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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Kennt sich hier wer mit Peltier Elementen aus?


Autor: N. K. (bennjo)
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Hi,
ich habe einen 23 Jahre alten VW-Bus mit integriertem "Kühlschlrank"
der auf Basis eines Peltier-Elements arbeitet.

Nun bin ich mit der Leistung selbigens überhaupt nicht zufrieden. Es
saugt die 66Ah Batterie in 15h leer und kühlt dabei maximal auf 12°-15°
runter (im Sommerurlaub). Auf grund von Platz und
Konstruktionsbeschränkungen ist der Austausch durch einen Kompressor-
oder Gas betriebenen Kühlschrank nicht möglich.

Also will ich nun mal an die Optimierung des Systems gehen,
hier meine Fragen:

Wie sieht eigentlich die Strom/deltaT Kurve eines Peltierelements aus?

Ist es richtig, dass sich immer ein bestimmtes deltaT einstellt? - Dann
würde sich die bessere Abführung der Wärme auf der Aussenseite doch
lohnen !? ... wie groß ist dieses delta T?

Die derzeitige Lösung ist nämlich besonders ungeschickt...ich schätze
mal, dass sich der externe Kühlkörper so auf 50° erhitzt.

Hat sich in der Entwicklung von Peltierelementen in den letzten 20
Jahren was getan? Oder haben die sowiso immer einen 100% Physikalischen
Wirkungsgrad (ähnlich des Heizkörpers) ?
Würde sich also ein Tausch lohnen?

Falls nicht - Gibt es irgendwelche Spannungsabhängigen
Wirkungsgradverhältnisse...das aktuelle läuft sicherlich mit 12V, grade
bei der DC-DC Wandlung hat sich ja viel getan seit damals...vielleicht
könnte man heute höhere Spannungen verwenden?

Lohnt es sich 2 Peltierelemente quasi "seriell" zu schalten...also
Tempereaturtechnisch gesehen? erreicht man damit das doppelte deltaT?

So...bin mal gespannt, ob dazu jemand was weiß :-)

Gruß,
Nikias

Autor: Drei Newton (3_newton)
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"sowiso immer einen 100% Physikalischen Wirkungsgrad (ähnlich des
Heizkörpers)" Den Satz fand ich schön Irgendwo hast Du nämlich Recht,
die Energie wird tatsächlich zu knapp 100% verheizt.
Also Du musst mehrere Dinge unterscheiden:

-tiefer kühlen
-Strom sparen

Ersteres geht auf zwei Wegen: 2 Elemente hintereinander (doppelte
Leistung aber nicht doppelte Kühlleistung, das zweite muss ja die
Wärmeenergie des ersten mit abführen). Der Gradient wird aber
tatsächlich etwas größer.
Zweiter Weg: Wärmeabfuhr verbessern. Lüfter einbauen. Dann kannst Du
sehen wie weit Du den Strom noch reduzieren kannst und trotzdem auf
Deine Werte kommst. Damit wäre auch das Stromproblem gelöst.

3N

Autor: Thomas S. (Gast)
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Peltierkühlungen haben einen Vorteil: klein + einfach.
Aber eben immer das Problem des schlechten Wirkungsgrades, da die (in
diesem Fall) kalte Seite eben nur mit viel Aufwand auch kalt gehalten
werden kann. Weitaus besser funktionieren richtige mobile Kühlschränke,
die wirklich bis in den Tiefkühlbereich im Auto kühlen können bzw. bei
geringerer Temperaturdifferenz auch nicht zuviel Strom verbrauchen.
Diese gibt es in den unterschiedlichsten Bauformen und Größen und ist
langfristig ein gute Investition.

Thomas

Autor: ??? (Gast)
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Peltierelemente sind gut bei wenig Platz, keine Vibrationen, kein
Kühlmittel, in beiden Richtungen verwendbar... billig in der
Herstellung (als Nebeneffekt der Chipindustrie), einfachst in Geräte
einzubauen...
Schlecht: geringe Isolation von Warm- u. Kaltseite, schlechter
Wirkungsgrad in der Kühlanwendung, begrenzte Temperaturdifferenz...
Für Kühlboxen eigentlich ungeeignet. Es gibt super kleine
Kompressor-Kühler dafür. Die sind eigentlich in allen Disziplinen
besser. ...nur teurer.
Da Peltiers max. ca. 65°C Temperaturdifferenz schaffen muss man die
warme Seite gut kühlen. Deine 12°C + 65°C sind 77°C Temperatur der
Warmen Seite - den Kühlkörper = ca. 50°C... Das ist der immer von der
Werbung unterschlagene Nachteil!
Innen ein Lüfter bringt übrigens nix. Außen schon. Nur sinkt der
Gesamtwirkungsgrad dabei nochmal.

