Koelen met Peltier elementen, praktische beperking

[Gagh]

Ik probeer een zelfbouw koelboxje met een Peltier element te maken, maar ik loop tegen een praktisch probleem op.

Van de meest gangbare Peltier elementen (te koop bij Display, Conrad enz.) is de theoretische delta-T ca. 88 graden C. In de praktijk ligt de delta-T op max. 18 graden. Dit blijkt niet alleen uit mijn eigen ondervinding, maar ook uit de talloze advertenties voor koelboxen, die bijna zonder uitzondering een delta-T van 18 gr. C vermelden. D.w.z. dat de laagst bereikbare temperatuur ca. 18 graden onder de omgevingstemperatuur ligt.

Op de zolder waar mijn koelbox staat is het meestal 20-35 gr. C. In de zomer haal ik dus maar een temperatuur van ca. 17 graden, terwijl ik tot rond het nulpunt wil koelen. 'Stacken' van Peltiers kan de delta-T vergroten maar dat schijnt erg moeilijk te zijn, en alleen haalbaar voor professionele laboratoriumopstellingen.

Ik heb geprobeerd om 2 Peltiers te stacken volgens de formule die ik op internet vond: elk volgend (heter) element moet 3x zo zwaar zijn als het vorige (koudere) element. Als koudste gebruikte ik een 2A/15V Peltier. Daarbovenop een 6A/15V exemplaar. De onderste wordt wel kouder dan 18 gr. onder de omgevingstemperatuur. Het is dus wel mogelijk om de delta-T van het geheel te vergroten. Maar de koelcapaciteit wordt daarbij zo klein dat het in de praktijk niet bruikbaar is.

Nu zijn er wel gestackte Peltiers te koop, b.v. http://shop.conrad.nl/componenten/componenten-actief/toebehoren/peltier-verwarmingselementen/standaard-peltier-elementen/189112.html

Die geven een theoretische delta-T van 112 graden Kelvin (duidelijk niet opgelet bij natuurkunde, ze bedoelen natuurlijk 112 graden Celsius). Dat is niet echt veel hoger dan de 88 gr. die een enkel element geeft. Bovendien hebben ze een minimale warmtecapaciteit, wat ik zelf dus ook al had uitgevonden. Stacken is voor een hobbyist als ik in de praktijk niet bruikbaar.

Mijn vraag is: is het praktisch uberhaupt mogelijk om met Peltiers een koelbox ter grootte van een schoenendoos te maken, met een delta-T van ca. 35 graden Celsius? Of is een compressorkoeler de enig praktische optie?

[Anoniem: 304426]

Hoe ben je van plan dit alles te gaan voeden? 2a/15v + 6a/15v zou alleen al 120W verbruiken en daarvoor heb je denk ik een accu nodig ter grootte van een schoenendoos (autoaccu's hebben veel vermogen).

Op zich zou het stacken van peltiers kunnen helpen, maar je zou ook kunnen kijken of je een soort watergekoelde setup kan bouwen. Ik neem voor het gemak aan dat je de koelbox gebruikt in parkjes/strandjes waar water voorhanden is en dat is doorgaans een graadje of 15 hier in NL. Als je een bak koud water aan je peltier hangt heb je al veel meer speling qua delta-t. afhankelijk van hoeveel water je hebt hoef je nieteens zo gek vaak te vervangen.

[_ferry_]

Ook ben ik benieuwd wat voor voeding je nu gebruikt. Want ik ben er niet zo in thuis. Maar volgens mij is de efficientie ook nog tamelijk gerelateerd aan de voeding (12 of 15volt)

Wat ik IIG ergens las:

Once its cold you only have to handle the thermal leakage. So GOOD insulation is a key.

If you want REALLY low temperatures, and power handling, you can stack cells up, but you need more/bigger cells in each subsequent layer. I have designed a research chiller that gets me -50C and can pump 10W. That takes THREE layers of cells, and consumes up to 400 W to do it.

I didn't add, that the efficiency of the cells falls with absolute temperature too, so my final cells in that stack lose 75% of their cooling ability.

[Sissors]

Die geven een theoretische delta-T van 112 graden Kelvin (duidelijk niet opgelet bij natuurkunde, ze bedoelen natuurlijk 112 graden Celsius).

Huh? Waarom?

delta-T van 112K = delta-T van 112oC, is toch exact hetzelfde?

[Gagh]

furby-killer schreef op dinsdag 20 maart 2012 @ 14:09:
[...]

Huh? Waarom?

delta-T van 112K = delta-T van 112oC, is toch exact hetzelfde?

Ja, delta-T Kelvin is hetzelfde als delta-T Celsius. Maar het gebruik van Kelvin is erg verwarrend omdat de onoplettende lezer dan onbewust gaat refereren aan 0K, het absolute nulpunt. Ik vind dat nogal storend in een advertentie. Als je Celsius gebruikt dan legt niemand onbewust een relatie met een bepaalde absolute temperatuur.

De vragen over de voeding: 120W is zo weinig dat elke oude computervoeding dat met gemak kan leveren zonder zelf warm te worden. Ik gebruik dus een oude PSU. Ik heb nergens gezegd dat ik ermee op het strand ga lopen, al moet ik toegeven dat de benaming "koelbox" dat wel suggereert!

