Термоэлектрический кондиционер для автомобиля
Кондиционер для автомобиля на Пельтье
У автора канала «Cars and Upgrade» в машине нет кондиционера. Поэтому он решил сделать для своего авто на основе 3 элементов пельтье кондиционер, или охладитель с вентилятором. О принципах работы Пельтье и о том, где его дешево продают, читайте тут. Чтобы хотя бы прохладный воздух создать в салоне. Он не испытывал больших надежд на успешный результат своего проекта, но решил провести хотя бы экспериментальную проверку идеи. Использовал радиатор от водяного охлаждения компьютеры. Изготовил металлический контейнер для воды.
Элементы пельтье по 6 ампер каждый. Кулеры и радиаторы. Насос качает воду, перегоняет по кругу, охлаждает радиатор. Он должен был стоять в салоне, где фильтр для воздуха. Казалось бы, должно всё было бы работать. Термоэлементы пельтье не справляются. Есть некоторые охлаждение воды, на 10-15 градусов. Воздух охлаждается не так заметно. А для небольшого помещения внутри дома это неплохо, но в машине не будет чувствоваться эффект прохлады. Блок питания на 30 ампер. Он уже нагрелся. 6 ампер берёт один элемент пельтье. Умножить на 3 будет 18 ампер. Плюс кулера. Так что нагрузка на генератор будет очень большая. Это неэффективно.
Эксперимент проводится дома. Если температура в помещении 28 градусов, воздух выдувается из кондиционера не меньше 15 градусов. Дует прохладный воздух, но всё равно это недостаточно. Если всю конструкцию установить под капот автомобиля, поскольку происходит нагрев, всё равно, мощности для обеспечения комфорта в салоне автомобиля недостаточно.
Автор видео уже просмотрела некоторые ролики и послушал комментарии мастеров, которые уже изготавливали кондиционеры для своих машин. Некоторые из них говорят, что у них ничего не получилось. Другие утверждают, что кондиционер на элементах пельтье нормально работает в машине. Но опыт показывает, что даже 4 элемента пельтье не дают нужный режим. Мало мощности и слишком большой расход. Мастер предполагает, что есть установить 10-12 элементов, используя данную систему, может быть какой-то эффект охлаждения автомобиля. Ну возможно, придется менять конструкцию, меняя генератор или другие части. Это связано с большим расходом электроэнергии на их функционирования. Мастер предполагает, что дешевле и эффективнее будет поставить нормальный машинный кондиционер.
Далее смотрите ролик про устройство, работающее на двух Пельтье.
Еще одна установка для охлаждения, которую автор назвал прототипом кондиционера на 2 элементах пельтье. Видео снято на канале Hurrygun Tank. Технические характеристики, которые необходимо учитывать при изготовлении таких устройств. Один элемент пельтье потребляет 5 ампер. Напряжение питания 12 вольт. Соответственно, два элемента будут забирать 10 ампер. При этом разница температур, которые можно получить в салоне автомобиля составляет 4 градуса цельсия. Так показал опыт автора видеоролика. Можно сделать вывод, что нецелесообразно использоватьтермоэлементы пельтье для создания портативных кондиционеров для авто.
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!
Эксперимент «Давно забытое» или элемент Пельтье (TEC) и двухсекционный кулер
Если вы не знакомы с этим элементом, то крайне рекомендую ознакомиться поближе. Если в двух словах, это термоэлектрический модуль. На вид квадратный, плоски, с двумя выходящими проводами. При подаче напряжения на которые, одна сторона модуля начинает нагреваться, а вторая охлаждаться, причем прямо пропорционально. На этом принципе и основано устройство охладителя, о котором пойдет речь ниже.
Понадобится
Это из основного, остальные детали и инструмент смотрите по тексту.
Обещания производителей и реальность
Что касается портативных кондиционеров испарительного типа, то производители в один голос утверждают, что температура воздуха в помещении за час может опуститься на 4-6°С, а эффект от их изделий можно сравнить в дуновением бриза. На практике, за два часа температура не опустилась, но если сидеть в зоне действия воздушного потока, то создается достаточно приятное впечатление, которое, в общем-то, никак не связано с охлаждением.
Портативный кондиционер для автомобиля также не может эффективно охладить салон авто и вот почему: в замкнутом пространстве салона автомобиля, тепло, полученное хладагентом, некуда отводить. При такой работе, прибор будет с одной стороны охлаждать воздух, а с другой стороны его нагревать, сводя эффективность к нулю. Для решения этой проблемы, тепло из салона автомобиля необходимо отводить, сооружая воздуховод. Тогда о какой портативности идет речь?
