RPE «KONVERSMASH»

   

Яндекс цитирования





О термоэлектрических кондиционерах, работающих на основе эффекта Пельтье

В 1815 г. французский часовщик фирмы А.Л.Бреге Жан Шарль Атаназ (Пельтье) получил наследство и посвятил себя науке.

В 1834 г. при проведении одного из экспериментов он пропускал электрический ток через полоску висмута, с подключёнными к ней медными проводами. В ходе эксперимента обнаружилось, что одно соединение висмут-медь нагревается, а другое остывает. Этот эффект позже был назван эффектом Пельтье.

Эффект Пельтье - выделение или поглощение тепла при прохождении электрического тока через контакт (спай) двух различных проводников. Выделение тепла сменяется поглощением при изменении направления тока.

В принципе, разность температур можно получить и в изоляторах и в проводниках (металлах), но наилучшие результаты показали соединения разнородных полупроводников с проводимостью n- и p-типа, которые и используются в настоящее время.

Полупроводниковые элементы n- и p-типа, собранные в цепочки и расположенные, как в бутерброде, между двумя пластинами (теплопереходами) называют термоэлектрическим модулем. Термоэлектрические модули представляют собой пластины размером от 4х4мм до 70х70мм, толщиной от 2мм до 7мм с двумя выводами для подключения к источнику тока. Они также могут быть круглыми или прямоугольными. Есть двух- , трёх- и более каскадные модули (термоэлектрические модули как бы уложены друг на друга) для специальных целей.

То есть, термоэлектрический модуль - это полупроводниковый прибор. Отсюда его достоинства и недостатки.

Достоинства:
1. Экологическая чистота преобразования энергии.
2. Отсутствие движущихся частей, а значит шума, трения и износа. И, как следствие, большой ресурс работы (изготовители модулей заявляют до 200 тыс. часов работы).
3. Отсутствие специального рабочего тела (жидкости или газа), чью роль играет электрический ток (электронный газ).
4. Безразличность к ориентации в поле тяжести.
5. Устойчивость к динамическим нагрузкам.
6. Возможность точного и плавного регулирования температуры.
7. Лёгкость перехода из режима охлаждения в режим нагрева.
8. Для транспортных средств - использование постоянного тока с напряжением любой величины, применяемой на транспорте (6, 12, 24, 55, 80, 110В).

К недостаткам можно отнести:
1. Более низкий холодильный коэффициент по сравнению с парокомпрессионной машиной.
2. Использование только постоянного тока. Для стационарных или подвижных объектов, использующих переменный ток, необходим выпрямитель.

Исходя из перечисленных достоинств и недостатков, определились области, в которых термоэлектрические модули применяются сегодня очень широко. Это всевозможные маломощные или малогабаритные охладители, холодильники, охладители-нагреватели (кулеры для воды), термостаты, переносные холодильники, в том числе для перевозки крови и донорских органов. То есть там, где требуется высокая надёжность, малогабаритность, точность поддержания температуры или охлаждение + нагрев.

В этих областях термоэлектрическое охлаждение не только конкурентно с парокомпрессионными машинами, но и превосходят их.

И маленький и большой компрессор имеют практически один и тот же набор деталей, то есть их изготовление требует почти одинаковых затрат. Конечно, у больших - более мощные двигатели в приводе, большие размеры конденсатора и т.п. Но увеличение холодопроизводительности в два раза не влечёт увеличения стоимости тоже в два раза. В случае же термоэлектрического охладителя для увеличения холодопроизводительности надо увеличивать количество модулей. Цена модуля - величина постоянная (не зависит от того, сколько их применено в одном устройстве). То есть стоимость термоэлектрического охладителя будет расти пропорционально увеличению его холодопроизводительности. Кроме того, чем мощнее компрессор, тем он экономичнее. Для термоэлектрических модулей в этом смысле КПД - величина неизменная. Ясно, что с ростом мощности парокомпрессионные охладители начинают превосходить термоэлектрические в цене и экономичности. Поэтому термоэлектричество не применяется там, где требуется большая холодопроизводительность.




RPE «Konversmash»
Russia, Chelyabinsk, Lenina Av., 3
Telephone: (351)779-80-66; Telephone/fax: (351)772-82-91