Кондиционер с элементами пельтье своими руками

Как сделать кондиционер своими руками из элементов Пельтье?

Принцип работы, достоинства и недостатки

Принцип работы элемента Пельтье основан на физических процессах, происходящих при протекании тока через контакт двух токопроводящих материалов (полупроводников). При протекании тока в прямом направлении происходит охлаждение места контакта, при протекании в обратном – нагревание.

К несомненным преимуществам элементов Пельтье можно отнести простоту конструкции, отсутствие механических движущихся частей и связанного с этим рабочего шума, а также газов и жидкостей, необходимых для работы. Но за это приходится платить низким уровнем КПД, по сравнению с охладителями на фреоне, и увеличением уровня потребляемой мощности. Для повышения КПД требуется использовать материал, обладающий взаимоисключающими свойствами – хорошей токопроводностью, но низкой теплопроводностью, что также является проблемой.

Кроме того, приемлемая эффективность элементов Пельтье возможна только при относительно невысокой температуре окружающей среды (до +30°C), после чего возможности охлаждения резко снижаются, а при +40°C – практически исчезают. С другой стороны, без кондиционеров Пельтье невозможно обойтись там, где нельзя использовать традиционные способы охлаждения.

Установка кондиционера

• Устанавливается кондиционер в любое окно. Для этого из фигурного алюминиевого профиля делается такая скоба.
• Которая будет четко опираться в створки и не давать всей конструкции выпасть.
• Чтобы закрыть щель не до закрытого окна, вырезается полоска из поликарбоната или другого пластика по ширине кондиционера. И вставляется в паз окна.
• Равой прижимаем всю конструкцию.

У меня, как видите, раздвижное окно, вам же придется придумать свою конструкцию крепления. Главное чтобы одна сторона прибора была на улице, а другая дома. И не было сквозняка через щели.

Сферы использования элементов Пельтье

Сфера их использования достаточно широка и обусловлена особенностями их конструкции:

• кулеры для процессоров, графических карт, чипсетов и других элементов ПК;
• охладители для специальных цифровых фотокамер, работающих с длительной выдержкой (например, при фотографировании космических объектов);
• охладители и стабилизаторы температуры излучателей диодных лазеров;
• вторые и третьи ступени компрессорных охладителей для достижения особо низких температур (до -80–120°C) и т. п.

Термоэлектрический модуль

Элементы Пельтье применение нашли в устройстве, состоящем из множества полупроводников p и n типов. В отличие от транзисторов и диодов, переходные области находятся на границе металла с полупроводником. В модуле Пельтье элементы в большом количестве располагаются между керамическими пластинами, что позволяет сделать устройство мощней.

Каждый элемент содержит 4 перехода на контакте полупроводник-металл. Когда электрическая цепь замкнута, электроны перемещаются от минуса батареи питания к плюсу, проходя через все переходы.

На первом переходе термоэлектрического модуля (ТЭМ) между медной шиной и р-полупроводником в последнем выделяется тепло, так как поток зарядов попадает в область с меньшей энергией.

На другом контакте в полупроводнике поглощается энергия, поскольку электроны «высасываются» электрическим полем, совпадающим с направлением их движения. Там происходит процесс охлаждения.

На третьем контакте энергия электронов поглощается, поскольку полупроводник типа n имеет энергию больше, чем металл.

На четвертом переходе выделяется тепло, так как электроны снова тормозятся электрическим полем.

Таким образом, на одной стороне выделяется тепло, а другая — охлаждается. На одном элементе это явление будет незаметно, но модуль Пельтье, элементы которого располагаются между двумя керамическими пластинами, создает значительный температурный перепад.

Модуль можно применять как генератор электроэнергии, если поддерживать разную температуру пластин. При этом каждый термоэлектрический элемент Пельтье последовательно подключается к соседнему через медные перемычки, и токи их суммируются.

Простейшая конструкция из пластиковых бутылок

В домашних условиях соорудить подобие кондиционера своими руками можно, используя для этого лед или воду. Существует большое количество самых разнообразных конструкций таких устройств, прототипом которых можно считать, например, влажную простыню, которой завешивают открытое окно или проем открытой уличной двери, либо обвернутую мокрым махровым полотенцем емкость с водой или льдом, устанавливаемую на подоконник у открытого окна. В этих случаях вода, испаряясь, охлаждает ткань, проходя через которую за счет тривиального сквозняка поток воздуха приносит в помещение ожидаемую прохладу.

