Hallo Leute,
ich habe bei meiner Praktikumsstelle die Aufgabe bekommen einen Klimaschrank mit Peltierelementen zu bauen. Erstmal als Prototyp, wenn es gut wird, soll das ganze später auch an Kunden verkauft werden.
Der Innenraum der gekühlt werden soll hat ca. 60L. Wobei nur kleine Proben runtergekühlt werden sollen. ca. 1 bis 2L Volumen.
Die einstellbare Temperatur soll 5 bis 40° C betragen. Ich habe noch keine Ahnung wie das ganze angehe, muss noch ne Menge recherchieren, wollte mich hier mal im Vorfeld nach Ratschlägen erkundigen. Ich habe noch nie mit Peltiertechnik gearbeitet. Auch meine Bastlerkenntnisse sind gering. Aber ich will mich einarbeiten.
Ich denke 2 Elelemte mit jeweils ca. 60 W sollten genügen? Welche Peltier Elemente sollte ich kaufen? Es gibt so viele und ich weiß nicht wie die Qualtitätsunterschiede sind?
Ich brauche im Prinzip eine Spannungsversorgung, einen Thermostat, Kühler und Lüfter, sowie Temperatursensoren. Hat jemand vll ein paar Tipps zur allgemeinen Herangehensweise, worauf ich unbedingt achten sollte, einen Link zu einem ähnlichen Projekt? Ich könnte entweder einen fertigen Temperaturregler verwenden oder eine Lösung mit Arduino etc. schaffen? Was wäre sinnvoller wenn man das Produkt später öfter bauen möchte?
Wo kann ich gute Kühlrippen plus Lüfter bekommen? Bei Amazon und co ist es ja oft billiges Zeugs? Gibts vll. ne Seite mit guten aber nicht extrem teuren Sachen?
Ich bin für jede Hilfe sehr dankbar. Mein Chef ist Maschinenbau Ing. und kann mir bei meinem Vorhaben nur sehr grob weiterhelfen.
Geändert von Frost1989 (02.06.2020 um 12:05 Uhr) Grund: Ergänzung
Ich würde von einem bestehenden Produkt ausgehen. "Peltier Mini Kühlschrank" mit angegebener Kühlleistung und Volumen, Testberichte. Wenn die Leistung reicht hat man ein gute Grundlage für die Modifikation der Steuerung entsprechend der speziellen Anforderungen.
60L mit 2 Peltier halte ich für sehr sportlich und wenn die Elemente außen, aus welchen Gründen auch immer, die Wärme nicht abführen können, sind sie tod.
Ich programmiere mit AVRCo
ALso die Wärme sollten sie ohne Probleme abführen können, möchte große Kühlkörper mit Lüfter verwenden auf der Rückseite und kleinere passive Kühlkörper auf der Innenseite. Wobei im Inneren noch kleine Lüfter für eine Konvektion verwendet werden sollen. Was denkst du denn wäre ausreichend?
2x 70W ?
oder 4x 50 W?
Der Weg mit dem Mini Kühlschrank war ein Vorschlag, um die quantitiative Bestimmung zu umgehen.
Man kann die erforderliche Kühlleistung sonst auch berechnen, mit dem Wärmewiderstand der Vorrichtung und der Temperaturdifferenz. Wichtig ist dabei, die elektrischen Verluste im Peltierelement mit zu berücksichtigen.
https://docplayer.org/427300-Peltier...-erklaert.html
Danke für das Infoblatt.Zitat von Manf
Wärmewiderstand der Vorrichtung ist damit das Gehäuse gemeint? Oder das PE?
Meine gesamte abgeführte Wärme/Leistung setzt sich ja zusammen aus der abgeführten Wärme aus dem Inneren plus die ohmschen Wärmeverluste (P=I^2 * R) richtig?
Angenommen meine gewünschte max. Temperaturdifferenz sind 20K und mein Peltier hat Imax=8 A und dTmax= 71 K.
Angenommen ich möchte innerhalb 30 min 1L Wasser abkühlen.
Wenn ich richtig gerechnet habe, brauche ich 84 kJ um das Wasser abzukühlen.
Wenn ich das in 30min schaffen möchte, benötige ich 46,67W.
P=Q/t= 84kWs/1800s = 46,67W
Bei dT=20K beträgt dies ca. 28% meines dTmax=71, somit beaufschlage ich mein PE mit 2,25 A.
