Peltierův modul lze použít ve 4 různých schématech: jako topný článek (v inkubátorech...), jako chladicí prvek (v ledničkách...), k výrobě elektřiny (generátor...) a také pomocí Peltierova prvek můžete vytvářet vodu. O tom bude můj článek.

Peltierův prvek je termoelektrický měnič, jehož princip činnosti je založen na Peltierově jevu - vzniku teplotního rozdílu při protékání elektrického proudu. V anglicky psané literatuře se Peltierovy články označují TEC (z anglického Thermoelectric Cooler - termoelektrický chladič).

Opačný efekt Peltierova jevu se nazývá Seebeckův efekt.

Princip fungování

Činnost Peltierových prvků je založena na kontaktu dvou vodivých materiálů s různou energetickou hladinou elektronů ve vodivém pásmu. Když proud protéká kontaktem takových materiálů, musí elektron získat energii, aby se mohl přesunout do vyššího energetického vodivostního pásma jiného polovodiče. Když je tato energie absorbována, kontaktní bod mezi polovodiči se ochladí. Když proud teče opačným směrem, kontaktní místo mezi polovodiči se kromě obvyklého tepelného efektu zahřívá.

Když se kovy dostanou do kontaktu, Peltierův jev je tak malý, že je na pozadí ohmického ohřevu a tepelné vodivosti nepostřehnutelný. Proto se v praktických aplikacích využívá kontaktu dvou polovodičů.

Peltierův článek se skládá z jednoho nebo více párů malých polovodičových rovnoběžnostěnů - jednoho typu n a jednoho typu p v páru (obvykle telurid bismutitý, Bi2Te3 a germanid křemíku), které jsou spojeny v párech pomocí kovových můstků. Kovové propojky slouží současně jako tepelné kontakty a jsou izolovány nevodivou fólií nebo keramickou deskou. Dvojice rovnoběžnostěnů jsou spojeny tak, že je vytvořeno sériové spojení mnoha dvojic polovodičů s odlišné typy vodivosti, takže nahoře je jedna posloupnost spojů (n->p) a dole opačná (p->n). Elektrický proud protéká postupně všemi rovnoběžnostěny. V závislosti na směru proudu se horní kontakty chladí a spodní ohřívají - nebo naopak. Tím pádem elektřina přenáší teplo z jedné strany Peltierova článku na opačnou a vytváří teplotní rozdíl.

Pokud chladíte topnou stranu Peltierova článku, například pomocí radiátoru a ventilátoru, pak se teplota studené strany ještě sníží. U jednostupňových prvků může v závislosti na typu prvku a aktuální hodnotě teplotní rozdíl dosáhnout přibližně 70 °C.

Výhody a nevýhody

Výhodou Peltierova prvku jsou jeho malé rozměry, absence jakýchkoliv pohyblivých částí, stejně jako plynů a kapalin. Obrácením směru proudu je možné chlazení i topení - to umožňuje termostatovat při okolních teplotách nad i pod teplotou termostatu. Další výhodou je absence mechanických částí a absence hluku.

Nevýhodou Peltierova článku je jeho nižší účinnost než u kompresorových chladicích jednotek využívajících freon, což vede k vysoké spotřebě energie pro dosažení znatelného rozdílu teplot. Navzdory tomu probíhá vývoj zaměřený na zvýšení tepelné účinnosti a Peltierovy prvky našly široké uplatnění v technologii, protože žádné přídavná zařízení Lze realizovat teploty pod 0 °C.

Hlavním problémem při konstrukci Peltierových prvků s vysokou účinností je, že volné elektrony v látce jsou současně nositeli elektrického proudu i tepla. Materiál pro Peltierův článek musí mít současně dvě vzájemně se vylučující vlastnosti - dobře vede elektrický proud, ale špatně vede teplo.

V bateriích Peltierových článků je možné dosáhnout teoreticky velmi velkého teplotního rozdílu, více než 70 stupňů Celsia, proto je lepší použít pulzní způsob regulace teploty, díky kterému lze snížit i spotřebu energie. V tomto případě je žádoucí vyhladit zvlnění proudu, aby se prodloužila životnost Peltierova prvku.

Aplikace termoelektrického modulu: ve vodních chladičích, chladicích systémech pro počítače nebo mikroobvodech různých malých zařízení, v elektrických tepelných generátorech, chlazení grafických karet, severních nebo jižních můstcích, autochladničky, vzduchové chladiče, Arduino, pro chlazení CCD matric a infračervených fotodetektorů, v elektrických tepelných generátorech, v termostatech, ve vědeckých laboratorních přístrojích, tepelné kalibrátory, tepelné stabilizátory. Obecně tam, kde je požadováno dosažení teplotních rozdílů větších než 60 stupňů.

Rozměry Peltierovy desky a charakteristiky spotřeby

Rozměry Peltierových desek a charakteristiky spotřeby (příkon, napětí, proud, maximální rozdíl teplot). Označení těchto termoelektrických generátorů se může na různých místech lišit, vše závisí na výrobci (například: TEG1-241-1.4-1.2; CP1.4-127-06L domácí; TB-127-1.4-1.5 Frost-72 SP1848-27145; Seebeck termogenerátor TEP1-142T300). Charakteristiky se zase příliš lišit nebudou, ale některé ukazatele se výrazně neliší.

Qmax	Umax	Imax	dTmax	Rozměry, (mm)
(W)	(V)	(A)	(kroupy)	A	B	H
36,0	16,1	3,6	71	30,0	30,0	3,6
36,0	16,1	3,6	71	40,0	40,0	3,6
62,0	16,3	6,2	72	40,0	40,0	3,9
65,0	16,7	6,3	74	40,0	40,0	3,9
80,0	16,1	8,0	71	40,0	40,0	3,4
80,0	16,1	8,0	71	48,0	48,0	3,4
94,0	24,9	6,1	70	40,0	40,0	3,9
115,0	24,6	7,6	69	40,0	40,0	3,6
120,0	24,6	7,9	69	40,0	40,0	3,4
131,0	24,6	8,6	69	40,0	40,0	3,3
172,0	24,6	11,3	69	40,0	40,0	3,2
156,0	15,7	16,1	70	48,0	48,0	3,4
223,0	15,5	23,4	68	55,0	59,0	3,3
310,0	24,6	20,6	69	62,0	62,0	3,2

DIY USB chladnička (Peltier modul)

Pro stavbu naší mini lednice potřebujeme najít nebo koupit Peltierův článek (co to je a jak to funguje si můžete přečíst níže) a dva radiátory.

Právě tento Peltierův prvek, vytrhl jsem ho z rozbitého počítače, stál tam mezi procesorem a chladičem. Očistil jsem z něj starou teplovodivou pastu. Stručně řečeno - tento Peltierův prvek, když je na něj aplikován stejnosměrný proud začne fungovat následovně: jedna jeho strana se začne zahřívat a druhá začne chladnout; pokud změníte polaritu zdroje energie, budou se strany prvku chovat opačně!

Dále jsem vzal dva masivní radiátory z nepotřebného zesilovače. Potom jsem vložku namazal novou teplovodivou pastou, kterou jsem koupil v obchodě s radiostanicemi a upnul jsem Peltierovu vložku mezi radiátory. Použití teplovodivé pasty je v tomto případě povinné!
Připojil vodiče k prvku z USB kabel a zapojili ho do počítače - jeden radiátor se začal zahřívat a druhý začal chladnout! Takže vše v pořádku!