Inderdaad is de efficiëntie gerelateerd aan het toegevoerde vermogen. Daarom draai ik de Peltiers "in rust" (dus als de zaak al bijna maximaal gekoeld is) op 5V. Dat is voor mij de beste balans tussen koelvermogen en afgegeven warmte.

[defusion]

Ik zie nergens iets van een doel. Is het gewoon voor de lol, omdat het kan, of wil je daadwerkelijk iets koelen (flesje fris ofzo)?

Indien dat laatste: koop een koelkast. vooral ivm. stroomkosten.

edit: nu ik de laatste zin van je post heb gelezen is me duidelijk dat het voor de lol is.

Is het geen optie om meerdere peltiers naast elkaar te plaatsen ipv op elkaar? dikke fans erop en klaar.

[ Voor 33% gewijzigd door defusion op 20-03-2012 17:11 ]

[jeroen3]

Als het voor de lol is. Ga eens zoeken op eBay of Dealextreme. Want 130 euro is wel heel erg veel.

[Gagh]

defusion schreef op dinsdag 20 maart 2012 @ 17:10:
Ik zie nergens iets van een doel. Is het gewoon voor de lol, omdat het kan, of wil je daadwerkelijk iets koelen (flesje fris ofzo)?

Indien dat laatste: koop een koelkast. vooral ivm. stroomkosten.

edit: nu ik de laatste zin van je post heb gelezen is me duidelijk dat het voor de lol is.

Is het geen optie om meerdere peltiers naast elkaar te plaatsen ipv op elkaar? dikke fans erop en klaar.

Ja Defusion, goed gezien! Het is voornamelijk een hobbyproject. Ik ben elektronicahobbyist en Peltiers intrigeren me. Ik heb de theorie bestudeerd, maar ik kan nog steeds niet goed bevatten hoe je warmte kan transporteren middels stroom door een element. Een thermokoppel, wat het omgekeerde van een Peltier is, begrijp ik wel. Maar waarom werkt dat ook andersom? Zoals ik zei, ik ken de theorie, maar ik kan het niet goed bevatten

En ja, jouw idee van 2 Peltiers naast elkaar had ik zelf ook al geprobeerd. Thermisch parallel, dus. Maar het enige resultaat is dat hij 2x zo snel de maximum delta-T van 18 graden C bereikt, en kouder wordt het niet. Maar ik heb dan wel meer reserve voor hete dagen.

De meningen zijn me duidelijk geworden, dank voor jullie feedback.

[naarden 4ever]

Als je nou eens een koelelement voor de koelbox koopt, zo'n ding die je in de vriezer moet leggen en dat dat dan voor een paar uur je zooi koel houd, daar een kleine waterpomp aan legt en dat water met peltier buiten de doos koelt met ventilatoren? Dan is de warme kant van de Peltier goed gekoeld (regel een paar Intel/AMD stock heatsinks om erop te zetten) en de koele kant is ook een stuk efficiënter. Want puur de lucht koelen is lang zo efficiënt nog niet.

Qua stroom zou ik hem óf aan een transformator aan een stopcontact hangen, geen gedoe met batterijen of accu's, of als je hem portable wilt hebben, een hele rits van batterijen met een Joule Thief eraan.

Je moet dus rekening houden met:
- De efficiëntie van de Peltier-koeling (i.p.v. direct op lucht, op water)
- Hoe goed je box geïsoleerd is
- Hoe je hem gaat voeden

Ik zou kijken of je het water met 3 kleine kunt koelen en daar bovenop 1 lange o.i.d.

De quickcools zijn erg mooie modelletjes, maar niet goedkoop. Maar als je een goed werkend ding wilt hebben, zul je er wel een paar moeten hebben.

[ Voor 7% gewijzigd door naarden 4ever op 21-03-2012 09:21 ]

[Anoniem: 426307]

Gagh schreef op woensdag 21 maart 2012 @ 08:59:
[...]


Ja Defusion, goed gezien! Het is voornamelijk een hobbyproject. Ik ben elektronicahobbyist en Peltiers intrigeren me. Ik heb de theorie bestudeerd, maar ik kan nog steeds niet goed bevatten hoe je warmte kan transporteren middels stroom door een element. Een thermokoppel, wat het omgekeerde van een Peltier is, begrijp ik wel. Maar waarom werkt dat ook andersom? Zoals ik zei, ik ken de theorie, maar ik kan het niet goed bevatten

Je moet het zien zoals bij een elektromotor. Als je elektrische stroom door een elektromotor jaagt gaat hij draaien, maar als je je elektromotor zelf gaat laten draaien, dan wekt hij stroom op. Zoals bij een Dynamo van je fiets, probeer maar eens met een batterij stroom door je bedrading te sturen richting je dynamo, deze zal spontaan gaan draaien.

Zo ook bij het Seebeck-Peltier-effect, dit werkt in beide richtingen. Door gebruik te maken van een temperatuursverschil in 2 verschillende metalen, ga je een beweging van elektronen genereren. Door een beweging van elektronen te veroorzaken in dezelfde opstelling, ga je een metaal lichtjes opwarmen en een ander lichtjes afkoelen.