Модули пельтье

Элемент пельтье – термоэлектрический преобразователь (ТЭМ), который может преобразовывать электрическую энергию в разность температур: одна сторона нагревается, вторая охлаждается, или может выполнять обратную задачу по преобразованию этой разницы в электричество.

Различные элементы пельтье

Различные элементы пельтье

Недавно был в гостях у друга, работает в фирме Радиоэлектроника. Он мне показал набор модулей пельтье, пару из них взял домой потестровать. В этой статье расскажу вам об этих модулях поподробнее и немного что это за эффект пельтье. В следующей статье расскажу, каким испытание были подвергнуты эти два модуля.

Принцип действия

В начале статьи сказав, что одна сторона охлаждается, а вторая нагревается – я был немного не прав, на самом деле элемент пельтье перекачивает тепло с холодной стороны на тёплую, т.е. работает как тепловой насос. Таким образом, на его пластинах достигается разность температур, которая может доходить до 70 градусов, но, к сожалению, такую разность могут обеспечить только многоступенчатые модули, у одноступенчатых разность в среднем может достигать 20-40 градусов.

Устройство модуля пельтье

В основе этого элемента лежит множество пар контактов двух разных материалов с различными уровнями энергии электронов в зоне проводимости. С одной стороны электронам нужно перейти в более высокоэнергетическую зону, для этого они начинают поглощать тепловую энергию – следовательно, та сторона охлаждается. С другой стороны им нужно из этой высокоэнергетической зоны выйти, где электроны возвращают ранее взятую тепловую энергию – сторона нагревается. Так же тепло выделяется из-за прохождения электрического тока. Наиболее сильный перепад температур достигается при использование полупроводников.

По бокам такого модуля расположены изоляторы, обычно из керамики, причём возможна металлизация, для припаивания этих элементов между радиатором и охлаждаемым элементом.

Модули пельтье бывают как одноступенчатыми, так и много ступенчатыми для достижения более низких температур или более качественного отвода тепла.

К сожалению обладают низким КПД, но позволяют без особого труда получить температуру равную 0°С и ниже при малых габаритах.

Применение

В качестве охладителя или нагревателя:

  • Данные модули применяются в портативных автомобильных холодильниках, где нужно небольшая охлаждающая мощность и есть достаточно мощный источник энергии, так же можно их встретить в USB холодильничках банок газированного напитка.
  • В автомобильных кондиционерах.
  • Кулеры питьевой воды.
  • Некоторые оверклокеры применяют их, совместно с мощными куллерами, для более эффективного охлаждения процессоров.
  • В специализированной и качественной оптической технике. Приборы ночного видения, для охлаждения стекол и корпуса, что бы не было ИК засветки от самого прибора. Для охлаждения приборов с зарядовой связью – снижение помех и шумов в камерах.
  • В уличных шкафах электрооборудования для удаления конденсата.
  • Охлаждение и термостабилизация диодных лазеров.

В качестве генераторов электроэнергии:

  • Портативные (походные) генераторы энергии.
  • В душевых кабинах для питания подсветки и радиоприёмников.

Обзор модулей

В статье рассмотрены наши отечественные модули с Санкт-Петербуржского завода Криотерм. Завод их выпускает различной конфигурации и под различные задачи. Стоит отметить несколько их главных отличий.

  • Назначение: промышленное и бытовое применение, генераторные, для РЭА…
  • Форма корпуса и количество каскадов.
  • Максимальная температура, различается от типа применения и применённого припоя, бывают до 80, 120, 150, 200 градусов Цельсия. При превышении температуры срок жизни модуля сильно сократиться, а при значительном перегреве припой расплавиться и элемент выйдет из строя.