Аналогичный эффект можно получить, соорудив нехитрую конструкцию из листа фанеры и горлышек, вырезанных из широко распространенных пластиковых бутылок. Для этого необходимо:

• взять лист фанеры, размер которого соответствует проему, где он будет установлен;
• отрезать от каждой бутылки горлышко таким образом, чтобы получить некоторое подобие воронки размером не более 1/3 длины бутылки;
• насверлить в фанерном листе большое количество отверстий, диаметр которых должен соответствовать размеру горлышка воронки, но при этом необходимо учитывать, что части бутылок должны быть установлены достаточно плотно, однако с небольшим зазором;

• установить полученные пластиковые воронки в отверстия, закрепив их с обратной стороны фанерного листа пластмассовыми резьбовыми кольцами, которые получаются, если от крышек, закрывающих бутылки, аккуратно отрезать верхнюю часть;
• собранное таким образом устройство поместить в проем окна, причем широкая часть воронок должна быть направлена в сторону улицы.

На заметку! Теплый воздух с улицы, проходя сквозь узкое горлышко бутылки, будет охлаждаться за счет сквозняка.

Однако любители самоделок могут из подручных материалов соорудить и более эффективные конструкции, используя для этого бытовые вентиляторы, сумки-холодильники, подержанные автомобильные радиаторы и даже комплектующие из старых холодильников.

Электрогенераторы из модулей Пельтье

Элемент Пельтье, принцип работы которого обратим, применяется для создания миниэлектростанций в условиях отсутствия источников электроэнергии. Для сборки ТЭГ нужны элементы:

1. Модуль Пельтье, способный выдержать температуру от 300 °C. Распространены модели ТЕС-12712 с размерами сторон квадратных пластин 40, 50 и 60 мм. Если выбрать изделие максимального размера, достаточно одного элемента для подзарядки мобильного телефона. Максимальный ток показывают две последние цифры маркировки — 12 а.
2. Повышающий преобразователь. Генератор может не обеспечить нужное напряжение, и его следует увеличить. Чтобы заряжать гаджеты, следует подобрать устройство с разъемом USB.
3. Нагреватель и охладитель. Для походных условий или дачи подходит источник огневого подогрева: самодельная печка, лампа, свеча, костер. Современным решением является каталитический нагреватель, что позволяет производить подзарядку мобильника на ходу. Для охлаждения можно использовать воздух или воду.
4. Конструкция. Самодельный элемент Пельтье состоит из емкости, в которой разводится огонь, а снаружи на термопасту крепится модуль. Через провода он подключается к преобразователю напряжения. Здесь важно не перегреть устройство. Для этого на холодную сторону модуля приклеивается радиатор.

Кондиционер пельтье своими руками

В данном случае, для изделия могут применяться только проводники типа «ПР12» (рисунок 4).

Кондиционер пельтье своими руками собирается только на них, так как они выдерживают аномальные температуры и выдают напряжение до 23В:

1. Применяется в основном для охлаждения компьютерных видеокарт.
2. Его сопротивление колеблется в пределах 3 Ом.
3. Температурный перепад равен 10 градусам, а КПД — 65%.
4. Для него требуется 14 медных проводничков.
5. Для подключения задействуется немодульный переходник.
6. Устройство монтируется рядом с встроенным кулером на видеокарте.
7. Конструкция крепится металлическими уголками и обычными гайками.

Рисунок 4. Элемент используется и для создания портативных кондиционеров
Если во время работы кондиционера замечаются сильные посторонние шумы, другие нехарактерные звуки — он проверяется на работоспособность мультиметром.

Недостатки моделей Пельтье

Казалось бы, такое простое и эффективной устройство лишено недостатков, однако они имеются. В первую очередь специалисты сразу отметили малую пробивную способность модуля. Это говорит о том, что у человека возникнут определенные проблемы, если он захочет охладить прибор, который работает от сети с напряжением 400 В. В данном случае частично поможет решить эту проблему специальная диэлектрическая паста. Однако пробой тока все равно будет высоким и обмотка элемента Пельтье может не выдержать.

Дополнительно указанные модели не советуют применять для точной электроники. Поскольку в конструкции элемента имеются металлические пластины, то чувствительность транзисторов может нарушаться. Последним недостатком элемента Пельтье можно назвать малый коэффициент полезного действия. Достигнуть значительной разности температур указанные устройства не способны.

Простые конструкции с использованием вентилятора

Ниже будут представлены наиболее просто исполняемые варианты самодельных «кондиционеров» — устройств, предназначенных для снижения температуры в определенном помещении.

Из вентилятора и пластиковых бутылок

Самый простой имитатор кондиционера можно изготовить, просто подвесив на решетку бытового вентилятора ряд пластиковых бутылок, наполненных холодной водой. Недостатком данной конструкции является необходимость регулярной замены воды в бутылках на более охлажденную.

Из вентилятора с бутылками и картона

Вышеописанного недостатка можно избежать, если соорудить более сложную конструкцию, для изготовления которой кроме бытового вентилятора и бутылок (пластиковых) понадобятся:

• лист картона или тонкого пластика;
• пластиковые стяжки;
• силиконовый термоклей;
• нож.