Ручной портативный USB кондиционер лучше рассматривать как гаджет, эффективность которого меньше небольшого вентилятора. Хотя, как уже говорилось раньше, создание такого прибора может дать толчок к созданию серьезного и эффективного устройства. Но это в будущем, в далеком будущем.
Есть еще один тип портативного кондиционера, которого мы не касались в своем повествовании. Это реально существующее устройство, эффективность которого пропорциональна размерам. В конструкции прибора нет ни хладагента, ни испаряющейся воды. В качестве охлаждающего модуля используются термоэлектрические элементы Пельтье.
Принцип действия их таков: если подать ток на контакты разнородных материалов модуля, то происходит или выделение тепла или его поглощение, в зависимости от полярности напряжения. Не будем рассуждать о причинах происходящего, (это расписано в Википедии), лучше рассмотрим, как на основе модулей Пельтье сделать мини-кондиционер своими руками.
Изготовление кондиционера на элементах Пельтье
У нас будет довольно мощная модель, состоящая из 6 элементов размером 40х40 каждый. Под них необходимо подобрать два массивных радиатора, для обжатия элементов с обеих сторон. Я буду использовать один большой и два маленьких.
Чтобы радиаторы не проскакивали в отверстие, нужно приклеить сбоку по две полосы из алюминиевого профиля. Купить его не составит труда в строительном магазине.
Сверлим этот бутерброд насквозь: две планки на обеих сторонах вместе с ДСП.
Как вы возможно обратили внимание – трехконтактную. И все модули в ней подключены общим к нижней шине. А красными выводами 3 элемента к верхнему контакту, а три других к среднему. Такое деление сделано специально для нашего блока питания компьютера, который имеет две шины по 12 В и никак не обязательно.
Все, почти готово. Для запуска блока, в нашем случае, необходимо перемычкой закоротить выходы выключателя.
Разновидности и принципы действия портативных кондиционеров
Существует несколько типов портативных кондиционеров, которые отличаются как по конструкции, так и по принципу действия.
Переносное устройство конденсационного типа
Тут все просто: такой кондиционер представляет собой обычный моноблок с испарительным и конденсационным теплообменником, компрессором и вентилятором. В качестве хладагента используется фреон. Как правило, портативная климатическая техника этого типа выпускается напольного исполнения. Основным достоинством таких установок является отсутствие сложных монтажных работ. К недостаткам можно отнести: высокий уровень шума и требовательность к отводу горячего воздуха.
Портативный кондиционер испарительного типа
Конструктивно, это устройство состоит из корпуса, в который установлены: теплообменный блок из капиллярно-пористого материала со сквозными каналами для свободного движения воздуха; нагревательные элементы; вентилятор создания воздушного потока; ёмкость для сбора воды.
Принцип работы этого устройства достаточно прост. В теплообменный блок поступает вода, которая проходит по порам расположенного внутри материала. По сквозным каналам, расположенным по всему объему теплообменного блока подается воздух, который приводит к испарению воды. Вода, отбирает тепло у воздуха и отдает ему холод, который сопутствует процессу испарения. Для увеличения скорости испарения воды, в конструкции такого прибора предусмотрен вентилятор.
В итоге: воздух, исходящий из устройства имеет более низкую температуру, чем поступающий в устройство. Кроме охлаждения, воздушные массы, очищаются от пыли и увлажняются. Отличительной чертой таких кондиционеров является отсутствие какого-либо трубопровода и возможность работы в режиме тепловентилятора в зимнее время года. Используя такое простое и автономное устройство, вы получаете персональный портативный кондиционер за сравнительно небольшие деньги.
Портативный кондиционер от АКБ
На самом деле придумано это устройство для охлаждения автомобилей, благодаря чему напряжение питания его 12В, хотя работать этот небольшой прибор может от любой 12 вольтовой аккумуляторной батареи. Автомобильный мини-кондиционер, заключен в небольшой пластиковый корпус и не требует сложной установки. По заявлениям производителей принцип работы такого устройства схож с работой обычной сплит-системы: Хладагент циркулирует в системе и испаряется при нагреве, что делает возможным теплообмен.
Ручной микрокондиционер c питанием от USB интерфейса
Это устройство сложно назвать представителем климатической техники, хотя и оно имеет право на жизнь. Принцип действия его схож с работой испарительного кондиционера: губка в устройстве играет роль теплообменного блока. Под воздействием струи воздуха влага с губки испаряется, что приводит к снижению температуры воздушного потока. Питание этому устройству необходимо исключительно для вращения встроенного вентилятора.
