Кондиционер на элементах пельтье своими руками для авто
Авто холодильник на элементе Пельтье своими руками
В своем первом посте, хотел бы поделиться собственным опытом по созданию авто холодильника своими руками. Изучив достаточно много видео сюжетов из YOUTUBE, данной тематики, мой выбор пал на принцип работы авто холодильника на элементе Пельтье. Чем удобен данный принцип при создании холодильника, какие плюсы и минусы имеет прибор и в чем особенности работы такого авто холодильника расскажу Вам сегодня.
Принцип работы и конструкция.
Основной принцип работы элемента Пельтье, который был выбран за основу в качестве охлаждающего элемента, для создания авто холодильника, заключается в использование разности температур, возникающей на верхней и нижней частях самого элемента. То есть, если на элемент подается питание равное 12В, возникающий ток внутри элемента преобразует энергию в тепловое излучение на верхней стороне элемента (нагревается), в то время как на противоположной, — нижней части, формируется холодный поток энергии (охлаждается). Именно он и является источником охлаждения для конструкции холодильника. Что при этом необходимо запомнить? – Должна строго соблюдаться полярность проводов, при подачи тока для питания элемента. Именно поэтому, при приобретении, и установке элемента Пельтье в нашу конструкцию, прошу обратить внимание на цвета проводов, которые питают сам элемент. Красный (+) и черный (-), если при этом случайно изменить полярность при установке, будут нагреваться и охлаждаться противоположные части элемента. При сборе конструкции так же критично, — обеспечить эффективное принудительное воздушное охлаждение части элемента, которая будет нагреваться (верхняя), с помощью куллера, вентилятора от ПК. При этом, чем мощнее будет сам вентилятор куллера, тем эффективней, а значит холоднее будет нижняя часть элемента. Так же, важнейшей причиной тщательной и аккуратной сборки конструкции охлаждающего элемента нашего холодильника, является надежная изоляционная прокладка, отражающего тепло материала, для верхней стороны элемента Пельтье, чтобы нижняя часть максимально охлаждалась. Крепить элемент между верхним радиатором, который нагревается и нижним, — который охлаждается необходимо по типу «сэндвич», на практике это выглядит следующим образом: верхний радиатор, затем тонкий слой теплопроводной пасты КПТ-8 (возможно приобрести в магазинах, по продаже комплектующих к компьютерной технике или радио рынок, цена вопроса 10-25 грн.за тюбик, в качестве емкости иногда используется шприц), на слой пасты плотно клеим верхнюю часть керамической поверхности самого элемента Пельтье, затем снова слой теплопроводной пасты на нижней стороне керамического элемента Пельтье и непосредственно к ней, клеем нижний радиатор, который и будет охлаждать наш холодильник, плотно прижимаем и даем конструкции просохнуть (4-5 часов). Рекомендую так же на нижнем охлаждающем радиаторе установить еще один куллер, — он будет более эффективно распространять холод по внутренней поверхности емкости холодильника, — быстрее будет проходить охлаждение холодильника при запуске, как правило требуется (+/- 1-1,5 часа для достижения рабочей температуры функционирования холодильника). При работе холодильника, дополнительный вентилятор куллера исключает возможность появления конденсата на поверхности внутреннего холодного радиатора (помещенные внутрь продукты не будут влажными!). Этот процесс напрямую зависит от температуры воздуха среды, где находится сам холодильник, чем выше температура, тем дольше будет проходить процесс охлаждение холодильника при запуске. Немаловажную роль в эффективности охлаждения холодильника, играет теплоизоляция самого бокса, который будет использован в качестве емкости для холодильника и его объем! Я применил для этих целей, заранее купленный ящик для инструментов (обязательно наличие фиксаторов замков в нем, чтобы исключить возможность попадания теплого воздуха в холодильник из вне. В качестве внутренней изоляции для бокса холодильника была применена жидкая монтажная пена, и заранее подготовленная дополнительная емкость, которую я изготовил из остатков оконного отлива белого цвета. Пространство между стенками ящика для инструментов и дополнительной емкостью из жести, было задуто монтажной пеной (лишнюю пену, после сушки бокса срезал).
