Klimaanlage mit Peltier-Element
Michael Popp
Hat schon mal jemand eine Klimaanlage zur Kühlung eines Raumes (etwa 40 m^3)
mit einem Peltier-Element gebaut?
Das Element muss auf beiden Seiten einen Kühlkörper haben und Lüfter müssen
auf beiden Seiten die Aussenluft bzw die Raumluft vorbeiblasen.
Ich rechne auf folgende Weise.
Ich verwende auf beiden Seiten des Peltierelementes einen Kühlkörper mit
angenommen 1 K/W. Wenn ich nun eine Element nehme, das 60K
Temperaturdifferenz schafft, dann hab ich zwischen Element und Raum 30K
Differenz. Also gehen P=30W Wärmeleistung drüber. Und Peltierelemente gibt
es ohnehin mit 100W und mehr.
Nun möchte ich die Wärmeenergie Q=C_Luft*m_Luft*delta_T abführen. Und mein
Element mit Külkörper führt Q=P*t ab. Wenn ich das nun gleichsetze und etwa
die Zeit für eine Abkühlung um 5°C ausrechne, komme ich auf
t=C_Luft*m_Luft*d_T/P=1005*40*5/30=6700s, also etwa 2 Stunden. Dazu kommen
dann natürlich noch eine Menge Verluste. Aber ist meine Rechnung richtig?
Kann das größenordnungsmäßig in der Praxis stimmen?
Nach meiner Rechnung ist ja eigentlich der Kühlkörper der Schwachpunkt, da
bringe ich 30W rüber, während es Peltier-Elemente gibt, die über 100W
leisten.
Besten Dank für Tipps und Hinweise
Michael
Udo Piechottka
Michael Popp schrieb:
>
> Ich rechne auf folgende Weise.
> Nun möchte ich die Wärmeenergie Q=C_Luft*m_Luft*delta_T abführen. Und mein
> Element mit Külkörper führt Q=P*t ab. Wenn ich das nun gleichsetze und etwa
> die Zeit für eine Abkühlung um 5°C ausrechne, komme ich auf
> t=C_Luft*m_Luft*d_T/P=1005*40*5/30=6700s, also etwa 2 Stunden. Dazu kommen
> dann natürlich noch eine Menge Verluste. Aber ist meine Rechnung richtig?
Prüf' mal die Einheiten der Gleichung.
Ich berechne : Q = V * cl * dT
[Q] = Wh
[V] = cbm
[cl] = Wh/(K*cbm)
mit cl = 0.34 Wh/(K*cbm) :
Q = 40 * 0.34 * 5 Wh = 68 Wh
P = 30W => t = Q/P = 2,267h = 8160 sec
Grössenordnungsmässig also etwa dein Ergebnis. Nun zur Praxis:
Einer Kälteleistung von 30W stehen beispielsweise ca. 100W durch anwesende
Personen gegenüber.
Auch Wärmegewinne durch Sonneneinstrahlung machen sich sehr stark bemerkbar.
Also wird im
angenommenen Klimaanlagen-Fall etwas mehr als effekte Kälteleistung erforderlich
werden.
Die Rechnung gilt also nur für einen abgeschlossenen, isolierten Raum _ohne_
Personen, Elektrogeräte
und Sonneneinwirkung.
Hope it helps....
Udo
Thomas Budich
Das ist ein ziemlich unsinniges Vorhaben.
Die angegebene Temperaturdifferenz von z.B. 60 K, wird üblicherweise
nur bei einem Wärmetransport von 0 erreicht. D.h. bei erwünschten
Wärmetransport von x hast du nur eine erreichbare dT von 60k/y.
Desweiteren spielt die Umgebungstemperatur eine entscheidende Rolle (je
Wärmer, desto weniger Pumpleitung des PE).
Im übrigen sind Peltierelemente Wärmepumpen mit sehr schlechten
Wirkungsgrad (ca. <=25%). Für Deine Anwendung wäre ein
Kompressorkühlgerät (z.b. alter Kühlschrank) besser geeignet.
Ebenfalls mußt Du bei der Berechnung der abzuführenden Wärme noch die
hineingesteckte Elektroenergie berücksichtigen.
Bsp.: PE mit 12V betrieben nimmt 5A auf und stellt eine Kühlleistung
von 20W bereit.
Die abzuführende Wärmeleistung beträgt dann
12V*5A + 20W = 80W
Michael Popp schrieb:
> Hallo
> Hat schon mal jemand eine Klimaanlage zur Kühlung eines Raumes (etwa
> 40 m^3) mit einem Peltier-Element gebaut?
...
--
Mit freundlichen Gruessen Dipl.-Ing.(FH) Thomas Budich
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Volker Staben
Michael Popp schrieb:
>
> Hallo
>
> Hat schon mal jemand eine Klimaanlage zur Kühlung eines Raumes (etwa 40 m^3)
> mit einem Peltier-Element gebaut?
ich nicht, denn:
Angenommen, der Raum hat etwa Zimmermaße, dann hat er eine
Aussenfläche von ca. 70m^2. Bei einer Temperaturdifferenz
von 30 K bräuchte man etwa 2kW Kühlleistung, um bei einer
Isolation mit einem k-Wert von 1W/(m^2*K) diese
Temperaturdifferenz stationär aufrecht erhalten zu können.
Um in annehmbaren Zeiten die 30K erreichen zu können,
vielleicht das dreifache, also überschlägig 6kW, hinzu
kommen Verluste elektrischer Geräte, Sonneneinstrahlung, die
100W pro Person, die Menschen bringen, usw. Und die Tür
möchte man ja vielleicht auch gelegentlich aufmachen dürfen.
Das bedeutet bei einem Wirkungsgrad von Peltiers von 0,25
abzuführende Spitzenleistungen von einigen 10kW. Also
bräuchte man 1. Kühlkörper größerer Ausmaße und 2. eine
ganze Menge Peltier-Module. Extrem vorsichtig würde ich
sagen: es gibt vermutlich wirtschaftlichere Methoden, Räume
zu kühlen...
Volker Staben
Fachhochschule Flensburg - Flensburg University of Applied
Sciences
Institut fuer Automatisierungstechnik
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