Peltier Soğutucu - Termoelektrik soğutma

Peltier soğutucu temel de termoelektrik soğutma mantığı kullanır. İki farklı malzemenin birleşimi arasında bir ısı akışı oluşturmak için Peltier efektini kullanır. Bir Peltier soğutucu, ısıtıcı veya termoelektrik ısı pompası, akımın yönüne bağlı olarak elektrik enerjisi tüketimi ile cihazın bir tarafından diğerine ısı aktaran katı hal aktif bir ısı pompasıdır . Böyle bir alet aynı zamanda bir Peltier cihazı, Peltier ısı pompası, katı halli buzdolabı veya termoelektrik soğutucu ( TEC ) olarak da adlandırılır. Asıl görevi soğutma olsa da, ısıtma içinde kullanılabilir. Ayrıca, ısınan veya soğuyan bir sıcaklık kontrol cihazı olarak da kullanılabilir.

Bu teknoloji, soğutmada, buhar sıkıştırmalı soğutmanın olduğundan çok daha az uygulanır. Bir Peltier soğutucunun buhar sıkıştırmalı bir buzdolabına kıyasla birincil avantajı, hareketli parçalarının veya dolaşım sıvısının olmayışı, çok uzun ömürlü olması, sızıntılara karşı hassas olmaması, küçük boyutlu ve esnek şeklidir. Başlıca dezavantajları yüksek maliyet ve düşük güç verimliliğidir. Birçok araştırmacı ve şirket, ucuz ve verimli Peltier soğutucuları geliştirmeye çalışmaktadır.

Bir Peltier soğutucu ayrıca bir termoelektrik jeneratör olarak da kullanılabilir. Soğutucu olarak çalıştırıldığında, cihaz boyunca bir voltaj uygulanır ve sonuç olarak, iki taraf arasında sıcaklık farkı ortaya çıkar. Bir jeneratör olarak çalıştırıldığında, cihazın bir tarafı diğer taraftan daha büyük bir sıcaklığa ısıtılır ve sonuç olarak, iki taraf arasında voltaj farkı oluşur. Buna Seebeck etkisi, seebeck effect denir. Bununla birlikte, iyi tasarlanmış bir Peltier soğutucusu, farklı tasarım ve paketleme gereklilikleri nedeniyle vasat bir termoelektrik jeneratör ve tam tersi olacaktır.

Çalışma prensibi

Termoelektrik soğutucular, Peltier efekti ile çalışır. Cihazın iki tarafı vardır ve cihazdan bir DC elektrik akımı geçtiğinde, bir taraftan diğerine ısı aktarımı sağlar. Böylece bir taraf ısınırken diğer taraf daha soğuk hale gelir. Bazı uygulamalarda, daha düşük sıcaklık için birden fazla soğutucu birlikte kullanılabilir.

Tasarım

Bir n tipi ve bir p tipi olmak üzere iki benzersiz yarı iletken, farklı elektron yoğunluklarına sahip olmaları gerektiği için kullanılır. Yarı iletkenler, termal olarak birbirine paralel ve seri olarak elektriksel olarak yerleştirilir ve daha sonra her iki tarafta bir termal olarak iletken plaka ile birleştirilir. İki yarı iletkenin serbest uçlarına bir voltaj uygulandığında, yarı iletkenlerin birleşme noktası boyunca bir sıcaklık farkına neden olan bir DC akım akışı meydana gelir. Soğutma plakasının bulunduğu taraf, ısı emiciyi cihazın diğer tarafına hareket eden ısıyı emer. Ayrıca TEC'lere kısaltılmış olan Termoelektrik Soğutucular tipik olarak yan yana bağlanır ve iki seramik plaka arası da zımparalanır. Toplam birimin soğutma yeteneği, daha sonra içindeki TEC'lerin sayısı ile orantılıdır.