Питание и возможности штатного подключение к сети.
На самом деле, возможностей использования холодильника на элементе Пельтье множество. Это может быть как штатная электро система автомобиля 12В, так и сеть переменного тока 220-240В. Важно сразу постараться, разобраться для каких целей вам необходим холодильник. Конструкция собранная мной, достаточно универсальна, т.к может использовать в качестве питания и сеть переменного тока и сеть постоянного тока в автомобиле. Но при этом возможность универсального использования предполагает большие финансовые затраты на подготовку и сборку авто холодильника. Этот момент объясняется использованием дополнительных встроенных блоков питания в холодильнике, для использования в сети 220-240В. Если использовать в качестве питания прибора только штатную систему автомобиля, можно существенно удешевить конструкцию (отсутствие в холодильнике дополнительных дорогостоящих блоков питания, необходим только штатный разъем прикуривателя для подключения прибора). Мне холодильник понадобился не только в авто но и загородом, удобно использовать, например, холодильник на даче с системой питания в 220-240В в доме. Но это лично мое мнение, если предполагаете использовать исключительно в авто, стоить «постройка» этого чуда будет значительно дешевле. Отдельное внимание необходимо уделить выбору мощности модуля, т.к при подборе эффективного модуля для охлаждения авто холодильника первое на, что следует обратить внимание- это объем емкости для холодильника. Чем больше будет объем бокса, тем мощнее должен быть модуль Пельтье. В маркировке серии модуля первые три цифры – это количество микроэлементов, которые находятся внутри модуля, как правило эта цифра 127. Последние две цифры в маркировке – это интересующая нас сила тока элемента, от которой напрямую зависит мощность прибора. Для примера ниже привожу таблицу серии модулей Пельтье и предварительную стоимость в Днепропетровске на 05.03.2015. Интересующий модуль возможно приобрести здесь, а так же все остальные комплектующие для изготовления.
Таблица мощности элементов Пельтье и приблизительная стоимость.
Основной принцип при подборе необходимого элемента заключается в точном расчете силы тока элемента с мощностью источника подачи питания к элементу, в пропорциональном соотношении 1:1, т.к при подачи на элемент, силы тока, меньшей, чем заявленная сила тока в серии элемента, приведет к неэффективной работе элемента Пельтье. Не так критично напряжение, но тоже желательно соблюдать пропорцию 1:1. Внимание! При подаче силы тока на элемент, значительно превосходящую мощность самого элемента – нагрев будет происходить с двух сторон элемента, в итоге приведет к перегреву элемента (проверял сам, не повторяйте моих ошибок – потратите деньги на покупку еще одного элемента).Тот же принцип действует при подборе адаптера, если планируете использовать холодильник так же от сети переменного тока 220-240В. В заключении, хотел бы отметить, для удобство использования авто холодильника не лишним будет, если вы разместите выключатель питания, как не банально звучит, достаточно полезный дополнительный модуль в конструкции холодильника)).
Преимущества и недостатки холодильника Пельтье.
Начнем с плюсов, прежде всего это компактность и легкость самого «аппарата», мой например рассчитан на 8л., не занимает много места на заднем ряду сидений авто или в багажнике. Простота и надежность использования, при правильной эксплуатации, имею в виду, подаваемую силу тока и напряжение, — прослужит достаточно долго, не требует дополнительного обслуживания и затрат. Стоимость, цена «заводского», как правило, китайского аналога, составляет более 1200 грн., европейские фирменные модели – более 7-10 тыс.грн., но и объем их, соответственно, тоже больше, чем предлагаемый мной вариант. К плюсам можно отнести поддержание холодильником постоянной температуры охлаждения, на протяжении всего периода активной работы, в отличии от обычной сумки-холодильника.
Теперь о минусах, их тоже достаточно, первое – техническая особенность, — поддержание внутренней температуры охлаждения, в среднем, не более 10-15 градусов, от температуры окружающей среды (мороженное конечно в нем не будет храниться в нормальном виде более 1 часа и т.д. Но для перевозки охлажденных напитков температуры более чем достаточно. Второй минус, при «постройке» и эксплуатации холодильника от сети переменного тока, — это достаточно высокая цена адаптера питания нужной силы тока для элемента Пельтье (как правило — это блоки от ноутбука, более 6А силы тока на выходе, их стоимость составляет более 250 грн.). Нужен минимум 1 час работы холодильника для достижение рабочей температуры.
