиатора и вентилятора, то температура холодной стороны становится ещё ниже. В одноступенчатых элементах, в зависимости от типа элемента и величины тока, разность температур может достигать приблизительно 70 К/

Описание
Элемент пельтье представляет из себя термоэлектрический преобразователь, который при подаче напряжения способен создать разность температур на пластинах, то есть перекачать тепло или холод. Представленный элемент Пельтье применяется при охлаждении компьютерных плат (при условии эффективного отведения тепла), для охлаждения или нагрева воды. Так же элементы Пельтье используются в переносных и автомобильных холодильниках.

Элемент Пельтье, работающий от 12 Вольт.

Для нагрева необходимо просто поменять полярность.
Размеры пластины Пельтье: 40 х 40 х 4 миллиметра.
Рабочий диапазон температур: от -30 до +70?..
Рабочее напряжение: 9-15 Вольт.
Потребляемая сила тока: 0.5-6 А.
Максимальная потребляемая мощность: 60 Вт.
Забавная вещица, подключаем 12v +- холодит меняем полярность греет. Используется во многих авто холодильниках, во всяком случае у меня такой. Можно приделать компактную схему в бардачок что б летом шоколад не таял! Для использования и эффективного применения нужно использовать радиатор охлаждения - в качестве теста применил радиатор от компьютерного процессора, можно с куллером. Чем лучше охлаждение тем эффект Пельтье сильнее и эффективнее. При подключении к авто акб на 12v ток потребления составил 5 ампер. Одним словом элемент прожорлив. Так как еще не собрал всё схему, а провел лишь пробные тесты, без приборных замеров температур. Так при режиме охлаждения в течении 10ти минут появилась легкая изморозь. В режиме подогрева вода в металлической чашки закипела. Эффективность конечно же этого охладителя низка, но цена девайса и возможность по экспериментировать делают покупку оправданной. Остальное на фото

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

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

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

Материалы и инструменты, которые использовал

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

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

Процесс изготовления кондиционера:

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

Шаг второй. Установка элементов Пельтье
Теперь можно устанавливать элементы Пельтье. Для этого сначала прикрутим радиатор, который будет в процессе охлаждаться. Автор просто прикручивает его саморезами. Ну а далее можно устанавливать элементы Пельтье, для этого нам понадобится термопаста. Благодаря этой пасте будет хорошая тепловая связь между радиаторами. Все элементы устанавливаем холодной стороной к большому радиатору, у автора это стороны с надписями.

Шаг третий. Кулеры
Чтобы элементы Пельтье работали эффективно, от них нужно отводить тепло. Для этого нам понадобится четыре кулера от компьютера. Снова хорошенько смазываем элементы термопастой и прикручиваем кулеры. В завершении вам останется соединить все кулеры параллельно и можно попробовать включить.

Шаг четвертый. Собираем корпус
Для изготовления корпуса из аналогичного материала вырезаются стенки. Далее крепим эти стенки, используя уголки и заклепочный пистолет. Все стыки хорошенько герметизируем при помощи клеевого пистолета. Помимо герметизации клей еще и укрепит конструкцию.

Шаг пятый. Крышка с вентиляторами
Над большим радиатором устанавливается крышка, в которой установлены 4 вентилятора. Они предназначены для обдувания радиатора и как следствие у нас будет на выходе холодный воздух. Вентиляторы ставятся на выдув. Сверлим битой под вентиляторы отверстия и прикручиваем их на свои места. В корпусе с обеих сторон автор сверлит ряды отверстий, через них будет входить воздух из помещения. Вклеиваем на горячий клей упоры и прикручиваем крышку винтиками.

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

Наверное, когда-то кондиционер в автомобиле станет совершеннейшей нормой, вне зависимости от стоимости и комплектации. Однако по-прежнему миллионы машин, «бегающих» по нашим дорогам, не имеют этой полезной опции, да и новые, также лишенные кондиционера, все еще выпускаются. А, стало быть, каждое лето раскаленные от солнцепека головы водителей машин без «кондея» посещают нервные мысли о способах охлаждения «душегубки» нагретого на солнце салона альтернативными и «асимметричными» методами.

Первое, что страждущий находит в интернете по запросам «охладить салон машины без кондиционера», «спастись от жары без кондиционера» и т.п. – это предложение использовать ПЭТ-бутылки со льдом. Идея сия кочует с сайта на сайт годами и навскидку даже выглядит работоспособной.