Materiál, kterým jsem lednici slepil, je podobný stlačené pěně nebo poréznímu plastu. Obecně může být materiál jakýkoli, jeho hlavní kvalitou je tepelná izolace.
Sklo je organické a vypadá docela křehce, ale ve skutečnosti je materiál odolný.
Lepidlo - superlepidlo.

Pak jsem pro pohodlí vyrobil magnetickou sponu.
Dopadlo to dobře - láhev minerálky se tam klidně vešla.

Generátor - výroba elektřiny pomocí Peltierova článku

Výhody tohoto generátoru:

— Palivo je vše, co hoří nebo zahřívá.
— USB výstup 5 V, 500 mA.
— Nezávisí na slunci, větru atd.
- Jednoduchý a silný design, který vydrží navždy.
— Můžete na něm vařit jídlo, když se telefon nabíjí.
- Všestrannost.
— Sestavit si to doma zvládne každý za 1 večer (i zaměstnanec AvtoVAZ =)).
- Levné provedení.

Já jsem to nevymyslel, existují komerční kopie, které jsou mnohem lepší než moje. Například BioLite CampStove, jeho cena je 7900 rublů. Moje kopie byla vytvořena ve spěchu pro psaní tohoto článku a další experimenty.

Základem je Peltierův prvek. Jedná se o termoelektrický modul používaný ve vodních chladičích a přenosných chladničkách a také slouží k chlazení procesoru. Když je na něj přivedeno napětí, jedna strana se ochlazuje a druhá zahřívá. Jednu stranu naopak zahřejeme, abychom vyráběli elektřinu.

Hlavní princip spočívá v tom, že jedna strana se zahřeje a druhá zůstane nezměněna, pro maximální účinnost potřebujete teplotní rozdíl 100 stupňů Celsia.

Začněme!


Budeme potřebovat:
— Peltierův článek, použil jsem TEC1-12710
- Zbytečné napájení z počítače
Kdokoli, i ten, kdo shořel, a shořelo všechno kromě těla
- Regulátor napětí
DC-DC Boost Module, Vstupní napětí 1-5V, výstup vždy 5V.
— Radiátor (čím větší, tím lepší), nejlépe s 5V chladičem, protože Radiátor se bude postupně zahřívat. V zimě to není problém, protože radiátor můžete postavit na led.
— Termální pasta
- Sada nástrojů

Modul TEC1-12710, dimenzovaný na 10 A (méně nebo více). Ale ty výkonnější budou větší. Čím vyšší proud, tím je výkonnější a dražší. Koupil jsem to z Aliexpress za asi 250 rublů. V našich obchodech s elektronikou to stojí asi 1 500 rublů.

Modul je dimenzován na max. napětí 12V, ale nevydá tolik kvůli nízké účinnosti, když jej použijeme v opačném směru, tzn. přijímat proud.

Aby zde bylo stabilních 5 voltů a zařízení se bezpečně nabíjely, potřebujete step-up stabilizátor. Začíná produkovat 5 V, když je na Peltierově prvku stále pouze 1 V. Že je vše připraveno k nabíjení, poznáte podle rozsvícené LED na modulu.


Můžete si sestavit vlastní, ale rozhodl jsem se věřit Číňanům, nabízejí hotový modul s výstupem USB za 80 rublů. na stejném webu.

Vykucháme naše napájení. Musel jsem udělat další otvory pro lepší cirkulaci vzduchu (zdroj byl hodně starý).

Hlavním principem je, že vzduch je nasáván zespodu a vychází ven shora. Jednoduše řečeno, musíte si vyrobit běžný sporák. Nezapomeňte zajistit otvor na vhazování třísek a stojánek na hrnec nebo hrnek na vařící vodu, pokud jej potřebujete.


Dále je třeba připevnit Peltierův modul s radiátorem na rovnou stěnu, poté, co nejprve rovnoměrně nanesete teplovodivou pastu. Čím těsnější kontakt, tím lépe. Strana, kde je napsán model, je studená, na tuto stranu přikládáme radiátor. Pokud to zamícháte, modul nebude vydávat napětí, v tomto případě stačí prohodit vodiče.


Zapájíme boost převodník a zjistíme, kam ho schovat. Obecně ji můžete nechat viset na drátech, ale určitě ji musíte izolovat, například na ni nasadit tepelnou smršťovací fólii.

Dáme vše dohromady. Toto byste měli získat:

Jak to funguje?

Házíme větve, štěpky, obecně vše, co uvnitř hoří. Poté rozsvítíme. Oheň ohřívá stěny kamen a Peltierův článek, který je na jedné z těchto stěn. Druhá strana tělesa, která je na radiátoru, zůstává na venkovní teplotě. Čím větší rozdíl teplot, tím větší výkon, ale nepřehánějte to.

Maximální účinnosti je dosaženo již s rozdílem 100 stupňů. Postupem času se radiátor začne zahřívat a bude potřeba jej chladit. Můžete házet sníh, lít na něj vodu, umístit radiátor na led nebo do vody nebo na něj položit hrnek se studenou vodou. Možností je mnoho, nejjednodušší je chladič, ten ubere část výkonu, ale díky chlazení se celkový výsledek nezmění.


NEVYSTAVUJTE prvek vysokým teplotám, může se spálit a vyhořet. V dokumentaci je uvedena maximální teplota 180 °C, ale není třeba se příliš bát, při dobrém chlazení a s jednoduchým palivovým dřívím se mu nic nestane.

Pokud nejste líní a děláte vše správně, získáte takový jednoduchý štěpkovač, na kterém můžete ohřívat jídlo, vařit, zalévat a zároveň nabíjet své vychytávky.

Může být použit doma, pokud dojde k výpadku proudu umístěním svíčky dovnitř. Mimochodem, pokud k němu připojíte LED diody, bude světlo mnohem jasnější než ze samotné svíčky.

Na každém místě, kde najdete něco hořícího, budete mít elektřinu, teplo a možnost pohodlně vařit jídlo, s menší spotřebou paliva než u ohně.

První testy!

Po práci jsem šel do lesa, slunce už skoro zapadlo, klestí bylo mokré, ale kamna se 100% vyplatila.

Výsledek předčil všechna má očekávání. Ihned po dohoření štěpky se rozsvítil indikátor, připojil jsem telefon a začal se nabíjet. Nabíjení bylo stabilní.

Převodník se vůbec nenamáhal. Vzal jsem si s sebou i chladící podložku k notebooku, má 2 chladiče a LED, měla by spotřebovat slušné množství. Připojil jsem to, všechno se točí, svítí a fouká větřík. Vzal jsem i USB ventilátor a připojil ho na konci, když už zbyly jen uhlíky. Všechno se točí skvěle, ani nevím, co jiného zkusit.

Výsledek:

Všechno funguje skvěle, dává to své pohlaví Ampere. Přesto potřebujete chladič, protože... za půl hodiny se radiátor zahřál na cca 40 stupňů, v létě to bude ještě víc. Nechte se točit.

Plameny vystřelují vysoko, já osobně takový oheň nepotřebuji, některé díry zakryji, aby hořel pomaleji.

Vše udělám nově, jako základ vezmu standardní štěpkovač, který je z plechových dóz, ale vyrobím ho ze silnějšího kovu a obdélníkového tvaru. Koupím dobrý radiátor s chladičem vhodného tvaru a zkusím udělat skládací verzi, aby při přenášení zabíral méně místa.