Bei R=2 Ohm, hätte ich eine Verlustleistung von 4,5W. ??? Ergibt das SInn? Oder wie bestimme ich die ohmschen Wärmeverluste?
Dann müsste ich eine gesamte Leistung von 46,67 + 4,5 W = 51,17 Watt haben?
Ich komme mir gerade unglaublich Dumm vor, weil ich keine Ahnung habe, wie ich die erfoderliche Leistung bestimmen soll.
Zur Einleitung:
Es geht um das Ganze, das dann sogenannte Gehäuse.
Für den Vorgang ist noch zu unterscheiden, ob sich das Gehäuse zu Beginn der Abkühlung schon auf der Zieltemperatur befindet oder ob es mit der Prüfmasse gekühlt wird.
Außerdem sind ja während des Kühlvorgangs die Verluste, beschrieben durch den Wärmewiderstand des Gehäuses einzubeziehen. Ein konstanter Wert an Wärmetransport durch die Isolation, - bei konstanter oder einer über den Vorgang zunehmenden Temperaturdifferenz.
Hinzu kommt die Wärmeleistung die bei Stromfluss über den ohmschen Widerstand des Thermoelementes eingebracht wird. Die wird nur zur Hälfte an die nach die innen in das Gehäuse gerichtete Seite des Thermoelementes abgegeben, zur anderen Hälfte gleich nach außen.
Das ist erst einmal das was die Gleichung Qc = Q - Qj - Q (delta T) beschreibt.
Qj ist dabei interessant für die Ansteuerung, aber das ist sicher bekannt, der Strom soll einen niedrigen Formfaktor haben denn für die Kühlleistung ist der Mittelwert maßgebend für die Verluste dagegen der Effektivwert.
@Frost1989
Ich frage mich, warum die dir solch eine Aufgabe stellen, wenn dir keiner vor Ort helfen kann. Oder machst du das für dich alleine?
Ich hatte so etwas auch schon mal geplant und wollte damit eine optimale Umgebunstemperatur für einen 3D-Drucker schaffen.
Die Berechnungen vorab kannste vergessen. Die ideale Isolation und Wärmeverteilung bekommst du eh nicht hin.
Ich kann mich zwar nur noch dunkel erinnern, aber zum Kühlen waren bei mir, ebenso ca. 60l, über 100W nötig, auch wegen fehlender Isolation und dem resultierenden Energieverlust.
Peltier Elemente sind einfach sowas von ineffizient, dass sie sich im Dauerbetrieb nicht lohnen. Dann lieber eine elektrische Heizung und einen teuren Kondensator, wie bei einem Kühlschrank/Klimaanlage verwenden.
Ich nehme mal an, dass du einen Breader nachbauen willst. Einen 25L Schrank bekommst du ab 130€. Zum Kühlen sind dort für 25L 60W erforderlich. Ob sich dafür ein Nachbau lohnt?
Ansonsten bekommst ein fertiges Peltier Elemente mit Kühlkörpern für unter 20€ und einen Temperaturregler für unter 10€, wie einen STC-1000 zB.
Wichtig ist auch die Art der Isolation, ob Luft oder Dämmstoffe und das Kondensat, was du abführen oder verdampfen musst.
Viel Erfolg
Zu den Peltierelementen sollte es doch ein Datenblatt geben. Prinzipiell bist du schon auf dem richtigen Weg. Du musst deinen Wärmefluss berechnen, also das von außen wieder reinkommt plus den Wärmefluss fürs runterkühlen. Und dann suchst du das Element, welches bei der angestrebten Temperaturdifferenz (!) diesen Wärmefluss liefern kann. Und wenn du weißt welches Modul du verbaut, kennst du die Stromaufnahme.
- - - Aktualisiert - - -
Du wirst dann feststellen, dass deine elektrische Leistung ein vielfaches deines Wärmeflusses beträgt, Peltierelemente habn einen unterirdischen Wirkungsgrad. Deswegen findet man sie eigentlich nur in billigen Baumarktkühlboxen oder in Kleinstanwendungen. Für 60l gibt es Kompressorkühlboxen oder einfach einen Kühlschrank...
Schau dir (beispielhaft) sowas mal an: https://www.marine-sales.de/isotherm...erdampfer.html
Ich programmiere mit AVRCo
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