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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Eine Frage zur Effizienz von Peltier-Elementen


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Autor: Maxi93 (Gast)
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Hallo!

Ich hätte da mal eine Frage zur Effizienz von Peltier-Elementen.
Nach dem ich mir verschiedene Datenblätter angesehen habe, ist mir 
aufgefallen dass der Wirkungsgrad bei geringer Last (z.B. 25% I(max)) 
viel höher ist als bei der üblichen Betriebsspannung.

Als Beispiel: Wenn ich ein für den Anwendungszweck überdimensioniertes 
TEC nehme, das z.B. mit max. 15V betrieben werden kann, es aber z.B. nur 
mit 5V betreibe, ist der Wirkungsgrad relativ hoch.

Warum wird das kaum so gemacht?

Viele Grüße,
Maxi

Autor: Max M. (jens2001)
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Maxi93 schrieb:
> Datenblätter

WELCHE?

Maxi93 schrieb:
> Warum wird das kaum so gemacht?

Kosten! Gewicht!

Autor: Dieter (Gast)
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Als praktisches Beispiel:

Bei niedrigerer Spannung ist auch die Temperaturdifferenz geringer. Das 
heißt, es müssen Peltierelemente thermisch in Reihe verbaut werden.

Für eine Kühlbox, die es im Baumarkt mit 12V/240V Anschluss gibt, die 
nur ein Peltierelement besitzt, müßten dann mindestens 6 Peltierelemente 
verbaut werden. Die erste Schicht bestünde aus vier Zellen, die zweite 
Schicht aus zwei Zellen und dazwischen eine gut wärmeleitende Platte. 
Beide Lagen müßten über eigene DCDC-Wandler versorgt werden um im 
Bereich der optimalen Arbeitspunkte zu bleiben.

Bei der Variante 9/3 lassen sich die Elemente so elektrisch 
zusammenschalten, ohne dass die thermischen Verspannungen zu groß 
werden, dass ein gemeinsamer DCDC-Wandler verwendet werden könnte.

Autor: Wolfgang (Gast)
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Maxi93 schrieb:
> Als Beispiel: Wenn ich ein für den Anwendungszweck überdimensioniertes
> TEC nehme, das z.B. mit max. 15V betrieben werden kann, es aber z.B. nur
> mit 5V betreibe, ist der Wirkungsgrad relativ hoch.

Peltier-Elemente werden mit Strom betrieben. Die Spannung ist für die 
Bewertung der Auslastung ein schlechter Maßstab.

Autor: Maxi93 (Gast)
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Aber für bestimmte Anwendungen, bei der die Temp.Differenz nicht so groß 
sein muss (z.B. 20K), wäre das doch besser, oder?

Ein Beispiel:
http://www.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/175000-199999/189117-da-01-en-PELTIER_ELEMENT_TEC1_24116T200.pdf

Auf der 3. Seite. Bei 12V & 5A (60W) eine Qc von ca 75W

Ein Anderes Modul, z.B. das TEC1-12706, hat bei 12V & 5,1A (61,2W) eine 
Qc von 41W.

Autor: Name H. (hacky)
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> Aber für bestimmte Anwendungen, bei der die Temp.Differenz nicht so groß
sein muss (z.B. 20K), wäre das doch besser, oder?

Was machst du mit 20 Grad ? Bedenke, erst man wird die ueblicherweise 
warme Seite waermer. Wenn du eine Differenztemperatur von 20 Grad 
vorgibst, geht dir die kalte Seite von 25 auf 20 Grad, waerend die warme 
Seite von 25 auf 40 Grad geht. Die warme Seite muss also sehr gut 
gekuehlt werden.

Aber ja. Im Falle einer allgemeinen Regelung laesst man das Peltier mit 
reduzierter Leistung laufen.

Autor: Lothar M. (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Ein Peltierelement ist allem voran eine Heizung, die auf einer Seite 
kühler wird.
Es wird ja nicht der zugeführte Strom in Kälte umgewandelt, sondern 
diese zugeführte Leistung muss zusammen mit der Wärme, die von der 
kühlen Seite kommt, über einen Kühlkörper entwärmt werden...

Maxi93 schrieb:
> dass der Wirkungsgrad bei geringer Last (z.B. 25% I(max)) viel höher ist
> als bei der üblichen Betriebsspannung.
Welcher Wirkungsgrad? Unter welchen Betriebsbedingungen wurde der 
gemessen?

Autor: Maxi93 (Gast)
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Lothar M. schrieb:
> Welcher Wirkungsgrad? Unter welchen Betriebsbedingungen wurde der
> gemessen?

Naja, so wie es halt im Datenblatt steht. Z.B. 27°C Th und 20K Delta T 
(=7°C)
Wirkungsgrad im Sinne von Q/P.

Autor: Lurchi (Gast)
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Bei weniger Temperaturdifferenz hat das Platierlement auch weniger zu 
tun um die Wärme von einer Seite zur anderen zu transportieren.

Je höher die nötige Temperaturdifferenz, desto höher muss der Strom (und 
damit die Spannung) sein. Für den besten Wirkungsgrad ist es tatsächlich 
passend den Strom entsprechend der Temperaturdifferenz zu reduzieren. 
Damit nimmt aber auch nicht nur die Aufgenommene Leistung ab, sondern 
auch die Kühlwirkung.

Autor: Maxi93 (Gast)
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Lurchi schrieb:
> Damit nimmt aber auch nicht nur die Aufgenommene Leistung ab, sondern
> auch die Kühlwirkung.

Genau, das meinte ich. Ich wähle ein "stärkeres" TEC und reduziere die 
Spannung, und habe somit eine die gleiche Leistung bei höherem 
Wirkungsgrad.

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