P.S. Если этот пост для вас интересен, буду рад ответить на любые вопросы, поделиться советом, относительно создания, своими руками, авто холодильника на элементе Пельтье.
Внимание! Желательно не эксплуатировать прибор при слабом заряде аккумуляторной батареи авто или заглушенном двигателе. Потребляемая мощность моего варианта холодильника примерно 65 W.
Простой кондиционер на элементах Пельтье
Материалы и инструменты, которые использовал автор:
Список материалов:
— элементы Пельтье ( 4 штуки TEC1-12706 );
— 4 кулера от компьютера (вентиляторы с радиаторами);
— 4 вентилятора от компьютера;
— блок питания на 12В/30А;
— провода;
— термопаста;
— выключатель;
— большой алюминиевый радиатор;
— фанера, листовой пластик или что-то подобное для корпуса.
Список инструментов:
— канцелярский нож;
— клеевой пистолет;
— дрель;
— паяльник;
— отвертка.
Процесс изготовления кондиционера:
Шаг первый. Подготавливаем основу
Нам понадобится основа, на которой мы закрепим все важные органы кондиционера. Можно использовать пластик, фанеру или другой подобный материал. Для начала делаем замеры и вырезаем четыре окна под элементы Пельтье. Не забываем проделать канавки под провода. Автор вырезает эти окна канцелярским ножом, поскольку материал используется мягкий.
Шаг шестой. Завершающий этап сборки
В качестве завершения припаиваем все необходимые провода и устанавливаем выключатель. Блок питания автор использует довольно мощный, на целых 30А при напряжении 12В. Что касается другой, горячей стороны, тот тут также рекомендуется установить защитную сетку. Вот и все, наш кондиционер готов, можно испытывать! К сожалению, автор не представил обзор тестов своего устройства.
Будем надеяться, самоделка оправдывает потраченное время и средства. Удачи и творческих вдохновений!
Как сделать кондиционер своими руками для дома или автомобиля
Может ли самодельный охладитель воздуха стать альтернативой современным сплит-системам? Ведь холодильные машины, создающие комфортный микроклимат в доме, стоят вместе с монтажом немалых денег и по цене доступны далеко не всем. Поэтому домашние мастера – умельцы пытаются решить проблему дешево и сердито, придумывая всякие охлаждающие установки. Наша цель – рассмотреть все варианты конструкций, выбрать самые жизнеспособные и рассказать, как сделать работающий кондиционер своими руками для вашего дома или автомобиля. А чтобы оценить сложность задачи, предлагаем сначала разобрать…
Принцип работы бытовой сплит-системы
Кондиционер – сложный бытовой прибор, действующий по принципу переноса тепла из одного места в другое: летом – из квартиры на улицу, зимой – из окружающей среды в дом. Для перемещения теплоты применяется интересное вещество – фреон, способный кипеть и превращаться в газ при отрицательной температуре.
Для справки. Фреон, циркулирующий в контурах холодильных машин, зовется хладагентом или рабочим телом. Ключевой момент – его испарение и конденсация, во время которой тепловая энергия соответственно поглощается и выделяется в больших количествах.
Домашняя сплит-система работает по циклическому алгоритму:
Примечание. В процессе работы на обоих теплообменниках выступает много конденсата и его нужно отводить на улицу или в канализацию. Чтобы сплит-система переключилась на обогрев дома, фреон запускается в обратном направлении, а радиаторы функционально меняются местами.
За поддержание температуры воздушной среды помещения и давления хладагента в системе отвечает электронный блок управления (ЭБУ), получающий сигналы от различных датчиков. По такому же принципу функционирует и автомобильный кондиционер, испаритель встраивается в систему вентиляции салона, а конденсатор устанавливается возле штатного радиатора системы охлаждения.