Výroba pitné vody pomocí Peltierova modulu

Termočlánek (Peltierův modul) funguje na opačném principu termočlánku - vznik teplotního rozdílu při protékání elektrického proudu.

Jak funguje Peltierův prvek?

Poměrně jednoduché je použití Peltierova modulu, jehož principem je uvolnit nebo absorbovat teplo v okamžiku kontaktu různé materiály když jím prochází energetický tok elektronů před a po kontaktu, je to jiné. Pokud je na výstupu méně, znamená to, že se tam vytváří teplo. Když jsou elektrony v kontaktu inhibovány elektrickým polem, přenášejí kinetickou energii do krystalové mřížky a zahřívají ji. Pokud se zrychlí, teplo se absorbuje. K tomu dochází v důsledku skutečnosti, že část energie je odebírána krystalová mřížka a ochladí se.

Tento jev je do značné míry vlastní polovodičům, což se vysvětluje velkým rozdílem v nábojích.

Peltierův modul, jehož aplikace je tématem našeho přehledu, se používá při vytváření termoelektrických chladicích zařízení (TEC). Nejjednodušší z nich se skládá ze dvou polovodičů typu p a n zapojených do série přes měděné kontakty.

Pokud se elektrony přesunou z polovodiče "p" do "n", na prvním spojení s kovovým můstkem se rekombinují a uvolňují energii. Další přechod z polovodiče "p" na měděný vodič je doprovázen "protahováním" elektronů kontaktem elektrickým polem. Tento proces vede k absorpci energie a ochlazování oblasti kolem kontaktu. Procesy probíhají podobným způsobem na následujících přechodech.

Umístěním vyhřívaných a chlazených kontaktů do různých rovnoběžných rovin bude dosaženo praktické implementace metody. Polovodiče jsou vyrobeny ze selenu, vizmutu, antimonu nebo teluru. Peltierův modul obsahuje velké množství termočlánků umístěných mezi keramickými deskami z nitridu hliníku nebo oxidu hliníku.

Faktory ovlivňující účinnost TEM

• Síla proudu.
• Počet termočlánků (až několik stovek).
• Druhy polovodičů.
• Rychlost chlazení.

Větších hodnot zatím nebylo dosaženo kvůli nízké účinnosti (5-8 %) a vysoké ceně. Pro úspěšnou práci TEM je nutné zajistit efektivní odvod tepla z ohřívané strany. To vytváří potíže při praktické implementaci metody. Pokud je polarita obrácená, studená a horká strana se navzájem obrátí.

Výhody a nevýhody modulů

Potřeba TEM vznikla s příchodem elektronických zařízení vyžadujících miniaturní chladicí systémy. Výhody modulů jsou následující:

• kompaktnost;
• žádné pohyblivé spoje;
• Peltierův modul má reverzibilní princip činnosti při změně polarity;
• jednoduchost kaskádových zapojení pro zvýšení výkonu.

Hlavní nevýhodou modulu je nízká účinnost. To se projevuje vysokou spotřebou energie pro dosažení požadovaného chladicího efektu. Navíc má vysokou cenu.

Aplikace TEM

Peltierův modul se používá především pro chlazení mikroobvodů a malých dílů. Bylo zahájeno chlazení prvků vojenské techniky:

• mikroobvody;
• infračervené detektory;
• laserové prvky;
• krystalové oscilátory.

Peltierův termoelektrický modul se postupně začal používat v domácích spotřebičích: k výrobě ledniček, klimatizací, generátorů a termostatů. Jeho hlavním účelem je chlazení malých předmětů.

Chlazení CPU

Hlavní součásti počítačů se neustále zdokonalují, což vede ke zvýšení tvorby tepla. Společně s nimi jsou vyvíjeny chladicí systémy využívající inovativní technologie a moderní ovládání. Peltierův modul našel v této oblasti uplatnění především v chladicích mikroobvodech a dalších rádiových součástkách. Tradiční chladiče si již neporadí s nuceným přetaktováním režimů mikroprocesorů. A zvýšení frekvence procesorů umožňuje zvýšit jejich výkon.

Zvýšení otáček ventilátoru má za následek značný hluk. To je eliminováno použitím Peltierova modulu v kombinovaném chladicím systému. Přední společnosti si tak rychle osvojily výrobu účinných chladicích systémů, které začaly být velmi žádané.

Teplo je obvykle odváděno z procesorů chladiči. Proud vzduchu může být nasáván zvenčí nebo přicházet zevnitř systémové jednotky. Hlavním problémem je, že teplota vzduchu je někdy nedostatečná pro odvod tepla. Proto se TEM začal používat k chlazení proudu vzduchu vstupujícího do systémová jednotka, čímž se zvyšuje účinnost přenosu tepla. Vestavěná klimatizace je tedy pomocníkem tradičního systému chlazení počítače.

Na obou stranách modulu jsou připevněny hliníkové radiátory. Ze strany studené desky je do procesoru pumpován chladicí vzduch. Poté, co odebere teplo, jej další ventilátor vyfoukne přes chladič horké desky modulu.

Moderní TEM je řízen elektronické zařízení s teplotním čidlem, kdy stupeň chlazení je úměrný zahřívání procesoru.

Určité problémy způsobuje také aktivace chlazení procesoru.

1. Jednoduché chladicí moduly Peltier jsou určeny pro nepřetržitý provoz. Nižší spotřeba také snižuje odvod tepla, který může způsobit přechlazení čipu a následné zamrznutí procesoru.
2. Pokud není provoz chladničky a chladničky správně sladěn, může se stát, že se chladnička přepne do režimu vytápění místo chlazení. Přídavný zdroj tepla způsobí přehřátí procesoru.

Tedy pro moderní procesory Potřebujeme pokročilé technologie chlazení s kontrolou provozu samotných modulů. K takovým změnám provozních režimů nedochází u grafických karet, které také vyžadují intenzivní chlazení. Proto je pro ně TEM ideální.

Autochladnička pro kutily

V polovině minulého století se domácí průmysl snažil ovládnout výrobu malých ledniček na bázi Peltierova jevu. Stávající technologie té doby to neumožňovaly. V dnešní době je limitujícím faktorem především vysoká cena, ale pokusy pokračují a úspěchu již bylo dosaženo.

Široká výroba termoelektrických zařízení vám umožňuje vytvořit malou ledničku s vlastními rukama, vhodnou pro použití v automobilech. Jeho základem je „sendvič“, který se vyrábí následovně.

1. Na horní radiátor se nanese vrstva teplovodivé pasty typu KPT-8 a z jedné strany keramického povrchu se přilepí Peltierův modul.
2. Podobně je k němu ze spodní strany připevněn další radiátor určený pro umístění do komory chladničky.
3. Celé zařízení je pevně slisováno a sušeno po dobu 4-5 hodin.
4. Chladiče jsou instalovány na obou radiátorech: horní odvádí teplo a spodní vyrovnává teplotu v komoře chladničky.

Tělo chladničky je vyrobeno s tepelně izolačním těsněním uvnitř. Je důležité, aby se těsně uzavřel. K tomu můžete použít běžnou plastovou krabici na nářadí.