Autor: Michael Wolf (mictronics) Benutzerseite
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Würde es denn was bringen, wenn man die Warmseite mit einer
Flüssigkeitskühlung kühlt?

Ähnlich einer Wasserkühlung für Prozessoren. Die Flüssigkeit sollte die
Wärme doch besser abführen als nur ein Kühlkörper im Luftstrom. Der
Kühler fürs Peltier wäre wohl auch kleiner. Und den Radiator mit Lüfter
könnte man unter dem Fahrzeug irgendwo anbringen.
Nachteil wäre halt, das die Pumpe dann auch noch als Stromverbraucher
dazukommt.

Autor: Ludwig Wagner (lordludwig)
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>Würde es denn was bringen, wenn man die Warmseite mit einer
>Flüssigkeitskühlung kühlt?

Was hälst du von Flüssigen Stickstoff? :D

Autor: Alex (Gast)
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Naja...vom Stromverbrauch ist das alles im normalen
Bereich....66Ah...15h Hält die Batterie durch....sind ca. 4,4 A welche
die Peltiers fressen.
Optimieren könntest Du wirklich noch was an der Wärmeabfuhr. Denn 50
Grad Celsius ist schon ne Menge...da könnte es sein, daß sich die Wärme
zurückstaut und das Peltier dauerhaft arbeitet. Aber ob sich dieser
ganze Aufwand lohnt...denn wenn Du nen Flüssigkeitskühler realisieren
willst, kannst Du die Wärme zwar gut von der Heißseite des Peltiers
wegbekommen, aber der Kühler, welcher die Wärme dann zügig abgeben muß
wird wahrscheinlich auch nicht klein ausfallen (Einsatz eines
zusätzlichen Lüfters).
Und die paar %, die man dann einspart....

Autor: N. K. (bennjo)
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@???: Wo bekommt man denn solche "Super kleinen Kompressorkühler" ?
Mein Problem ist, das es sich um eine fest integrierte "Kühlbox"
handelt ... keine chance ... die auszutauschen ... ohne den gesamten
Bus neu zu machen!

Für die Kühlanordnung habe ich ungefähr so viel Raum wie ein
Telefonbuch.

Ich glaube ich werde dem Teil jetzt erstmal ein paar Zusatzlüfter
verpassen...muss nurnoch überlegen wie ich die Steuere...mal schauen
wie die Peltier-Steuerung gemacht ist....

Gruß,
Nikias

Autor: Uwe Bonnes (Gast)
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Der erste Ansatz ist eine gute Kuehlung der warmen Seite des
"Peltieres". Dann kann man ggf mit weniger Strom fahren, um die
gleiche Kuehlraumtemperatur zu erreichen. Vorwiderstand oder
Zweipunktregler ist schlecht, PWM mit Filter ist besser. Die
Waermepumpleistung ist proportional zum Strom, die Abwaerme dagegen
quadratisch.

Autor: Tobias A. (inselaffe)
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mal ne doofe genrelle frage:

meisst kühlen peltier elemente ja so 20°C unter Umgebungstemp.
Kann man die net etwas "pimpen" indem man auf die warme seite des
einen die kalte eines anderen draufpackt?

Geht das?

Tobi

Autor: Hauke Radtki (Gast)
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Kaskadieren der Elemente Lohnt sich. Wie Uwe Bonnes schon schrieb ist
die Pumpleistung proportional zum Strom und die Abwärme Auadratisch.
Deswegen ist es Effektiver 2 Elemente zu kaskadieren und sie auf halber
Leistung fahren zu lassen.
Und: Peltier Elemente haben den höchsten Wirkungsgrad bei deltaT=0.
D.h. je besser du die Warme seite kühlst desdo effektiver wird das
ganze

Autor: Frank (Gast)
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Bei der Firma Melcor gibts ein paar interessante Dokumente zum Download
in Denen die Grundlagen und Anwendung von Peltierelementen richtig gut
erklärt sind. Die kann ich für Interessierte nur als Wissensquelle
empfehlen.

bye

Frank

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