Теперь вы понимаете, что самому сделать кондиционер испарительного типа в домашних условиях – это не так просто, как может показаться. А для автомобиля это реализуется еще сложнее, тут нужно быть мастером — холодильщиком. В качестве примера предлагаем просмотреть видео, где такой специалист установил в свою машину ВАЗ 2104 бытовую сплит-систему:
Дальше давайте разберем придуманные умельцами конструкции кондиционеров и выделим наиболее работоспособные устройства, которые можно рекомендовать к изготовлению.
Простой самодельный кондиционер
Принцип действия подобных охладителей заключается в продувании комнатного воздуха сквозь предметы с отрицательной температурой. В этом качестве обычно выступает лед или аккумуляторы холода, предназначенные для специальных сумок, применяющихся для летней перевозки продуктов.
Источники холода помещают внутрь закрытого ящика, а в его стенку встраивают осевой вентилятор. С другой стороны делается отверстие для выхода охлажденного потока. Чего только не используют для изготовления корпуса:
Примечание. Подача воздуха обеспечивается любым малогабаритным вентилятором, например, кулером от компьютера.
Этот мини-кондиционер также годится для охлаждения салона автомобиля, нужно только правильно подключить воздушный нагнетатель к бортовой электросети и заранее запастись нужным количеством льда.
Преимущества и недостатки конструкции
Примечательно, что подобные устройства действительно гонят в помещение холодный воздушный поток. Вдобавок простые кондиционеры реально делаются из подручных материалов, чья цена стремится к нулю. Максимум, на что придется потратиться – это осевой вентилятор, если он не найдется в домашнем хозяйстве.
Установка и подключение аппарата в машине
К сожалению, недостатки перечеркивают все достоинства охладителя:
Совет. Переувлажнения можно избежать, если вместо льда применять аккумуляторы холода, которые не тают и не превращаются в воду. А для контроля и поддержания оптимального уровня влаги существуют другие бытовые приборы.
Вывод. Вышеописанные кондиционеры, изготовленные своими руками, можно признать работоспособными. Они могут вас выручить в безвыходном положении, но эксплуатация охладителя – дело довольно хлопотное.
Разновидности аккумуляторов холода
На сколько хватит льда в камере
Чтобы ответить на этот вопрос, посчитаем, какое количество холода выделит 1 кг льда при нагреве от температуры заморозки —6 °С до +20 °С. Для этого воспользуемся формулой расчета теплоты в зависимости от теплоемкости.
Нужно выполнить 4 действия:
Примечание. Результаты расчетов холода в физике тоже получаются со знаком «минус», это закономерно.
Даже если вы заморозите лед до температуры минус 15 °С, то вряд ли получите больше 150 Вт холода с 1 кг. Это значит, что для интенсивного охлаждения комнатки 3 х 3 м при жаре свыше 30 градусов придется добавлять в самодельный кондиционер по 1 кг льда каждые 20—30 минут и столько же замораживать. На практике расход выйдет меньшим, если вы удовлетворитесь сносной температурой воздуха – 25—28 °С.
Как собрать охладитель воздуха
Мини-кондиционер для дома или автомобиля изготавливается так:
Совет. С точки зрения эксплуатации лучше применить ящик со съемной крышкой, поскольку в него удобнее загружать лед или холодоаккумуляторы.
Остается поставить и подключить импровизированный автокондиционер. Провода от кулера можно подвести к разъему прикуривателя, в цепи которого стоит мощный предохранитель. Процесс изготовления и подключения подробно показан на видео:
Водяная охлаждающая установка
Идея проста и одновременно эффективна: через теплообменник с вентилятором, расположенный внутри помещения, прокачивается холодная вода. Поскольку ее температура лежит в пределах 5—10 °С, то воздушный поток охлаждается и в комнате становится прохладнее. Источником воды служит колодец либо скважина, а теплообменником выступает радиатор от машины или старого кондиционера.
Важное замечание. В отличие от других самодельных агрегатов, водяная установка действует по принципу калорифера и может не только охлаждать воздух в доме, но и нагревать его. Все зависит от температуры воды, подаваемой внутрь радиатора.