Napájení 12V je napájeno ze systému vozidla. Lze to provést i ze sítě 220 V střídavý proud, s napájením. Používá se nejjednodušší převodní obvod AC na DC. Obsahuje usměrňovací můstek a kondenzátor vyhlazující zvlnění. Je důležité, aby na výstupu nepřesáhly 5% jmenovité hodnoty, jinak se snižuje účinnost zařízení. Modul má dva výstupy z barevných vodičů. „Plus“ je vždy spojeno s červenou a „mínus“ s černou barvou.

Výkon TEM musí odpovídat objemu krabice. První 3 číslice označení udávají počet párů polovodičových mikroprvků uvnitř modulu (49-127 nebo více). vyjádřeno posledními dvěma číslicemi označení (od 3 do 15 A). Pokud výkon nestačí, musíte na radiátory nalepit další modul.

Poznámka! Pokud proud překročí výkon prvku, zahřeje se na obou stranách a rychle selže.

Peltierův modul: generátor elektrické energie

TEM lze použít k výrobě elektřiny. K tomu je nutné vytvořit teplotní rozdíl mezi deskami a termočlánky umístěné mezi nimi budou generovat elektrický proud.

Pro praktické využití potřebujete TEM s alespoň 5 V. Pak jej můžete použít k nabíjení mobilní telefon. Vzhledem k nízké účinnosti Peltierova modulu bude zapotřebí DC-DC boost měnič. K sestavení generátoru budete potřebovat:

• 2 Peltierovy moduly TEC1-12705 s rozměrem desky 40x40 mm;
• převodník EK-1674;
• hliníkové desky tloušťky 3 mm;
• vodní pánev;
• tepelně odolné lepidlo.

Dva moduly jsou umístěny mezi desky s lepidlem a poté je celá konstrukce připevněna ke dnu pánve. Pokud jej naplníte vodou a zapálíte, získáte požadovaný teplotní rozdíl, který vytváří EMF řádově 1,5 V. Připojením modulů k boost měniči můžete zvýšit napětí na 5 V, což je nutné k nabití baterie telefonu.

Čím větší je teplotní rozdíl mezi vodou a nižší vyhřívanou deskou, tím je generátor účinnější. Proto se musíme snažit snížit ohřev vody různé způsoby: zajistěte průtok, vyměňte jej častěji za čerstvý atd. Efektivní způsob, jak zvýšit teplotní rozdíl, je kaskádování modulů, kdy jsou vrstveny jeden na druhém. Zvětšení celkových rozměrů zařízení umožňuje umístit více prvků mezi desky a tím zvýšit celkový výkon.

Výkon generátoru bude dostatečný pro nabíjení malých baterií, provoz LED lampy nebo rádio. Poznámka! K vytvoření tepelných generátorů budete potřebovat moduly schopné provozu při 300-400 0 C! Zbytek je vhodný pouze pro zkušební testování.

Na rozdíl od jiných prostředků alternativní výroby elektřiny mohou fungovat za jízdy, pokud vytvoříte něco jako katalytické topení.

Domácí Peltierovy moduly

TEM vlastní výroby se na našem trhu objevily teprve nedávno. Jsou vysoce spolehlivé a mají dobré vlastnosti. Modul Peltier, který je velmi žádaný, má rozměry 40x40 mm. Je určen pro maximální proud 6 A a napětí do 15 V.

Domácí Peltierův modul lze pořídit za nízkou cenu. Při výkonu 85 W vytváří teplotní rozdíl 60 0 C. Spolu s chladičem dokáže ochránit procesor před přehřátím se ztrátovým výkonem 40 W.

Charakteristika modulů předních společností

Zahraniční zařízení jsou na trhu prezentována ve větší rozmanitosti. Pro ochranu procesorů od předních společností je jako chladnička použit modul PAX56B Peltier, jehož cena včetně ventilátoru je 35 dolarů.

S rozměry 30x30 mm udržuje teplotu procesoru maximálně 63 0 C s výkonem 25 W. Pro napájení stačí napětí 5 V a proud nepřesahuje 1,5 A.

Modul PA6EXB Peltier se dobře hodí pro chlazení procesoru, poskytuje normální teplotní podmínky se ztrátovým výkonem 40 W. Plocha jeho modulu je 40x40 mm a proudový odběr až 8 A. Kromě působivých rozměrů - 60x60x52,5 mm (včetně ventilátoru) - vyžaduje zařízení kolem sebe volný prostor. Jeho cena je 65 dolarů.

Když je použit Peltierův modul, Specifikace musí odpovídat potřebám chlazených zařízení. Je nepřijatelné, aby jejich teplota byla příliš nízká. To může vést ke kondenzaci vlhkosti, která může být škodlivá pro elektroniku.

Moduly pro výrobu generátorů, jako jsou, se vyznačují vyšším výkonem - 72 W a 108 W, resp. Vyznačují se značkami, které jsou vždy aplikovány na horkou stranu. Maximální přípustná teplota horké strany je 150-160 0 C. Čím větší je teplotní rozdíl mezi deskami, tím vyšší je výstupní napětí. Zařízení pracuje při maximálním teplotním rozdílu 600 0 C.

Peltierův modul si můžete koupit levně – asi 10 dolarů nebo méně za kus, pokud se pořádně podíváte. Prodejci poměrně často výrazně navyšují ceny, ale pokud je koupíte ve slevě, můžete je najít několikanásobně levněji.

Závěr

Peltierův jev nyní našel uplatnění při vytváření malých ledniček nezbytných pro moderní technologie. Reverzibilita procesu umožňuje vyrábět mikroelektrárny, které jsou žádané pro nabíjení baterií elektronických zařízení.

Na rozdíl od jiných prostředků alternativní výroby energie mohou fungovat za jízdy, pokud je nainstalováno katalytické topení.

Peltierův článek se obvykle nazývá převodník, který je schopen pracovat z teplotního rozdílu. To se děje tím, že elektrický proud prochází vodiči přes kontakty. Pro tento účel jsou v prvcích umístěny speciální desky. Teplo přechází z jedné strany na druhou.

Dnes je tato technologie žádaná především kvůli jejímu značnému výkonu přenosu tepla. Zařízení se navíc mohou pochlubit kompaktností. Radiátory instalované na mnoha modelech jsou slabé. To je způsobeno tím, že se tepelný tok poměrně rychle ochlazuje. Díky tomu je neustále udržována požadovaná teplota.

Tento prvek nemá žádné pohyblivé části. Zařízení pracují absolutně tiše, což je nesporná výhoda. Je třeba také říci, že mohou být používány po velmi dlouhou dobu a poruchy se vyskytují velmi zřídka. Nejjednodušší typ tvoří měděné vodiče s kontakty a propojovacími vodiči. Na straně chlazení je navíc izolátor. Vyrábí se zpravidla z keramiky popř

Proč jsou zapotřebí Peltierovy prvky?

Peltierovy prvky se nejčastěji používají k výrobě lednic. Obvykle se bavíme o kompaktních modelech, které mohou využít například motoristé na cestách. Tím však nabídka aplikací zařízení nekončí. V Nedávno Peltierovy prvky se začaly aktivně instalovat do zvukových a akustických zařízení. Tam jsou schopny plnit funkce chladiče.

Díky tomu je zesilovač zařízení chlazen bez jakéhokoli šumu. Pro přenosné kompresory jsou Peltierovy prvky nepostradatelné. Pokud mluvíme o vědeckém průmyslu, vědci používají tato zařízení k chlazení laseru. V tomto případě je možné dosáhnout výrazné stabilizace studijní vlny LED.