Уверенности прибавляют многочисленные описания гаражных конструкций автомобильных суррогатных «кондиционеров», сделанных на коленке и использующих в качестве «хладагента» ту самую замороженную воду в бутылках от газировки или пива. Представляют они собой разнообразные коробки и ящики, оклеенные внутри фольгой во избежание потерь холода, и с установленными вентиляторами для продувки воздуха через лед. В принципе, это логичное направление развития, нацеленное на повышение КПД технологии, хотя за инжинирингом теряется главное – привлекательная простота. В любой конструкции нужно учитывать фактор человеческой лени – какой бы эффективной ни была разработка, она рано или поздно будет закинута на пыльную полку даже самим разработчиком, если потребует сложной последовательности действий или непростой подготовительной работы… Заморозить, а потом прихватить с собой перед поездкой пару бутылок – по силам любому, а вот городить ящики с вентиляторами – это уже, по мнению большинства, перебор…

Так или иначе, идея витает в массах, но тех, кто опробовал-таки технологию на практике, крайне немного. Поэтому наша задача – разрушить или подтвердить миф с термометром в руках. Проверить, получив выводы в сухих цифрах, а не в субъективных ощущениях, простейший базовый вариант – смогут ли «полторашки» со льдом, положенные на торпедо под струю воздуха из вентилятора, сделать пребывание в машине без «кондея» хоть сколько-то более комфортным? И понять тем самым, целесообразно ли в принципе прикладывать дальнейший креатив, руки и силы в этом направлении?

Эксперимент будет выглядеть так. Берем два одинаковых автомобиля одного цвета, ставим их рядом на солнцепек на несколько часов. После прогрева салонов солнечными лучами в одной машине просто включаем салонный вентилятор на продувку наружным воздухом, а в другой – запускаем рециркуляцию и пускаем поток воздуха на стекло, обдувая им несколько литров льда, замороженного в ПЭТ-бутылках, лежащих на торпедо. Через 15 минут смотрим на результат – насколько удастся понизить температуру? Итак, поехали!

Температура в салоне автомобилей после трех часов, проведенных на солнце – 38 градусов Цельсия:

В одну машину кладем ледяные бутылки, включаем в обеих вентиляторы, засекаем время – 15 минут…

Результат – удручающий… В машине, в которой вентилятор работал на продувку салона забортным воздухом, температура понизилась до 33 градусов, а в машине, в которой была включена рециркуляция и воздух гонялся по кругу, обдувая бутылки со льдом – только до 35,5 градусов… Банальная продувка даже без открытых окон оказалась эффективнее обдува льда в замкнутом пространстве!

Миф о бутылочном охлаждении живуч, и хотя результат был предсказуем, проверить все же стоило. При этом все же стоит отметить, что шесть литров льда способны на большее, вот только не в таком виде!

У любого устройства, работающего на теплоотдачу, будь то кондиционер или обогреватель, важнейшая характеристика – площадь рабочей поверхности. У бутылок на торпедо она крайне мала, плюс обдув их организован неэффективно. Если бы мы поместили те же шесть литров льда в плоскую ребристую емкость, подобную автомобильному радиатору, расположили её в салоне машины и начали продувать через неё воздух – эффект был бы в разы заметнее. Вот только сопутствующие сложности делают подобное мероприятие бессмысленным чуть более, чем полностью…

Прочие тупиковые идеи «альтернативных кондиционеров»

Какие еще идеи посещают не имеющих кондиционера автовладельцев с завидной регулярностью с наступлением лета? Можно, конечно, установить нештатный универсальный кондиционер – он, в принципе, ничем не будет отличаться от штатного – разве что органы управления на панели будут немножко выделяться в общей стилистике интерьера. Но стоимость установки «кондея» на бюджетный легковой авто с компонентами и работой «под ключ» сегодня составляет приблизительно 60 000 рублей. Дороговато, в общем…

Поэтому такое решение быстро отбрасывается и начинается «креативное кроилово». И тут, конечно же, на втором месте после замороженных ПЭТ-бутылок приходит мысль об использовании в машине мобильного или оконного кондиционера, стоимость которых стартует от более-менее доступных 10 000 рублей даже сейчас, в горячий сезон.

Многим кажется, что если поставить бытовой кондиционер-моноблок на заднее сиденье, запитать через инвертор 12-220 вольт и высунуть шланг горячего воздуха в окно, то можно наслаждаться прохладой! Однако реальных успехов никто из таких мечтателей пока не добился… Почему идея нежизнеспособна?

Дело в том, что даже самый слабосильный оконный кондиционер потребляет в режиме охлаждения от сети 220 вольт мощность около полутора киловатт. КПД инвертора 12/220 – явно не 100%, но для простоты демонстрации на пальцах примем её за сто. Соответственно, от бортовой сети 14 вольт такой кондиционер через инвертор будет потреблять 1 500 ватт/14 вольт = 107 ампер. Ток – сумасшедший, проводка будет с палец толщиной + у многих генераторов даже максимальный предел токоотдачи меньше. Мы уж не говорим о том, что инвертор должен быть рассчитан на долговременную работу с мощностью как минимум пару киловатт – такие инверторы, как правило, относятся к дорогущей и специфической профессиональной технике, встречаются в продаже крайне редко и стоят сумасшедших денег…

Идея, стоящая на третьем месте – использование элементов Пельтье. Полупроводниковая пластина при подаче на неё тока нагревается с одной стороны и охлаждается с другой. Купить элементы несложно, стоят они не так уж дорого. На таких пластинах неплохо работают автомобильные переносные холодильники-ящики, и многим кажется, что по такому же принципу можно создать и кондиционер – недорогой, бесшумный, без компрессора, хладагента, трубок и испарителей.