Проточная система охлаждения состоит из 3 элементов:
Изготовление водяного кондиционера
Порядок сборки охладителя следующий:
Чтобы сделать водяной кондиционер и успешно его запустить, нужно решить 2 задачи: куда девать воду и как регулировать скорость ее подачи, ведь производительность насоса обычно превышает потребность. Проблему сброса воды предлагаем решить такими способами:
Для справки. Культурные растения не рекомендуется поливать холодной водой. Поэтому вы убьете двух зайцев, если колодезную воду сначала нагреете в радиаторе – охладителе воздуха.
Чтобы снизить производительность насоса, нужно управлять оборотами двигателя, что невозможно без частотного преобразователя (иначе – инвертора), что влетит вам в копеечку. Всякие автотрансформаторы и другие придумки не годятся – так вы просто «положите» электромотор насосного агрегата. Без покупки дорогого оборудования вопрос решается так:
Плюсы и минусы проточной системы
Коротко о позитивных моментах:
Часть негативных моментов и способов их устранения мы уже перечислили – трудности с регулированием подачи и проблема сброса воды. Есть и другой недостаток: систему нереально использовать в квартире (нет источника холодной воды) либо в автомобиле по понятным причинам.
Для справки. Простейший вариант охладителя все же можно приспособить в квартире. Он представляет собой бытовой вентилятор, на чьей решетке закреплен змеевик из медной трубки, по которому течет вода. Вопрос лишь в том, где взять настолько холодную воду и сколько платить за нее по счетчику, если брать из водопроводного крана.
Вывод. Самодельный кондиционер – калорифер на воде – конструкция вполне жизнеспособная. При желании можно смастерить приличный охладитель для частного дома при условии, что на участке есть скважина с грунтовыми водами приемлемой температуры.
Можно ли сделать кондиционер из старого холодильника
Абсолютно утопическая идея. Все материалы, опубликованные в русскоязычном интернете, описывают один и тот же видеоролик, где человек пытается из двух холодильников соорудить морозильную камеру для грибов. Причем результат этого действа неизвестен, потому что видеоматериал неполный. Давайте представим, как это должно выглядеть:
Давайте отбросим все технические тонкости (не такой режим работы, другая марка фреона и так далее) и представим, что вам удалось собрать эту схему. Максимальная холодильная мощность подобных агрегатов составляет не более 400 Вт или 0.4 кВт. Грубый расчет показывает, что этого хватит для комнаты площадью 4 м². Это в теории, а на практике выйдет еще меньше.
Вывод. Если вы относитесь к благородному племени энтузиастов и экспериментаторов, то можете попытаться сделать из холодильника кондиционер. Но труда вы затратите гораздо больше, чем получите холода.
Охлаждение с помощью элементов Пельтье
Применение этих деталей для сборки самодельного кондиционера – вопрос спорный. Все дело в энергопотреблении элементов Пельтье (иначе – термоэлектрические преобразователи), несопоставимого с количеством вырабатываемого холода. Внешне они выглядят как пластины с 2 проводами, при подключении электричества одна поверхность элемента выделяет тепло, а вторая — холод.
Как поступают домашние умельцы и автолюбители – энтузиасты, стремящиеся к комфорту:
Примечание. Для лучшей теплопередачи элемент перед установкой на радиатор покрывают термопастой («горячую» грань).
Элементы Пельтье реально охлаждают воздушный поток, но при этом просто пожирают электричество. Ведь половина энергии расходуется впустую, поскольку преобразуется в тепло и рассеивается в атмосфере. То есть, на каждый затраченный Вт электроэнергии вы получите не больше 0.5 Вт холода, в то время как у сплит-системы это соотношение совсем другое – 1 : 3. Как это работает на практике, вы можете увидеть в очередном видео:
Заключение
Далеко не все идеи при воплощении в жизнь дают положительный результат. Сделав из подручных материалов кондиционер для дома или автомобиля, вы вряд ли добьетесь эффективности, сравнимой со сплитами. С другой стороны, некоторые конструкции вполне работоспособны, хотя и не слишком удобны в эксплуатации. Они пригодятся вам как временное решение проблемы, пока нет возможности приобрести и поставить обычный кондиционер.