Nevýhody Peltierových modelů

Zdá se, že takové jednoduché a efektivní zařízení nemá žádné nevýhody, ale existují některé. Za prvé, odborníci okamžitě zaznamenali nízkou penetrační kapacitu modulu. To naznačuje, že osoba bude mít určité problémy, pokud chce chladit zařízení, které funguje ze sítě o napětí 400 V. V tomto případě tento problém částečně pomůže vyřešit speciální dielektrická pasta. Současný průraz však bude stále vysoký a vinutí Peltierova článku to nemusí vydržet.

Navíc se tyto modely nedoporučují pro použití v přesné elektronice. Protože konstrukce prvku obsahuje kovové desky, může být narušena citlivost tranzistorů. Poslední nevýhodou Peltierova článku je nízká účinnost. Tato zařízení nejsou schopna dosáhnout výrazného teplotního rozdílu.

Modul pro regulátor

Vytvoření Peltierova prvku pro regulátor vlastníma rukama je poměrně jednoduché. Chcete-li to provést, měli byste si předem připravit dvě kovové desky a kabeláž s kontakty. Nejprve jsou připraveny vodiče pro instalaci, které budou umístěny na základně. Obvykle se kupují s označením "PP".

Navíc pro normální regulaci teploty by měly být na výstupu polovodiče. Jsou nezbytné pro rychlý přenos tepla na horní desku. Chcete-li nainstalovat všechny prvky, měli byste použít páječku. Chcete-li dokončit prvek Peltier vlastním rukama, nakonec připojte dva vodiče. První je namontován na spodní základně a upevněn na krajním vodiči. Je třeba se vyhnout kontaktu s deskou.

Dále připojte druhý drát v horní části. Upevnění se také provádí k nejvzdálenějšímu prvku. Pro kontrolu funkčnosti zařízení se používá tester. K tomu je třeba k zařízení připojit dva vodiče. V důsledku toho by odchylka napětí měla být přibližně 23 V. V této situaci hodně závisí na výkonu regulátoru.

Chladničky s termistorem

Jak vyrobit Peltierův prvek vlastníma rukama pro ledničku s termistorem? Při zodpovězení této otázky je důležité poznamenat, že desky pro ni jsou vybírány výhradně z keramiky. V tomto případě se používá asi 20 vodičů. To je nutné, aby byl teplotní rozdíl vyšší. Můžete ji zvýšit až o 70 %. V tomto případě je důležité počítat

To lze provést na základě výkonu zařízení. Ideální je v tomto případě lednice využívající tekutý freon. Samotný Peltierův článek je instalován v blízkosti výparníku, který je umístěn vedle motoru. K jeho instalaci budete potřebovat standardní sadu nástrojů a těsnění. Jsou nezbytné pro ochranu modelu před startovacím relé. Chlazení spodní části zařízení tak bude probíhat mnohem rychleji.

Abyste dosáhli teplotního rozdílu (Peltierův efekt) vlastníma rukama, možná budete potřebovat alespoň 16 vodičů. Hlavní věcí je spolehlivě izolovat vodiče, které budou připojeny ke kompresoru. Aby bylo vše správně provedeno, musíte nejprve odpojit sušičku chladničky. Teprve poté je možné připojit všechny kontakty. Po dokončení instalace je třeba zkontrolovat limit napětí pomocí testeru. Pokud dojde k poruše prvku, jako první trpí termostat. V některých případech k tomu dochází

Model pro lednici 15V

Peltierovu chladničku si můžete vyrobit vlastními rukama s malými moduly.Moduly jsou připevněny hlavně v blízkosti radiátorů. Aby je mohli bezpečně upevnit, odborníci používají rohy. Vložka by se neměla opírat o filtr, a to je třeba vzít v úvahu.

Pro dokončení Peltierova termoelektrického modulu vlastníma rukama je spodní deska vybrána převážně z nerezové oceli. Vodiče se zpravidla používají s označením "PR20". Snesou maximální zatížení 3 A. Maximální teplotní odchylka může dosáhnout 10 stupňů. V tomto případě může být účinnost 75%.

Peltierovy články v 24V lednicích

Pomocí prvku Peltier můžete vyrobit ledničku vlastníma rukama pouze z vodičů s dobrým těsněním. Zároveň se musí kvůli chlazení naskládat do tří řad. Provozní proud v systému musí být udržován na 4 A. Můžete jej zkontrolovat pomocí konvenčního testeru.

Pokud pro prvek použijete keramické desky, lze maximální teplotní odchylku dosáhnout při 15 stupních. Vodiče ke kondenzátoru se instalují až po umístění těsnění. Na stěnu zařízení jej můžete připevnit různými způsoby. Hlavní věcí v této situaci je nepoužívat lepidlo, které je citlivé na teploty nad 30 stupňů.

Peltierův článek pro autochladničku

Pro výrobu vysoce kvalitní autochladničky vlastníma rukama je vybrán Peltierův modul (modul) s deskou, jejíž tloušťka není větší než 1,1 mm. Nejlepší je použít nemodulární vodiče. K provozu budou potřeba i měděné vodiče. Jejich kapacita musí být minimálně 4A.

Maximální teplotní odchylka tedy dosáhne 10 stupňů, což je považováno za normální. Nejčastěji se používají vodiče s označením „PR20“. Nedávno se ukázaly jako stabilnější. Jsou také vhodné pro různé kontakty. K připojení zařízení ke kondenzátoru se používá páječka. Kvalitní montáž je možná pouze na těsnění reléového bloku. Rozdíly v tomto případě budou minimální.

Jak vyrobit prvek pro chladič pitné vody?

DIY Peltier modul (prvek) pro chladič je docela jednoduchý. Je důležité pro něj vybrat pouze keramické talíře. V zařízení je použito minimálně 12 vodičů, takže odpor bude zachován vysoký. Spojení prvků se obvykle provádí pomocí pájení. Pro připojení k zařízení musí být dva vodiče. Prvek musí být připevněn ke spodní části chladiče. V tomto případě se může dostat do kontaktu s krytem zařízení. Abychom vyloučili případy zkraty, je důležité upevnit všechny kabely na mřížku nebo kryt.

Klimatizace

Peltierův modul (prvek) je vyroben vlastníma rukama pro klimatizaci pouze s vodiči třídy „PR12“. Pro tento úkol jsou vybrány především proto, že dobře zvládají nízké teploty. Maximálně je model schopen produkovat napětí 23 V. Indikátor odporu bude na úrovni 3 ohmů. Teplotní rozdíl dosahuje maximálně 10 stupňů a účinnost je 65 %. Vodiče lze pokládat pouze v jedné řadě mezi desky.

Výroba generátorů

Generátor si můžete vyrobit pomocí Peltierova modulu (prvku) vlastníma rukama. Výkon zařízení se zvýší celkem o 10 %. Toho je dosaženo díky většímu chlazení motoru. Zařízení snese maximální zatížení 30 A. Vzhledem k velkému počtu vodičů může být odpor 4 ohmy. Teplotní odchylka v systému je přibližně 13 stupňů. Modul je připevněn přímo k rotoru. Chcete-li to provést, musíte nejprve odpojit centrální hřídel. V mnoha případech stator nepřekáží. Aby se zabránilo zahřívání vinutí rotoru od induktoru, jsou použity keramické desky.

