Przyszły do mnie ogniwa peltiera. Zabrałem się więc za testy i eksperymenty. Wyniki są ciekawe i czasami – nieoczekiwane.
Na początek stanowisko pomiarowo-eksperymentalne. Do zasilania mam zasilacz ATX wydłubany z szafy, znalazłem też dwa jakieś radiatory, multimetry, pasty termoprzewodzące – no i oczywiście dwa ogniwa TEC1-12706.
Zasilacz ATX nie odpali tak po prostu, trzeba zewrzeć zielony przewód z masą.
Zasilacz daje 12.95V i spokojnie da radę wyprodukować 20A. Zrobiłem kilkanaście różnych pomiarów, w różnych konfiguracjach chłodzenia. Ogniwa pewnymi efektami mnie zaskoczyły.
Mają bardzo małe ciepło właściwe. Rozgrzewają się i chłodzą błyskawicznie. Po stronie ciepłej zawsze dawałem radiator, po zimnej różnie. Bez radiatora, w ciągu 2 sekund temperatura spada z 24ºC do -7ºC! Przypuszczam, że gdyby nie dać radiatora, do w kilka sekund ciepła strona przekroczy 125ºC i uszkodzi ogniwo.
Peltier też błyskawicznie przewodzi ciepło. Gdy odłączamy prąd, temperatura skacze z -7ºC do 34ºC w ciągu 10 sekund. To duża wada w lodówce, konieczne jest zastosowanie czegoś, co zapewni przewodzenie tylko w jedną stronę.
Gdy do zimnej strony ogniwa dałem prowizoryczny radiator, to cały układ się grzał. Strona zimna pozowstawała na 24ºC, a ciepła błyskawicznie się zagrzewała. Taki radiator bierze „z powietrza” po prostu więcej ciepła, niż peltier jest w stanie przepompować.
Pompowanie do nieruchomej wody nie jest wystarczająco efektywne. Scianka ma ponad 70ºC, a woda dopiero się zagrzewa. W efekcie układ nie chłodzi.
Ze względu na małe ciepło właściwe bardzo ważne jest, żeby ciepło odprowadzić z całej powierzchni ciepłej. Radiator poniżej nie dostawał do krańców ogniwa i jego rogi po stronie zimnej były gorące, a środek lodowaty. Z tego powodu odpuściłem sobie testowanie eksperymentalnego termosyfonu – nie odebrałby i tak ciepła z całej powierzchni.
Ciekawostka – mimo zasilania prawie 13V ogniwo pobiera na starcie 4.5A, które szybko spada do 3.5A. Poniżej próba zagrzania 10 ml wody – po dwóch minutach zaczęła wrzeć. Niestety, to nie dość ciepła, by schłodzić kroplę połączoną ze stroną zimną.
Druga próba odprowadzenia ciepła do zbiornika wody (tym razem aluminiowego) też nie zakończyła się powodzeniem. Denko jest gorące, woda się ledwo nagrzewa.
Podsumowując:
- Termosyfon lub inny mechanizm odprowadzenia ciepła trzeba skonstruować tak, by objął całą powierzchnię ogniwa.
- Konieczny jest mechanizm jednostronnego przewodzenia ciepła, inaczej ogniwo świetnie ogrzeje wnętrze lodówki.
- Seryjny radiator komputerowy, nawet bez wentylatora, radził sobie świetnie. To dobry plan awaryjny – jak cudownie z termosyfonami się nie powiedzie, można za 70zł kupić seryjny cooler z wentylatorem, który da sobie spokojnie radę.
- Ogniwo pobiera mniej prądu, niż się spodziewałem.
- Ogniwo bardzo szybko się grzeje, konieczne jest zastosowanie pasty termoprzewodzącej.
- Nie mam miarodajnych pomiarów ilości przepompowanego ciepła, bowiem nie miałem wystarczająco wydajnego chłodzenia pod ręką.
Do przetestowania:
- Jak będzie wyglądać oddawanie ciepła do sporego kawałka blachy aluminiowej. Został mi po boksie, ale nie chciało mi się już wieczorem po garażach latać. Być może uda się zrobić z tego promiennik.
- Wypróbować wydajne radiatory komputerowe z wentylatorem. Ten co mam niestesty wymaga sterowania elektronicznego, ale są również „głupie”.
- Wypróbować ewaporacyjne chłodzenie strony ciepłej, przez radiator.
- Sprawdzić, czy ogniwo może pracować bezpośrednio zanurzone w wodzie (powinno). Jeśli może, to chłodzenie cieczą powinno być dobrą alternatywą.