Установка кондиционера
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.
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:
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.
Результат работы
Кондиционер довольно мощный, все таки применено 6 модулей Пельтье. Вся электрическая мощность составила 360 Вт, что не мало. Хотя сравнивать его с тепловым насосом не приходится из-за очень низкого КПД. Но даже такой модели хватит чтобы охладить небольшую комнату.
Вот результат при первом запуске: начальная температура в помещении 24 градуса Цельсия.
Примерно через час работы температура упала до 20 градусов, что является, на мой взгляд, отличным результатом!
ОБОРУДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ РАЗРАБОТКИ
Элемент Пельтье это термоэлектрический преобразователь, который создает разность температур на своих поверхностях при протекании электрического тока. Принцип действия основан на эффекте Пельтье – возникновении разности температур в месте контакта проводников под действием электрического тока.
Устройство и принцип действия элемента Пельтье.
Думаю, что только знатоки физики могут понять, как на самом деле работает элемент Пельтье. Для практиков главное, что существует минимальная единица модуля – термопара, представляющая из себя два соединенных проводника p и n типа.
При пропускании через термопару тока, происходит поглощение тепла на контакте n-p и выделение тепла на p-n контакте. В результате, участок полупроводника, примыкающий к n-p переходу, будет охлаждаться, а противоположный участок – нагреваться. Если поменять полярность тока, то на оборот, n-p участок будет нагреваться, а противоположный – охлаждаться.
Существует и обратный эффект. При нагревании одной из сторон термопары, вырабатывается электрический ток.
Для практического применения энергии поглощения тепла одной термопары недостаточно. В термоэлектрическом модуле используется много термопар. Электрически их соединяют последовательно. А конструктивно – так, что охлаждающие и нагревающие переходы расположены на разных сторонах модуля.
Термопары установлены между двух керамических пластин. Соединяются они медными шинами. Количество термопар может доходить до нескольких сотен. От их количества зависит мощность модуля.
Разность температур между горячей и холодной стороной модуля Пельтье может достигать 70 °C.
Надо понимать, что термоэлектрический модуль Пельтье снижает температуру одной стороны, относительно другой. Т.е. чтобы холодная сторона имела низкую температуру, необходимо отводить тепло от горячей поверхности, снижая ее температуру.
Для увеличения перепада температур, возможно последовательное (каскадное) соединение модулей.
Применение.
Термоэлектрические модули Пельтье применяются:
Я, используя элемент Пельтье, сделал холодильник для вина.
Достоинства и недостатки модулей Пельтье.
Как-то неправильно сравнивать элементы Пельтье с компрессорными охлаждающими установками. Совсем разные устройства – большая механическая система с компрессором, газом, жидкостью и маленький полупроводниковый компонент. А больше сравнивать не с чем. Поэтому достоинства и недостатки модулей Пельтье весьма условное понятие. Есть области, в которых они не заменимы, а в других случаях их применение совершенно нецелесообразно.
К достоинству элементов Пельтье можно отнести:
Параметры элементов Пельтье.
Эксплуатационные требования к элементам Пельтье.
Модули Пельтье – капризные устройства. Их применение сопряжено с рядом требований, не выполнение которых приводит: к деградации модуля или выходу из строя, снижению эффективности системы.
Мною был разработан контроллер элемента Пельтье для холодильника, удовлетворяющим всем этим требованиям. Он:
Термоэлектрический модуль Пельтье TEC1-12706.
Это самый распространенный тип элемента Пельтье. Используется во многих бытовых приборах. Не дорогой, с неплохими параметрами. Хороший вариант для изготовления маломощных холодильников, охладителей воды и т.п.
Характеристики модуля TEC1-12706 привожу в переводе на русский из документации TEC1-12706.pdf компании производителя – HB Corporation.
Технические параметры TEC1-12706.
| Обозначение | Параметр | Значение, при температуре горячей стороны | |
| 25 °C | 50 °C | ||
| Qmax | Холодопроизводительность | 50 Вт | 57 Вт |
| Delta Tmax | Разность температур | 66 °C | 75 °C |
| Imax | Максимальный ток | 6.4 А | 6.4 А |
| Umax | Максимальное напряжение | 14.4 В | 16.4 В |
| Resistance | Сопротивление | 1.98 Ом | 2.3 Ом |
Графические характеристики.
Габаритный чертеж модуля TEC1-12706.