Посмотрим на некоторые модули поближе:

Однокаскадный герметичный модуль пельтье TB-127-1,4-1,5 Однокаскадный герметичный модуль пельтье TB-127-1,4-1,5

Однокаскадный, герметичный TB-127-1,4-1,5

Однокаскадные маленькие модули пельтье TB35-0.6-0.8 и TB109-0.6-0.8 Однокаскадные маленькие модули пельтье TB35-0.6-0.8 и TB109-0.6-0.8

Два маленьких модуля TB35-0.6-0.8 и TB109-0.6-0.8

Малый двухуровневый модуль пельтье TB-2-(59-18)-1,5 Малый двухуровневый модуль пельтье TB-2-(59-18)-1,5

Малый двухуровневый модуль TB-2-(59-18)-1,5

Большой 4-х уровневый модуль пельтье TB4-(127-71-31-17)-1.66 Большой 4-х уровневый модуль пельтье TB4-(127-71-31-17)-1.66

Большой 4-х уровневый модуль TB4-(127-71-31-17)-1.66

Чем то смахивает на загадочную пирамиду Мая или зиккурат 🙂 .

К сожалению цены на наши модули кусаются, начинаются с 900 рублей, приведу несколько примеров:

Однокаскадный модуль TB-127-1,4-1,5 60Вт 40х40мм стоит от 1100р.
Двухкаскадный TB-2-(59-18)-1,5 1,8Вт 12х12мм стоит от 3100р.
В Китае модуль подобный первому можно приобрести за 5$.

При тестах смог получить разность температур в 30 градусов, а в режиме генерации 66 мВт, подробнее читайте в следующих статьях: элемент пельтье, режим теплового насоса и элемент пельтье, режим электрогенератора.

Благодарность за предоставленные модули фирме – Радиоэлектроника.

26 комментариев »

Alex_EXE | 17.08.2011 | Разное | 28 530 просмотров

26 комментариев на « Модули пельтье»

  1. licrym пишет 18.08.2011 в 03:11 #

    На базе такого модуля можно сделать зеркало точки росы — довольно точный и надежный гигрометр.

  2. Alex_EXE пишет 24.08.2011 в 14:36 #

    Интересная идея, но стоимость такого датчика будет великовата. На термометре и психрометре подешевле и попроще будет.

  3. Александр пишет 31.08.2011 в 09:48 #

    Добрый день. Затеялся сделать бесшумную и в тоже время безопасную систему охлаждения для системного блока. Как вариант выбрал использование элементов пельтье для отвода тепла. через интернет магазин заказывать не хочу. Не подскажите где в Екатеринбурге можно приобрести такие элементы?

  4. Alex_EXE пишет 31.08.2011 в 12:22 #

    В Екатеринбурге их в продаже не замечал, т.к. диковинная и редкая деталька, если покупать, то только через поставщиков, можете попробовать обратиться к тому, который дал мне подопытных. Но у него только криотермы, а цены у них кусаются.

    Ради интереса, а как вы собираетесь отводить тепло от самого модуля? т.к. он будет очень нехило греться. И при их использование есть ещё одна проблема, о которой забыл упомянуть в статье, но она видна по фоткам из следующей статьи – конденсат.

  5. Александр пишет 01.09.2011 в 21:54 #

    Понятно спасибо. Конденсат не проблема, я планирую настроить элемент так чтоб его холодная сторона никогда не охлаждалась ниже нуля и думаю проблемы с конденсатом не будет. Если всетаки проблема сохраниться то герметизация системника и пару килограммам силикагеля… Тепло планирую снимать теплоотводными трубками, а алюминиевую пластину. Попробую думаю получиться, а если нет то опыт хоть и негативный)))) Еще раз спасибо.

  6. Alex_EXE пишет 02.09.2011 в 00:25 #

    Узнал: у них есть еще какие то китайские модули по 500р.
    Даже на максимуме, думаю, температура на холодной стороне модуля не опуститься ниже 10 градусов. Так же при выборе модуля советую обратить на его максимальную холодопроизводительность (холодильную мощность), что бы он смог справиться с вашим процем.
    Удачи вам с системой охлаждения, интересно будет узнать, что выйдет.

  7. Александр пишет 08.09.2011 в 11:45 #

    Привет. Мне из Москвы знакомый уже отправил один элемент, если получиться то закажу еще.
    Технические характеристики:
    Переходов: 127
    Umax (В) : 15.2
    I max(A): 9
    △Tmax Qcmax=0(℃): 66
    Th=27 ℃
    Qcmax △Tmax=0(Вт): 89.2
    Размеры (мм) : 40 × 40 × 3.4
    Сопротивление (Ом ): 1.3 ~1.5

    Я в элементах не сильно разбираюсь, это мой первый опыт, думаю подойдет. Я насколько понимаю при не достаточной разности температур можно собрать многокаскадную систему из нескольких элементов, для повышения эффективности?