Chlazení grafické karty v počítači

Pro chlazení grafické karty byste měli připravit alespoň 14 vodičů. Nejlepší je vybrat měděné modely. Jejich koeficient tepelné vodivosti je poměrně vysoký. Pro připojení zařízení k desce se používají vodiče nemodulárního typu. Model je namontován v blízkosti chladiče grafické karty. K jeho zajištění se obvykle používají malé.

Chcete-li je opravit, můžete použít běžné ořechy. Vzhled nadměrného hluku během provozu naznačuje, že zařízení nefunguje správně. V tomto případě je nutné zkontrolovat neporušenost elektroinstalace. Musíte také zkontrolovat vodiče.

Peltierův článek pro klimatizaci

K výrobě vysoce kvalitního Peltierova prvku vlastníma rukama pro klimatizaci se používají dvojité desky. Jejich minimální tloušťka by měla být alespoň 1 mm. V tomto případě můžete doufat v teplotní odchylku 15 stupňů. Po osazení moduly se výkon klimatizací zvyšuje v průměru o 20 %. V této situaci hodně závisí na okolní teplotě. Je třeba vzít v úvahu také stabilitu síťového napětí. Při menším rušení vydrží zařízení zatížení přibližně 4 A.

Při pájení by vodiče neměly být umístěny příliš blízko sebe. Pro správné dokončení Peltierových modulů vlastníma rukama musí být vstupní a výstupní kontakty instalovány pouze na jedné ze dvou desek. V tomto případě bude zařízení kompaktnější. Vážnou chybou v této situaci by bylo připojení modulu přímo k jednotce. To povede k nevyhnutelnému poškození prvku.

Instalace modulu na kondenzátor

Chcete-li jej nainstalovat sami, je důležité vyhodnotit výkon kondenzátoru. Pokud nepřekročí 20 V, pak by měl být prvek namontován s vodiči označenými „PR30“ nebo „PR26“. K upevnění Peltierova modulu (prvku) na kondenzátor vlastními rukama použijte malé kovové rohy.

Nejlepší je nainstalovat je čtyři na každou stranu. Pokud jde o výkon, kondenzátor může nakonec přidat plus 10%. Pokud mluvíme o tepelných ztrátách, budou nevýznamné. Účinnost zařízení je v průměru 80 %. Pro vysokonapěťové kondenzátory moduly se nepočítají. V tomto případě nepomůže ani velké množství vodičů.

Chladicí zařízení se v našich životech tak pevně usadilo, že je dokonce těžké si představit, jak bychom se bez něj obešli. Ale klasické designy chladiv nejsou vhodné pro mobilní použití, například jako cestovní chladící taška.

K tomuto účelu se používají instalace, ve kterých je princip činnosti založen na Peltierově jevu. Pojďme si o tomto fenoménu krátce povědět.

co to je?

Tento termín označuje termoelektrický jev objevený v roce 1834 francouzským přírodovědcem Jeanem-Charlesem Peltierem. Podstatou efektu je uvolňování nebo absorpce tepla v oblasti, kde jsou v kontaktu různé vodiče, kterými prochází elektrický proud.

V souladu s klasickou teorií existuje pro tento jev následující vysvětlení: elektrický proud přenáší elektrony mezi kovy, které mohou urychlovat nebo zpomalovat jejich pohyb v závislosti na rozdílu kontaktních potenciálů ve vodičích z různých materiálů. V souladu s tím se s nárůstem kinetické energie přeměňuje na tepelnou energii.

Na druhém vodiči je pozorován opačný proces vyžadující doplnění energie v souladu se základním fyzikálním zákonem. K tomu dochází v důsledku tepelné vibrace, která způsobuje ochlazování kovu, ze kterého je vyroben druhý vodič.

Moderní technologie umožňují vyrábět polovodičové prvky-moduly s maximálním termoelektrickým účinkem. Má smysl krátce mluvit o jejich designu.

Konstrukce a princip činnosti

Moderní moduly jsou konstrukce sestávající ze dvou izolačních desek (obvykle keramických), mezi nimiž jsou umístěny sériově spojené termočlánky. Zjednodušené schéma takového prvku lze nalézt na obrázku níže.

Označení:

• A – kontakty pro připojení ke zdroji energie;
• B – horký povrch prvku;
• C – studená strana;
• D – měděné vodiče;
• E – polovodič na bázi p-přechodu;
• F – polovodič typu n.

Konstrukce je provedena tak, že každá strana modulu je v kontaktu buď p-n nebo n-p přechody(v závislosti na polaritě). Kontakty p-n zahřát, n-p – vychladnout (viz obr. 3). V souladu s tím vzniká na stranách prvku teplotní rozdíl (DT). Pro pozorovatele bude tento efekt vypadat jako přenos tepelné energie mezi stranami modulu. Je pozoruhodné, že změna polarity napájení vede ke změně horkých a studených povrchů.

Rýže. 3. A – horká strana termočlánku, B – studená strana

Specifikace

Vlastnosti termoelektrických modulů jsou popsány následujícími parametry:

• chladicí výkon (Q max), tato charakteristika je určena na základě maximálního přípustného proudu a teplotního rozdílu mezi stranami modulu, měřeno ve Wattech;
• maximální teplotní rozdíl mezi stranami prvku (DT max), parametr je uveden pro ideální podmínky, jednotkou měření jsou stupně;
• přípustný proud potřebný k zajištění maximálního teplotního rozdílu – I max;
• maximální napětí U max potřebné k tomu, aby proud I max dosáhl špičkového rozdílu DT max ;
• vnitřní odpor modulu – Odpor, udávaný v Ohmech;
• koeficient účinnosti - COP (zkratka z angličtiny - koeficient výkonu), v podstatě se jedná o účinnost zařízení, ukazující poměr chlazení ke spotřebě energie. U levných prvků se tento parametr pohybuje v rozmezí 0,3-0,35, u dražších modelů se blíží 0,5.

Označení

Podívejme se, jak jsou dešifrována typická označení modulů na příkladu na obrázku 4.

Obrázek 4. Peltierův modul označený TEC1-12706

Označení je rozděleno do tří smysluplných skupin:

1. Označení prvku. První dvě písmena jsou vždy nezměněna (TE), což znamená, že se jedná o termočlánek. Další označuje velikost, mohou tam být písmena „C“ (standardní) a „S“ (malá). Poslední číslo udává, kolik vrstev (kaskád) je v prvku.
2. Počet termočlánků v modulu zobrazený na fotografii je 127.
3. Jmenovitý proud je v ampérech, pro nás je to 6 A.

Stejným způsobem se čtou i označení ostatních modelů řady TEC1, např.: 12703, 12705, 12710 atd.

aplikace

Navzdory poměrně nízké účinnosti jsou termoelektrické prvky široce používány v měřicích, výpočetních a domácích spotřebičích. Moduly jsou důležitým provozním prvkem následujících zařízení:

• Mobilní chladicí jednotky;
• malé generátory na výrobu elektřiny;
• chladicí systémy v osobních počítačích;
• Chladiče pro chlazení a ohřev vody;
• odvlhčovače atd.

Uveďme podrobné příklady použití termoelektrických modulů.