Увы, ни одной реально работающей конструкции «автокондея» на модулях Пельтье найти вам не удастся, хотя проектов на разных автомобильных блогах и форумах – масса, многие даже с промежуточными отчетами об этапах работы, демонстрирующими изрядные усилия энтузиастов-самодельщиков. Почему? Да потому же, почему не работают и бутылки со льдом… Слишком малая поверхность «холодоотдачи» холодной стороны и трудность организации эффективного отвода тепла от горячей стороны. Чтобы обеспечить худо-бедное охлаждение салона, из модулей Пельтье в легковом автомобиле должна быть крыша…

***

Так что, как ни крути, но альтернативы традиционному автомобильному компрессорному кондиционеру пока нет и в ближайшее время не предвидится. Ведь даже в стоящих на острие прогресса гибридах и электромобилях он имеет классическую конструкцию, не изменившуюся принципиально со времен первых кондиционированных автомобилей – Паккардов и Каддилаков начала 40-х годов ХХ века.

А в вашей машине есть кондиционер?

Владельцы пушистых питомцев знают, лето - жуткая пора, в особенности для хомячков. Если в доме стоит система климат-контроля - уже лучше, а если нет - можно подкладывать питомцу кубики льда, или же - установить для хомячка собственный кондиционер! О том, как собрать такое устройство из подручных средств и элемента пельтье, мы расскажем в данной статье.

Элемент Пельтье - это простой по устройству, но очень интересный прибор. С виду - это небольшая керамическая пластинка с разнородными полупроводниками внутри, но если пустить через неё ток по двум контактам - одна сторона начнет охлаждаться, а другая - греться. Работает это и в обратную сторону - если греть одну сторону и охлаждать другую - ЭП будет вырабатывать ток.

Для сборки устройства понадобится:
1. Элемент Пельтье.
2. Радиатор для процессора.
3. Кулер.
4. Термопаста.
5. Блок Питания (в этой статье используется БП на 5V 1A, но лучше подобрать БП под номинальные параметры Элемента Пелетье - 12V, тогда эффективность устройства повысится).

Где найти и как подобрать комплектующие:
Элемент Пельтье найти несложно, они продаются во многих "радиолюбительских" магазинах и на радиорынках. Также, можно заказать в интернете - например, на ebay или Aliexpress по ключевому слову "Peltier". Второй способ - выгоднее, так как пельтьешки с заводов поднебесной обойдутся вам гораздо дешевле (элементы для этой статьи заказывались из Китая, партия из 5шт стоила около 10$). В нашем случае использовался TEC1-12706 40x40mm, оптимальный ток для него - при 12V (хотя не критично повышение до 15-16V) от 0 до 6A.

Остальные комплектующие были сняты со старого компьютера и найдены "в закромах", а если у вас их нет - можно недорого купить их на радиорынке. Не в последнюю очередь, эффективность охлаждения зависит от радиатора - чем он больше, тем лучше. Опытным путем было выведено правило - оптимально, если площадь дна радиатора будет вдвое больше площади ЭП, а высота - 4-5см - такой радиатор не слишком большой, но отлично рассеивает тепло (на радиорынке такой обойдется рублей в 50). Кулер - маленького, снятого с видеокарты, будет достаточно. Блок Питания, как уже говорилось - лучше 12V, но и 5V/1A (старая телефонная зарядка) - показал себя превосходно.

Процесс сборки:
Обычно, на холодной стороне ЭП нанесено название (12706), а теплая - пустая. Проверить стороны можно подключив элемент к БП, соблюдая полярность.
1. Обильно смажьте термопастой теплую сторону Элемента Пельтье, и установите на неё радиатор, плотно прижав.

2. Оголите контакты "+" и "-" кулера, при необходимости удлините их - просто скрутите с двумя проводками побольше, и заизолируйте (термоусадкой, или изолентой) места стыка. Термоусадка - это такая трубочка, которая сильно сжимается, если её нагреть. Очень удобная вещь.

3. С помощью проволоки, стяжек, или специальных креплений - установите кулер на верх радиатора (воздух будет поступать внутрь радиатора и рассеиваться по сторонам).

4. Теперь, соедините вместе контакты кулера и Элемента Пельтье, и не перепутайте полярность - сторона, не прижатая к радиатору, должна охлаждаться, в то время как кулер - крутиться.

5. Подключайте устройство к БП, заизолируйте все контакты и вуаля - самодельный кондиционер для хомячка готов к работе, осталось лишь его установить.

Процесс установки ложится на ваши плечи и целиком зависит от параметров жилища вашего питомца. Важно, чтобы радиатор был вынесен во вне - иначе, тепло будет плохо рассеиваться и останется внутри. Установить его на клетку - легче, можно просто продеть радиатор сквозь штырьки, как на фото ниже. Если же у вас террариум - придется импровизировать - например, ставить дополнительный кулер "на выдув" и менять схему питания - питать кулеры от отдельного БП - тогда эффективность вырастет в разы. Простор для модификаций - огромен, а энергопотребление устройства из данной статьи - около 5-6W.

После подключения, температура холодной стороны была ощутимо низкой, и уже через пару минут образовался конденсат - в жару 30+, вашему пушистому питомцу такая обновка гарантированно понравится:)