Рекомендации по эксплуатации.
Пример разработки на элементе Пельтье — холодильник для вина.
Автор публикации
Эдуард
Комментарии: 1586Публикации: 161Регистрация: 13-12-2015
Кондиционер с эффектом Пельтье
Термоэлектрические кондиционеры для серверных шкафов SNR-ACC-200-TEC и SNR-ACC-300-TEC можно отнести к самым интересным новинкам, появившимся в каталоге «НАГ» в 2017 году. Среди их преимуществ компактность и экономичность, и что очень важно – отсутствие хладагента в системе.
Дело в том, что принцип действия этих кондиционеров основан на эффекте Пельтье.
При протекании тока через контакты двух связанных между собой полупроводниковых материалов с разным уровнем проводимости, электронам необходимо приобрести энергию, чтобы перейти в более высокоэнергетическую зону проводимости другого проводника. При поглощении энергии, происходит охлаждение контактов в месте их соприкосновения. При протекании тока в обратном направлении происходит нагревание места соприкосновения полупроводников.
При превышении установленной температуры, термоэлектрический кондиционер начинает работать в режиме охлаждения. При возвращении температуры в установленные пределы, кондиционер отключается.
То есть, сконструированный по такому принципу кондиционер не нуждается в хладагенте, более надёжен, может работать как на обогрев, так и на охлаждение и просто в обслуживании.
Благодаря возможности удалённого мониторинга через порт RS485, SNR-ACC-200-TEC и SNR-ACC-300-TEC широко применяются, к примеру, при постоянном температурном регулировании батарейного блока базовой станции мобильной связи.
Максимальная мощность кондиционеров – 300 Вт.
Кондиционер в грузовике и спецтехнике
В летнее время года водители большегрузных автомобилей и спецтехники сталкиваются с серьезной проблемой.
Стоящая на улице жара делает работу максимально некомфортной. Далеко не все грузовики и техника специального назначения оборудованы системами климат-контроля. И тогда встает вопрос: следует ли устанавливать кондиционер в рабочем транспортном средстве или признать такое оборудование излишним.
Кондиционер в грузовике — необходимость или роскошь?
Автомобильный кондиционер для грузовиков давно перешел из разряда дорогостоящих игрушек в категорию оборудования, необходимого для создания нормальных условий труда. Дело не только в комфорте. Анализ аварийных ситуаций показывает, что системы климат-контроля — не роскошь, а необходимость. При повышении температуры на улице, а следовательно, и в необорудованном транспортном средстве,
При таком ухудшении самочувствия возрастает риск аварий
Есть нюансы, которые следует учитывать при использовании кондиционера в автомобиле. Медики считают, что оптимальная температура для водителя 20–22°С.
Повышение или понижение ее даже на 10°С отрицательно влияет на организм человека и на его восприятие дорожной ситуации. Правильно используя систему климат-контроля в автомобиле, водитель не только создает для себя комфортнее условия работы, но и заботится о безопасности эксплуатации транспортного средства.
Разновидности автомобильных кондиционеров
Автомобильные кондиционеры специалисты классифицируют по разным параметрам. В первую очередь, по способу управления: ручные и автоматические.
В первом случае настройка режима работы оборудования (температура, интенсивность обдува) производится вручную. Включение и выключение производится на панели управления.
Кондиционер с ручным управлением стоит дешевле, но большинство водителей предпочитают устанавливать автоматические климат-системы. Они максимально просты в эксплуатации. Вручную вводится только желаемая температура на дисплее. Поддерживается она автоматически, ориентируясь на погоду вне кабины машины. Регулирование температурных колебаний производится по датчикам, установленным в салоне.
В современных грузовиках известных производителей такое оборудование является стандартным. На транспорт с пробегом климат-системы устанавливаются в сервисах. Кроме управления, кондиционеры классифицируются по назначению и месту установки.
Накрышный
Этот вид охлаждающего оборудования устанавливается на крыше кабины грузовика. Накрышный кондиционер отличается компактными размерами, не занимает место внутри, обеспечивает комфортный микроклимат во время поездки. Большинство моделей этих устройств работает за счет двигателя, но для транспорта, который в процессе эксплуатации делает частые и длительные остановки такое оборудование не очень удобно.
Водители предпочитают использовать оборудование, работающее от электричества, что позволяет использовать его во время остановки автомобиля. Такой грузовой кондиционер высоко ценят дальнобойщики, которым часто приходится отдыхать в кабине на маршруте.