Chladnička využívající Peltierovy články

Termoelektrické chladicí jednotky mají výrazně nižší výkon než kompresorové a absorpční analogy. Mají však významné výhody, proto je jejich použití za určitých podmínek vhodné. Mezi tyto výhody patří:

• jednoduchost designu;
• odolnost proti vibracím;
• nepřítomnost pohyblivých prvků (kromě ventilátoru foukajícího chladič);
• nízká hladina hluku;
• malé rozměry;
• schopnost pracovat v jakékoli pozici;
• dlouhá životnost;
• nízká spotřeba energie.

Tyto vlastnosti jsou ideální pro mobilní instalace.

Peltierův článek jako generátor elektřiny

Termoelektrické moduly mohou fungovat jako generátory elektřiny, pokud je jedna z jejich stran vystavena nucenému ohřevu. Čím větší je teplotní rozdíl mezi stranami, tím vyšší je proud generovaný zdrojem. Bohužel maximální teplota pro tepelný generátor je omezená, nemůže být vyšší než bod tání pájky použité v modulu. Porušení této podmínky povede k poruše prvku.

Pro hromadnou výrobu tepelných generátorů se používají speciální moduly se žáruvzdornou pájkou, které lze zahřát na teplotu 300°C. V běžných prvcích, například TEC1 12715, je limit 150 stupňů.

Protože účinnost takových zařízení je nízká, používají se pouze v případech, kdy není možné použít efektivnější zdroj elektrické energie. Mezi turisty, geology a obyvateli odlehlých oblastí jsou však žádané tepelné generátory 5-10 W. Velký a silný stacionární instalace, poháněné vysokoteplotním palivem, se používají k napájení plynových rozvodů, zařízení meteorologických stanic apod.

K chlazení procesoru

Relativně nedávno se tyto moduly začaly používat v systémech chlazení CPU osobní počítače. Vzhledem k nízké účinnosti termoprvků jsou výhody takových konstrukcí spíše pochybné. Například pro chlazení 100-170W zdroje tepla (vhodné pro většinu moderní modely CPU), budete muset utratit 400-680 W, což vyžaduje instalaci výkonného napájecího zdroje.

Druhé úskalí spočívá v tom, že nezatížený procesor uvolní méně tepelné energie a modul jej dokáže ochladit pod rosný bod. V důsledku toho se začne tvořit kondenzát, který zaručeně poškodí elektroniku.

Ti, kteří se rozhodnou vytvořit takový systém sami, budou muset provést řadu výpočtů, aby vybrali výkon modulu pro konkrétní model procesoru.

Na základě výše uvedeného není použití těchto modulů jako systému chlazení CPU nákladově efektivní, navíc mohou způsobit poruchu počítačové vybavení mimo provoz.

Zcela jiná situace je u hybridních zařízení, kde se využívají tepelné moduly ve spojení s vodním nebo vzduchovým chlazením.

Hybridní chladicí systémy prokázaly svou účinnost, ale vysoká cena omezuje okruh jejich obdivovatelů.

Klimatizace založená na Peltierových prvcích

Teoreticky bude takové zařízení konstrukčně mnohem jednodušší než klasické klimatizační systémy, ale to vše souvisí s nízkým výkonem. Jedna věc je chladit malý objem ledničky, druhá věc je chladit místnost nebo interiér auta. Klimatizační jednotky využívající termoelektrické moduly spotřebují více elektřiny (3-4krát) než zařízení běžící na chladivo.

Pokud jde o použití jako automobilový systém klimatizace, pak výkon standardního generátoru nebude k provozu takového zařízení stačit. Jeho výměna za účinnější zařízení povede ke značné spotřebě paliva, což není nákladově efektivní.

Na tematických fórech se pravidelně objevují diskuse na toto téma a zvažují se různé domácí návrhy, ale plnohodnotný funkční prototyp ještě nevznikl (nepočítám-li klimatizaci pro křečka). Je docela možné, že se situace změní, až budou široce dostupné moduly s přijatelnější účinností.

Pro chladicí vodu

Termoelektrický prvek se často používá jako chladicí kapalina pro vodní chladiče. Konstrukce obsahuje: chladicí modul, termostatem řízený regulátor a ohřívač. Tato implementace je mnohem jednodušší a levnější než kompresorový okruh, navíc je spolehlivější a snadněji se ovládá. Existují však také určité nevýhody:

• voda neochlazuje pod 10-12°C;
• chlazení trvá déle než jeho kompresorový protějšek, proto není takový chladič vhodný do kanceláře velké množství dělníci;
• zařízení je citlivé na vnější teplotu, v teplé místnosti se voda neochladí na minimální teplotu;
• Instalace v prašných místnostech se nedoporučuje, protože může dojít k ucpání ventilátoru a selhání chladicího modulu.

Stolní vodní chladič s Peltierovým prvkem

Vysoušeč vzduchu na bázi Peltierových prvků

Na rozdíl od klimatizace, implementace odvlhčovače na termoelektrické prvky docela možné. Design je poměrně jednoduchý a levný. Chladicí modul snižuje teplotu chladiče pod rosný bod, v důsledku čehož se na něm usazuje vlhkost obsažená ve vzduchu procházejícím zařízením. Usazená voda je vypouštěna do speciální akumulační nádrže.

I přes nízkou účinnost je v tomto případě účinnost zařízení vcelku uspokojivá.

Jak se připojit?

S připojením modulu nebudou žádné problémy, je třeba připojit napájení k výstupním vodičům. konstantní tlak, jeho hodnota je uvedena v datovém listu prvku. Červený vodič musí být připojen ke kladnému pólu, černý vodič k zápornému pólu. Pozornost! Obrácením polarity se obrátí pozice chlazených a vyhřívaných povrchů.

Jak zkontrolovat funkčnost Peltierova prvku?

Nejjednodušší a spolehlivým způsobem– hmatové. Je nutné připojit modul k příslušnému zdroji napětí a dotýkat se jeho různých stran. U pracovního prvku bude jeden z nich teplejší, druhý chladnější.

Pokud nemáte po ruce vhodný zdroj, budete potřebovat multimetr a zapalovač. Proces ověření je poměrně jednoduchý:

1. připojte sondy ke svorkám modulu;
2. přiveďte zapálený zapalovač na jednu ze stran;
3. Sledujeme hodnoty přístroje.

V pracovním modulu se při zahřívání jedné ze stran generuje elektrický proud, který se zobrazí na displeji zařízení.

Jak vyrobit Peltierův prvek vlastníma rukama?

Je téměř nemožné vyrobit domácí modul doma, zejména proto, že to nemá smysl, vzhledem k jejich relativně nízké ceně (asi 4 až 10 $). Můžete si ale sestavit zařízení, které se vám bude hodit na túru, například termoelektrický generátor.

Pro stabilizaci napětí je nutné na IC čip L6920 sestavit jednoduchý převodník.

Na vstup takového převodníku je přiváděno napětí v rozsahu 0,8-5,5 V, na výstupu bude vyrábět stabilních 5 V, což je dostačující pro dobití většiny mobilní zařízení. V případě použití klasického Peltierova článku je nutné omezit rozsah provozních teplot vyhřívané strany na 150 °C. Abyste se vyhnuli potížím se sledováním, je lepší jako zdroj tepla použít hrnec s vroucí vodou. V tomto případě je zaručeno, že se prvek nezahřeje nad 100 °C.