  8. Александр пишет 08.09.2011 в 12:04 #

    Перешел по ссылке которая предоставлена в статье о модулях (элементы в Китае) посмотрел на цену))) Если бы у меня в городе элементы столько стоили дома бы все на них тока и работало… Еще такой вопрос? Как думаете реально сделать элемент пельтье своими руками из меди и никеле? Я конечно понимаю что это не совсем элемент будет а довольно внушительная система с мизерным КПД?

  9. Alex_EXE пишет 09.09.2011 в 01:15 #

    Многокскадную систему собрать можно, но всё равно нужно учитывать перекачиваемую им тепловую мощность. Если посмотреть на промышленные модули, то у них каждый последующий больше предыдущего, т.е. каждый последующий способен не только перекачать тепло перекаченное первым модулем, но и охладить предыдущий, а если модули равной площади, то и охлаждать больше нужно – падает эффективность.

    Подержал те модули в руках, потестил, но адекватное применение не придумал, везде можно обойтись более простыми и дешевыми средствами.

    Сделать реально, но у металлов эффект пельтье будет меньше, да и всего одной термопарой мало чего удастся добиться.

  10. Александр пишет 09.09.2011 в 10:07 #

    Я на статью в интернете наталкивался конечно довольно короткую, как кто то создал подобие элемента. Я еще так сам и не понял как оно работает и почему вообще работает. Адрес статьи не помню ну если интересно вот сохраненная версия http://depositfiles.com/files/medg9cmjk

  11. Alex_EXE пишет 12.09.2011 в 21:52 #

    Интересный опыт, но такая здоровая система больше подходит для образовательных целей. В этой статье, судя по всему, собрано 2 элемента пельтье по 13 термопереходов каждый.

  12. я пишет 07.02.2012 в 13:21 #

    200 рубликов китайские модули пельтье(TEC1-12706 6 А 48D) стоят, а если поискать и дешевле думаю можн найти

  13. Alex_EXE пишет 07.02.2012 в 23:01 #

    Ни что не постоянно, появился спрос, появилось и предложение, спрос растёт цена – падает, приведённые для примера китайские модули стоят уже около 120 рублей, хотя, судя по марке это они и есть.

  14. anton пишет 15.02.2012 в 18:47 #

    какие модули лучше использовать для генерации электричества, предположим от дровяной печи на даче, подойдет ли китай? очень хочется побольше узнать об этом.

  15. Alex_EXE пишет 15.02.2012 в 21:45 #

    Подойти должны любые, только приобретайте специальные генераторные модули, у обычных припой низкой температуры плавления (вроде до 200 градусов). Ну и конечно смотрите отзывы по Китаю, они обмануть могут, да и не только они.

  16. Ляксандр пишет 15.08.2013 в 14:44 #

    Всё чудесно , но вот хотелось бы всё это хозяйство применить так сказать для пользы дела .
    У меня есть два элемента ТЕС1 — 12706 ( как-то купил у Китайцев на алиэкспрессе, оба за 4 доллара ) и есть полимерная батарея 12 вольт 3000 миллиампер .
    Вопрос : А как мне всеми этими прибамбасами охладить в полевых условиях кружку пива ? Вот это вопрос так вопрос , Вопросище !!!

  17. Alex_EXE пишет 15.08.2013 в 22:05 #

    Максимально совместить пельтье холодной стороной с банкой (если металл), к горячей прикрутить радиаторы, желательно с карлсонами. Добавить ограничители тока и всё подключить к батарее не забыв про контроль её разряда.
    Второй вариант: банку ставить в металлическую ёмкость, с ровными боками, наполненную водой, у которой к бокам поставить пельтье.
    Но греться будет.

  18. Roman пишет 09.12.2013 в 01:14 #

    Alex_EXE здравствуйте!
    А не могли бы вы поподробней рассказать как на основе Alex_EXE ТЕС1 — 12706 или подобном элементе сделать USB зарядку для планшета?
    Спасибо!