Hammadde

TEC uygulamaları için araştırılmakta olan yarı iletkenler antimon ve bizmut alaşımlarıdır. Şimdiye kadar, en yüksek verimli TEC sistemleri bu malzemeler ile elde edilmiştir. Bunun nedeni, düşük termal iletkenlik ve yüksek elektriksel iletkenlik kombinasyonuna sahip olmalarıdır. Bu iki faktör, birleştirildiğinde, sistemin verimliliğinin bir ölçüsü olan sistemin liyakat değerini (ZT) artırır. ZT denklemi, alfa Seebeck katsayısının olduğu yerde, aşağıda bulunabilir.

Termal ve elektriksel iletkenlik arasındaki ilişki genellikle pozitif bir korelasyon olduğundan, TEC uygulamaları için kullanılabilecek çok az başka malzeme vardır. Bununla birlikte, bu iki değer birlikte azalır veya artarsa, genel etki sıfırdır ve ZT değeri ticari uygulamalar için çok düşük kalır.

Olumlu ve Olumsuz Yönleri

Düşük karbon emisyonu ve üretim kolaylığı dahil olmak üzere birçok konuda daha fazla ar-ge yaplması için olumlu çokça faktör vardır. Bununla birlikte, bazı zorluklar ortaya çıkmıştır.

 

TEC sistemlerinin en önemli yararlarından biri hareketli parçaları olmamasıdır. Bu mekanik aşınma eksikliği, sistemin ömrünü uzatır ve bakım gereksinimini azaltır. Mevcut teknolojiler, ortam sıcaklıklarında arızalar, 100.000 saati aşan ortalama süreyi göstermektedir. Ayrıca, yorulma ve kırılma gibi endişeler sabit bir sistem için çok daha az uygulanabilir hale gelir.


Peltier soğutucunun bir diğer yararı da içeriğinde soğutucu kullanmamasıdır. Kloroflorokarbonlar (CFC'ler) gibi bazı soğutucular bir zamanlar birçok soğutma teknolojisinde liberal olarak kullanılmış ve faz çıkışlarından önce ozon tabakasının incelmesine önemli ölçüde katkıda bulunmuştur. Birçok soğutucu gaz ayrıca küresel ısınma potansiyeline sahiptir.


Peltier sistemlerinin kullanılması başka bir çok avantaj sunmaktadır. Birincisi, bir derecenin kesirlerinde sıcaklık kontrolünün gerçekleştirilebilmesidir. Bu doğruluk, cihazın standart DC akım kullanılarak çalıştırılmasının bir sonucudur. Kullanıcının tam olarak kaç tane elektron elektronu çiftinin yeniden bir araya geldiğini ve dolayısıyla ne kadar ısı veya soğutma üretildiğini ayarlamasına izin verir. Ayrıca, sistemin kullanımını kolaylaştırır ve boyutunu daha değişken hale getirir. Peltier cihazları şekli, geleneksel emsallerinden çok daha esnektir. Geleneksel bir buzdolabından daha az yer kaplayan veya daha ağır koşullar olan ortamlarda kullanılabilirler.


Dezavantajları


Peltier soğutucu sistemlerinin en önemli dezavantajı, az miktarda bir ısı akışının giderilebilmesidir. Bu sistemler, yarı iletkenlerin her iki ucu arasındaki sıcaklık farkının küçük olduğu ortamlarda kullanılır. Bu, yalnızca küçük akış gerektiren uygulamalar için kullanılabilecekleri anlamına gelir. Başka bir deyişle, herhangi bir büyük ölçekli soğutma, diğer teknolojiler tarafından daha verimli bir şekilde yapılabilir. Son olarak, peltier soğutma sistemleri şu anda rakip buhar sıkıştırma sistemleri kadar verimli değildir.

 

Sizde arduino projelerinizde kullanabileceğiniz en uygun peltier soğutucu fiyatına stoktan anında kargo ve kapıda ödeme kolaylığı ile Robocombo'da ulaşabilirsiniz.

Soğutucu Çeşitleri


Çerez Uyarısı

Alışveriş deneyiminizi iyileştirmek için yasal düzenlemelere uygun çerezler (cookies) kullanıyoruz. Detaylı bilgiye Gizlilik ve Çerez Politikası
sayfamızdan erişebilirsiniz.