Effektivität/Wirkungsgrad von Peltier-Elementen, Verständnisfrage

sven Gast #5919184
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Hallo,

habe ein wenig mit einem Peltierelement TEC1-12706 rumexperimentiert.

Wenn man es kurz mit 5V betreibt, wird die eine Seite leicht kalt, die 
andere Seite ziemlich heiß.

Das führt mich (Nichtphysiker) zu der Frage, ob es beim Peltierelement 
eine Art Faktor für den Wirkungsgrad gibt.

z.B. so einen Zusammenhang:
Wenn man auf der kalten Seite 1J Wärmeenergie absaugt, werden auf der 
warmen Seite 10J Wärmeenergie abgegeben (dabei sind 9J Abwärme, die man 
durch den Betriebsstrom "eingeschleppt" hat). Der Faktor wäre hier also 
10.

Hier also noch mal die Frage, gibt es einen solchen Faktor und wenn ja, 
wie groß ist er?
(bzw. ist der Faktor sozusagen für alle PE eine Art Naturkonstante, oder 
ist der Faktor möglicherweise nicht-linear und von verschiedenen äußeren 
Umständen abhängig?)


Hoffe, ich konnte bei der derzeitigen Hitze einigermaßen verständlich 
ausdrücken, worum es mir geht. Falls nein, bitte einfach nachfragen, 
Danke!
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Karl K. #5919262
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sven schrieb:
> Hier also noch mal die Frage, gibt es einen solchen Faktor und wenn ja,
> wie groß ist er?

Ja, und er ist beschissen.

https://de.wikipedia.org/wiki/Peltierelement#Vor-_und_Nachteile

Real kann man sagen, dass bei einer Temperaturdifferenz von 30K zwischen 
warmer und kalter Seite etwa so viel Wärme transportiert wird wie 
elektrische Energie reingesteckt wird.

Bei 5W Leistungsaufnahme kann man also 5W Wärme transportieren und muss 
dann auf der heissen Seite 10W abführen.

Btw: Die Peltiers nicht längere Zeit ohne Kühlung der heissen Seite 
betreiben, die können sich soweit erhitzen, dass sie sich auslöten.
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sven Gast #5919431
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Hallo und Danke für die Antworten!

Karl K. schrieb:
> Btw: Die Peltiers nicht längere Zeit ohne Kühlung der heissen Seite
> betreiben, die können sich soweit erhitzen, dass sie sich auslöten.

Lt. Datenblatt soll die heiße Seite kälter als ca. 120°C bleiben, 
deshalb habe ich auch nur mit 5V getestet.


Karl K. schrieb:
> Real kann man sagen, dass bei einer Temperaturdifferenz von 30K zwischen
> warmer und kalter Seite etwa so viel Wärme transportiert wird wie
> elektrische Energie reingesteckt wird.
>
> Bei 5W Leistungsaufnahme kann man also 5W Wärme transportieren und muss
> dann auf der heissen Seite 10W abführen.

Das wäre dann ein Wirkungsgrad von 50% (... schätze ich).

Wie wäre denn der Wirkungsgrad bei einer Differenz von 15K oder von 60K?
So, wie ich Sven B. verstehe, müsste der Wirkungsgrad bei einer 
Temperatur-Differenz von 60K deutlich unter 50% liegen!?!
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Abdul K. Persönliche Seite #5919827
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Was gibt es da nicht zu verstehen? Mußt eben Mal die Theorie zu 
Wärmepumpen lesen. Auf den Websites der Hersteller gibt es unzählige 
AppNotes zu lesen.

Um es aber kurz zu machen:
Der Wirkungsgrad eines Peltierelements ist unterirdisch im Vergleich zu 
mechanischen Kompressorpumpen.
In absehbarer Zukunft wird sich daran auch nichts ändern. Das liegt an 
den Materialien.
Sie werden also nur für Spezialfälle verwendet.
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Lurchi Gast #5920101
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Der COP ist die Leistungszahl. Je nachdem ob man das Element als Kühlung 
oder Wärmepumpe für die Wärmepumpe betrachtet, hat man
COP_c = Qc / P_el = Qc / (Qh-Qc)              für die Kühlwirkung
COP_h = Qn / P_el = Qh / (Qh-Qc) = COP_c+1    für die Wärmewirkung

Der Wirkungsgrad ist relativ schlecht (rund 10% des thermodynamisch sind 
schon ganz gut).

Die sinnvolle Anwendung ist daher vor allem bei kleiner Leistung oder 
wenn eine sehr gute Regelung gefragt ist oder nichts vibrieren soll.
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