No, všechny grafy jsou nakreslené, všechny tabulky vyplněné, teď můžete snít. Obecně, pokud odhadnete spotřebu energie na túru na maximum, dostanete následující:
GPS navigátor - 0,3 W x 10 h = 3 W*h za den;
fotoaparát (Canon DSLR) - 8 Wh baterie na 4 dny = 2 Wh za den;
videokamera (videorekordér pro zachycení zajímavých momentů cesty, cca 1 hodina videa denně) - 1,6 Wh za den;
mobilní telefon- asi 0,2 W*h za den;
led baterka na večerní osvětlení parkoviště - 2 W*h za den.
Celkem dostaneme: 3 + 2 + 1,6 + 0,2 + 2 = 8,8 Wh za den. S přihlédnutím ke ztrátám při nabíjení baterií těchto zařízení a neočekávaným výdajům můžete toto číslo snadno zaokrouhlit na 10 Wh za den, což se přibližně rovná třem AA NiMH bateriím (3,2 Wh každá). Budeme předpokládat, že se jedná o množství elektřiny, které vám umožní pohodlně cestovat po předem naplánované trase, aniž byste omezovali své kreativní pudy. Tento výpočet je víceméně správný pro sólový výstup nebo skupinu dvou lidí. Pokud je lidí více, pak se za každou osobu přidá další spotřebitel, ať už jde o mobilní telefon nebo jiný fotoaparát. Myslím, že za každého účastníka „navíc“ můžete klidně přidat 1 Wh, tedy pro skupinu 6 osob bude pohodlná úroveň spotřeby energie 14 Wh nebo cca 4,5 AA baterií. Předpokládejme, že túra trvá 10 dní, na skupinu 2 lidí pak budete potřebovat 100 Wh energie, to je 31 NiMH baterií o celkové hmotnosti 31 x 31,5 = 976,5 g. Tedy téměř 1 kg baterií. Pokud vezmete alkalické baterie, ty nejlepší vydají 2,2 Wh a budete jich potřebovat 45. Neznám jejich váhu, ale i když mají každý 25 g, celkový součet je více než kilogram. Pro skupinu 6 osob je celkové množství elektřiny 140 Wh, což je téměř 44 baterií o hmotnosti 1386 g nebo 64 baterií o hmotnosti ještě více. Pokud si s sebou vezmete LiPo baterie, jaké používají modeláři, tak pro dvě osoby to bude baterie o hmotnosti 100 Wh ÷ 160 Wh/kg = 0,625 kg nebo 625 g. Pro skupinu 6 osob hmotnost LiPo baterie bude 875 g.
Nyní pojďme zjistit, jak to jde s termogenerátorem. Řekněme, že máme modul (nebo moduly) TEC1-12709, zahřejeme jej maximálně na 150 °C, ochladíme v proudu o teplotě 15 °C, tedy na studené straně bude 20 °C, rozdíl teplot je 150 - 20 = 130 °C. Pro takovou hodnotu rozdílu teplot nemám ukazatel účinnosti, budu muset počítat. Vezmeme dvě maximální hodnoty na grafu účinnosti versus proud pro TEC1-12709, například 13,6 mW/°C pro průměrný teplotní rozdíl 71 °C a 15,7 mW/°C pro 87 °C a vypočítáme, o jakou hodnotu účinnost se zvýšila při zvýšení teplotního rozdílu o 87 - 71 = 16 °C. Ukazuje se, že je to 2,1 mW/°C. A pak úměrně: pokud zvýšení rozdílu o 16 °C vedlo ke zvýšení účinnosti o 2,1 mW/°C, pak zvýšení rozdílu o 130 - 87 = 43 °C povede ke zvýšení účinnosti o (43 x 2,1) ÷ 16 = 5,6 mW/°C. To znamená, že účinnost při rozdílu teplot 130 °C bude rovna 15,7 + 5,6 = 21,3 mW/°C. Výsledkem je 21,3 x 130 = 2769 mW nebo 2,8 W. Tato hodnota je velmi blízká skutečnosti, soudě podle skutečnosti, že v některých video experimentech dva moduly produkovaly 4...6 W. Pro získání 10 Wh energie pomocí jednoho modulu musí generátor pracovat 10 ÷ 2,8 = 3,57 hodin a 14 Wh - 5 hodin. To znamená, že pokud použijete termogenerátor sestávající ze 2 Peltierových článků, pak výroba elektřiny i pro velkou skupinu netrvá příliš dlouho.
Jediným větším problémem při výrobě elektřiny při kempování pomocí této metody je odvod tepla na studené straně. Nejlepší a nejoptimálnější je vodní chlazení, protože voda má vysokou tepelnou kapacitu. V tomto ohledu mají vodní turisté větší štěstí než cyklisté: jejich způsob dopravy je spojen konkrétně s vodou, a pokud se zamyslíte nad návrhem generátoru (je velmi zvláštní, proč ještě nebyl promyšlen a implementován v průmyslovém měřítku) , pak mohou vyrábět elektřinu za jízdy. Generátor je částečně ponořen ve vodě a částečně plave na hladině. Palivo se vkládá do topeniště tak, jak se spotřebuje, a vše se zvenčí chladí vodou. Na odpočívadle se sbírá a připravuje palivo.
Pokud se nechcete obtěžovat sbíráním palivového dřeva a šišek, můžete přemýšlet o designu plynového sporáku. Stojí za to si zde trochu spočítat. Takže máme:
láhev na zkapalněný plyn pro plynové hořáky s palivem o hmotnosti 450 g;
složení: isobutan - 72%, propan - 22%, butan - 6% hmotnostně je to 324 g, 99 g a 27 g;
výhřevnost těchto plynů je 49,22 MJ/kg, 48,34 MJ/kg a 49,34 MJ/kg.
Po vynásobení a sečtení máme v jedné láhvi na zkapalněný plyn 22,07 MJ. Účinnost našeho generátoru bereme na 1%, získáme tedy 220 kJ jako elektřinu, což je 61,3 Wh. K čemu to můžete přirovnat? No třeba s 19 NiMH AA bateriemi. Ne moc a docela drahý, plyn není levný.
Vzhledem k tomu, že použití plynu je drahé, můžete přijít s něčím pomocí kapalného paliva, jako je například benzín. Trochu jsem hledal na internetu levný katalyzátor pro katalytické hořáky, ale nenašel jsem nic jiného než oxid chromitý (VI) získaný z dichromanu amonného. Ano, a ne všechno je s ním tak hladké, ale pokud si přejete, s určitým množstvím experimentů můžete i zde dosáhnout stabilních pozitivních výsledků. Katalytické topné podložky vyrobené v Číně s největší pravděpodobností používají stopová množství prvků platinové skupiny. Kdyby tam byl katalyzátor jako v této topné podložce, ale větší pro Peltierovy články. Výsledkem by byl kompaktní a lehký generátor. Výhřevnost benzinu je 44,5 MJ/kg, hustota 0,74 kg/l, z jednoho litru benzinu máme 33 MJ energie, při 1% účinnosti to je 330 kJ neboli 91,6 Wh elektřiny (28 AA baterií). Rozpočtovější varianta, ale přesto sbírejte a připravujte to, co je v přírodě k dispozici volný, uvolnit palivo je přirozeně výnosnější a nemá ho příliš nepříjemná vlastnost, vlastní těm zásobám, které se kupují v obchodě - nedojde v tu nejnevhodnější chvíli.