Сборку данного охладителя воздуха нужно проводить в следующем порядке. Сначала все бутылки обрезают, получая таким образом некое подобие воронки. Ее размер вместе с горлышком не должен превышать 1/3 длины бутылки. Затем при помощи острого ножа из картона (пластика) вырезают круг, чтобы его диаметр соответствовал размеру защитной решетки вентилятора. Далее на полученном основании устанавливают воронки горлышком вверх, а затем каждую из них обводят карандашом. По полученной разметке аккуратно вырезают окна. В результате должна получиться круглая панель с отверстиями, диаметр которых соответствует бутылкам (воронкам). После этого в отверстия вклеивают воронки горлышком вверх.

Совет! Для нанесения термоклея лучше использовать специальный пистолет.

На следующем этапе после высыхания конструкции между бутылками делают по 2 небольших отверстия и заводят в них пластиковые стяжки, с помощью которых полученное устройство крепят к защитной решетке вентилятора таким образом, чтобы горлышки воронок были направлены наружу. В процессе работы такой «кондиционер» способен понизить температуру воздуха в рабочей зоне примерно на 5°С.

Из вентилятора и бутылей со льдом

Существуют и более сложные конструкции, в которых кроме бытового вентилятора используются различные емкости, заполненные льдом или аккумуляторами холода. Принцип их действия основан на прохождении комнатного воздуха сквозь предметы с отрицательной температурой. В основу таких устройств положен закрытый ящик, в одну из стенок которого встраивается осевой вентилятор, а через другую осуществляется выход охлажденного потока воздуха. При этом в качестве корпуса для данного «кондиционера» можно использовать:

• 5-ти литровые пластиковые бутылки;
• картонные коробки;
• пластмассовые ящики с крышкой;
• пластиковые канистры;
• автомобильные сумки-холодильники и пр.

Нагнетание воздуха в таких конструкциях обеспечивается любым бытовым вентилятором.

Совет! Если необходимо охладить воздух в салоне машины, то в качестве нагнетателя воздуха можно использовать и компьютерный кулер. В этом случае устройство подключают к гнезду прикуривателя.

Как изготовить и подключить такой мини-кондиционер, показано на видео:

Кондиционер из старого автомобильного радиатора

Чтобы собрать устройство, отдаленно напоминающее кондиционер, любителю самоделок понадобятся:

• исправный автомобильный радиатор;
• мощный бытовой вентилятор, желательно с большой крыльчаткой и пультом дистанционного управления;
• переходники, шланги и элементы крепежа, позволяющие подсоединить радиатор к имеющейся системе водоснабжения и канализации.

Кроме того, умельцу понадобится самостоятельно изготовить из подручных материалов (металл, пластик, дерево) поддон для сбора конденсата, образующегося на ребрах радиатора, и корпус, в котором будут установлены все узлы этого кондиционера.

Совет! Для корпуса кондиционера вполне подойдет остов от старого телевизора, размеры которого соответствуют габаритам автомобильного радиатора.

Подготовив все необходимое, можно приступить к сборке устройства. Ее осуществляют в следующем порядке.

1. В корпус последовательно устанавливают и надежно крепят поддон и автомобильный радиатор.
2. Позади автомобильного радиатора ставят вентилятор. Если вентилятор большой, то можно использовать только электромотор с крыльчаткой, но в этом случае необходимо хорошо обдумать способ его крепления.
3. Надежно закрепив в корпусе все составные части, устанавливают собранную конструкцию на заранее выбранное для нее место в помещении.
4. Одним из подготовленных шлангов подсоединяют верхний патрубок автомобильного радиатора к крану подачи холодной воды.
5. Шланг от нижнего патрубка автомобильного радиатора подводят к канализации или к емкости, куда будет осуществляться слив воды. Туда-же подводят шланг, с помощью которого будет осуществляться отвод конденсата, скопившегося в поддоне.

Все — самодельный водяной кондиционер готов к работе. Пользователь может включить в сеть электропитания вентилятор, открыть кран подачи холодной воды и наслаждаться предвкушаемой ранее прохладой.

Совет! Возможность управления вентилятором на расстоянии при помощи ПДУ значительно повысит комфортность пользования самодельным кондиционером.

Модель для холодильника 15 В

Делается холодильник Пельтье своими руками с малой пропускной способностью. Крепятся модули в основном возле радиаторов. Для того чтобы надежно их закрепить, специалисты используют уголки. К фильтру элемент не должен прислоняться, и это следует учитывать.

Чтобы доделать термоэлектрический модуль Пельтье своими руками, нижнюю пластину в основном выбирают из нержавеющей стали. Проводники, как правило, применяются с маркировкой «ПР20». Нагрузку они максимум способны выдерживать на уровне 3 А. Максимальное отклонение температуры способно достигать 10 градусов. В этом случае коэффициент полезного действия может составлять 75 %.

Источник