Автономный
Бюджетные модели грузовиков и многие виды спецтехники не оборудованы системами климат-контроля. Небольшой автономный кондиционер, установленный в кабине, охладит воздух до нужной температуры, поможет создать комфортные условия в поездке и во время стоянки. Мобильное устройство испарительного типа имеет небольшую мощность (до 250 Ватт) и работает от прикуривателя.
К преимуществам таких моделей следует отнести компактные размеры, мобильность, доступную цену. Из недостатков следует выделить повышение влажности в кабине, что приводит к образованию грибка и плесени.
Стояночный
Обычную систему климат-контроля нецелесообразно использовать во время остановки автомобиля. Работающее за счет двигателя оборудование увеличивает расход топлива, ускоряет износ механизмов. Стояночный кондиционер функционирует от электросети с напряжением 220В.
Область применения таких устройств — транспорт, эксплуатация которого предусматривает длительные остановки, во время которых водитель вынужден находиться в кабине. Незаменимы стояночные кондиционеры для автотуристов, которые проживают в своих домах на колесах во время путешествия.
Расположение и монтаж кондиционера
Автомобильный кондиционер — сложная система, состоящая из нескольких частей:
Также в систему входит электрооборудование, магистрали высокого и низкого давления.
Испаритель, за счет которого в кабинет создается комфортная обстановка, располагается на панели приборов. В кондиционере компрессор (любого вида) обеспечивает циркуляцию хладагента и располагается под капотом.
Конденсатор, отвечающий за охлаждение циркулирующей в системе жидкости,устанавливается там же, но ближе к радиатору. В большинстве современных автомобилей кондиционер входит в заводскую комплектацию. При покупке можно выбрать необходимые опции.
Если установка оборудования производится после покупки или на транспортном средстве старой модели, то лучше воспользоваться услугами специалистов из автосервиса. Самостоятельно выполнить работу можно, но нужно учитывать, что любая ошибка может закончиться невозможностью нормальной эксплуатации кондиционера.
Какой кондиционер необходим для КАМАЗа и как его установить
Кондиционер КАМАЗа — это холодильная машина с замкнутым циклом циркуляции. В качестве хладагента используется фреон R134а. Его преимущество — щадящее отношение к озоновому слою. Принцип действия оборудования — перемещение теплого воздуха из кабины в окружающую среду посредством испарения и конденсации хладагента. Работа компрессора осуществляется от двигателя.
В КАМАЗах используются кондиционеры трех типов — накрышного, подвесного и подкапотного (встроенного). Основные части первого (кроме испарителя) располагаются на крыше кабины. Оборудование для подвесных моделей устанавливается в салоне под вещевым ящиком. Возможен вариант размещения его за средним пассажирским сидением.
Испаритель подкапотного или встроенного кондиционера КАМАЗа монтируется на панели приборов.Остальное оборудование устанавливается под капотом. Установку на автомобиль кондиционера, не предусмотренного комплектацией, рекомендуется производить в специализированных сервисных центрах.
Кондиционеры для спецтехники
Спецтехника — вид транспортных средств, которые более всего нуждаются в установке кондиционеров. Ее эксплуатация производится в сложных условиях. Через открытые окна в кабину попадает пыль, грязь, влага, которые затрудняют дыхание водителя или оператора. Жаркая погода добавляет дискомфорта. Кондиционеры для спецтехники позволяют
Специалисты отмечают, что после монтажа систем климат-контроля у водителей наблюдается
В результате повышается качество труда и его безопасность. Для спецтехники используются кондиционеры подкапотного и накрышного типа. Вариант установки водитель выбирает по своему желанию, но монтаж оборудования рекомендуется доверять профессионалам.
Правила эксплуатации и заправка
Желаемый результат после установки кондиционера можно получить соблюдая правила эксплуатации транспортных средств и спецтехники:
Своевременные диагностика и ремонт автомобильного кондиционера продлят срок эксплуатации оборудования.
Ежегодно требуется проводить автокондиционеру заправку. Из системы сливается старый фреон и заливается новый газ. Аналогичную процедуру проводят и с тракторами и комбайнами. Заправка кондиционеров спецтехники проводится квалифицированными специалистами на сервисах.
Проанализировав условия эксплуатации автокондиционеров, можно с уверенностью сказать, что охлаждающее воздух оборудование стало реально необходимо. Оно обеспечивает комфортные условия работы и исключает попадание опасных для здоровья веществ в салон транспортного средства. Единственное, что следует учитывать — соблюдение правил эксплуатации кондиционеров.