Peltier-elementen

Uit Technotheek
Versie door Jet (Overleg | bijdragen) op 30 okt 2012 om 16:49
(wijz) ← Oudere versie | Huidige versie (wijz) | Nieuwere versie → (wijz)
Ga naar: navigatie, zoeken
Peltier-elementen
250px
Eigenschappen
Categorie: Componenten
Originele auteur: Sjoerd van Sark en Dennis van Straalen
Jaar: 2009
Wikipedia link: Peltier-element

Inhoud

Inleiding

Het peltier-element is een elektrisch component waarmee warmte verplaatst kan worden. Dit wordt daarom ook wel warmtepomp genoemd. Het peltier-element is gebaseerd op het peltier-effect, dat is ontdekt voor Jean Peltier. Hij ontdekte dat wanneer er een elektrische stroom loopt door een grensvlak tussen 2 metalen, er een warmte transport plaatsvindt.

Peltier-effect

Beschrijving en eigenschappen

Het peltier-element is een toepassing van het peltier-effect. Wanneer er stroom vloeit tussen 2 metalen treed er een warmte effect op. Wanneer we de situatie zoals hiernaast is weergegeven nemen. Zien we dat er een stroom loopt via B naar A, en weer terug naar B. Hierbij wordt op de peltierovergang bij T2 warmte uit de omgeving opgenomen terwijl deze bij T1 weer wordt afgegeven.Er wordt dus energie, en dus warmte getransporteerd van T2 naar T1. Hierdoor zal het bij T2 koud worden, terwijl het bij T1 warm wordt. Er wordt dus warmte gepompt door het Peltier-element. We hebben dus nu een warmtepomp zonder bewegende onderdelen of vloeistoffen. Het heeft daardoor ook zo goed als geen onderhoud en is in principe trillingsvrij. Een aantal belangrijke eigenschappen:

  • Bij consument goederen heeft het element een ΔTmax van ongeveer 20˚C
  • Bij hogere kwaliteit elementen heb je een ΔTmax van ongeveer 75˚C
  • Belangrijkste eigenschappen zijn:
    • Qmax : Maximale warmteverplaatsing (Joule) bij ΔT = 0˚C en Vmax
    • ΔTmax : Maximale verschil in T tussen T1 en T2 bij warmtebelasting koude kant = 0 W, dus bij een vacuum, en omgevingstemperatuur = 25˚C
    • Vmax : Maximale spanning
    • Imax : Maximale stroom
  • ΔT ~ Win
  • Qmax = maximale warmte(energie) verplaatsing, niet het verbruik, immers P=I · U
  • Qmax bij Imax en Vmax
  • Zeer efficient bij praktisch 0V
  • Compromis tussen Q en V meest ideaal bij 80% van Vmax
  • Dichter bij Vmax : eigen warmteafvoer verwarmt T2 , T1 wordt dus ook warmer
    • Interne warmteproductie is kwadratisch verband, warmtetransportcapaciteit is lineair
  • Bij lagere warmtebelasting ook lagere stroom nodig:
    • Seebeck effect: bij een temperatuurverschil wekt een peltier-element een stroom op
    • Peltier-Seebeck effect: Thermo-elektrisch effect

Toepassingen

  • Peltier elementen worden vaak gebruikt op plaatsen die op een lokaal punt gekoeld moeten worden. Dit zie je bijvoorbeeld terug bij procesoren van computers.
  • Door de eenvoud van het peltier-element wordt deze vaak toegepast in bijvoorbeeld koelboxen.
  • Hij wordt ook toegepast bij digitale astronomie camera’s. Doordat deze een erg lange sluitertijd heeft, is ruis een belangrijk element hierbij. Deze wordt minder bij lagere temperaturen. Daarom worden hier goede peltier-elementen gebruikt.

Voordelen

Het peltier-element bevat geen bewegende delen. Mede hierdoor ondervindt deze geen slijtage. Het element is hierdoor erg betrouwbaar, het maakt geen geluid, en het kan niet lekken, omdat het geen vloeistoffen bevat. Ook heeft het element een eenvoudige constructie.

Nadelen

De grootste nadelen zijn het extreem lage rendement en het beperkte koelvermogen in goedkopere toepassingen. Door dit lage rendement is er altijd warmteafvoer nodig om de warmte die geproduceerd wordt af te voeren (ventilator, waterkoeling).

Milieuaspecten

  • Een peltier-element is een milieuvriendelijke manier om te koelen. Dit omdat het geen afvalproducten produceerd of kan lekken. Anderzijds gebruikt het door het lage rendement wel veel energie.
  • Doordat het peltier-element in elektrische apparaten gebouwd is, zal het, wanneer het apparaat kapot is, ook bij het grof vuil belanden. Omdat het gewoonweg niet rendabel is, zal het peltier-element over het algemeen niet hergebruikt worden.

Leveranciers en kenniscentra

Leveranciers

Fabrikanten

Persoonlijke instellingen
Naamruimten
Varianten
Handelingen
Navigatie
Hulpmiddelen