  19. Alex_EXE пишет 09.12.2013 в 23:16 #

    Для такой зарядке во первых будет нужен хороший перепад температур + добавить повышающий преобразователь напряжения, скажем на ncp1400. Для надежности (что бы преобразователь заработал, у него минимальное стартовое напряжение около 0,9В) лучше применить пару или тройку модулей пельтеье.
    Но и это ещё не всё — современным телефонам и планшетам для зарядки нужен мощный источник питания, на ампер, или хотябы на пол ампера, а вся эта система из нескольких модулей при перепаде температур в 100 градусов максимум даст 50мА. Или нужен адский перепад температур (не забываем, что предельная максимальная температура 130 градусов, а минимальный рабочий -50) и много пельтье.

  20. Alex_EXE пишет 31.12.2013 в 03:22 #

    Хотя возможно, когда писал предыдущий комментарий, мыслил очень ограниченно и критично. Модули можно использовать для заряда сотового, с одного или пары модулей 4х4см можно получить больше вата. Для заряда нужно только добавить DC-DC повышающий преобразователь.
    Но стоит учесть несколько особенностей:
    1. желательно использовать специальный модуль пельтье, предназначенный для генерации энергии, в них используется более тугоплавкое олово!
    2. современные сотовые и планшеты достаточно прожорливы и заряжаться они будут долго в выключенном состоянии.
    К сожалению нет под рукой специальных модулей, а так бы проверил возможность, Китайский же модуль скорее всего не выдержит.

  21. Roman пишет 04.01.2014 в 06:01 #

    Не могу нигде найти модули с названием TEG. Они вроде как специально для генерации предназначены. Не подскажите где они продаются? Ещё видел на каком-то новостном сайте, что Komatsu разрабатывали такие модули. Но никакой информации.

  22. Alex_EXE пишет 04.01.2014 в 12:47 #

    У нас так-то есть отечественные элементы пельтье, производит их завод — Криотерм, правда в каталогах поставщиков их тоже найти не получилось, остается только поспрашивать их лично или обратиться к самому заводу. Кстати, именно их фото в статье.
    Среди их продукции есть и генераторные модули и генераторные модули с температруным перепадом в 400 градусов — в разделе средне температурных генераторных модулей.

  23. Андрей пишет 17.02.2014 в 07:07 #

    Здравствуйте! Просмотрел все ваши видео с Пельтье ТЕС-1 12706 (40). Очень Кропотливая и трудоемкая работа! Благодарю за понимание процесса. Теперь знаю сколько реально можно снять энергии. Ответьте пожалуйста, мой товарищ хочет заказать несколько десятков штук ТЕС-1 12706 из Китая. Какой срок жизни этих элементов при средней нагрузке. Какая реальная температура по верху в + предельная? Что бы не горели. Есть ли смысл сделать генератор на модулях 100-300 Ватт/ч? Пробовать хотим от печи на дровах. Мощность 6-8 кВт/ч по горению. Прямо рядом река. За ранее благодарим за ответ. Удачи в ваших Светлых Проектах.

  24. Alex_EXE пишет 20.02.2014 в 23:12 #

    Для начала повторюсь: для генерации есть специальные модули, у которых выше максимальная температура, китайские же, по моему, мало для этого подходят, но при желании попробовать можно.
    По сроку их жизни не скажу, т.к.плотно с ними ещё не работал, не было у меня ещё задач, где бы их можно было применить. Максимальную температуру лучше смотреть в документации к модулю.
    В генераторе на пельтье более 100Вт особого смысла не вижу, по крайней мере на этих модулях, уж больно много их нужно будет и придётся равномерно ко всем подводить и отводить тепло. Может лучше паровую турбину поставить?

  25. Алекс пишет 23.01.2016 в 01:58 #

    а мне вот интересно стало.
    в случае использования таких модулей, не для охлаждения, а для получения ‘электричества…
    Вот например:
    -при подаче тока одна сторона охлаждается другая нагревается?
    -а если нагревать одну сторону и охлаждать другую то вырабатывается ток?
    вроде так.
    То бишь только в одну сторону? при подаче тока вырабатывается тепло/холод, а при подаче тепла/холода вырабатывается ток? Так?

  26. Alex_EXE пишет 23.01.2016 в 02:12 #

    У данной статьи есть продолжения, в которых оба варианта рассмотрены подробнее.

Комментарии RSS

Оставьте отзыв