Термоэлектрический холодильник принцип работы

Длительная поездка на авто обязывает брать с собой в дорогу продукты питания. Чтобы не допустить их порчи в жару и оградить себя от неприятных последствий в виде отравлений, нужно поместить все необходимое в автохолодильник. Такая техника классифицируется на три разновидности. Автохолодильники бывают абсорбционными, компрессорными и термоэлектрическими. Последний вариант, как правило, представляет собой холодильник переносного типа. Термоэлектрические холодильники имеют множество преимуществ перед другими моделями. Основное их предназначение – это временное хранение продуктов. Рассмотрим принцип работы таких устройств и наиболее распространенные модели.

Преимущества автохолодильников

Большой плюс термоэлектрических холодильников – это низкий уровень шума во время работы. Это объясняется отсутствием движущихся и трясущихся элементов. Благодаря такой особенности их используют не только для авто. Иногда их установка уместна в квартире, на даче, в больничной палате. По сравнению с компрессорными и абсорбционными устройствами, термоэлектрические варианты расходуют гораздо меньше электроэнергии. Более того, они редко выходят из строя и отличаются высокой надежностью, а значит, можно избежать дополнительных расходов на их ремонт. Термоэлектрическим холодильникам не страшны встряски и вибрации, в силу чего их часто используют в автомобилях.

Принцип работы

Принцип работы устройств такого типа состоит в выкачивании тепловой энергии из изолированной от внешней среды холодильной камеры с целью понижения в ней температуры. В основе процесса лежит эффект «Пелтье» (выкачивание тепла электричеством из охлаждающего устройства). Эффект обрел такое название благодаря французскому ученому, который совершил это открытие еще в 19 веке. В устройствах такого типа предусмотрены модули, которые состоят из миниатюрных металлических кубов. Последние соединены между собой электричеством и хранятся вместе на физическом уровне.

На момент прохождения электрического тока сквозь кубы тепло передается от исходного материала к новому. Твердое состояние термоэлектрических модулей устройства способно передать тепло в значительном объеме.

Температурный режим

Принцип работы термоэлектрических холодильников основан на том, что поглощение тепла из помещенных в него продуктов происходит за счет большой холодной пластины. Термоэлектрические модули осуществляют его перемещение в рассеивающий тепло стабилизатор. Данная составляющая холодильника расположена под контрольной панелью. В этом участке небольшой вентилятор приводит к рассеиванию тепла из охлаждающего агрегата по воздуху.

Постоянная температура холодильника в жаркую погоду колеблется в пределах 10 °С. При подогреве температура повышается до +54-70 °С. После отключения от сети температура в камере может оставаться такой же на протяжении 8-10 часов.

Советы по использованию

Коэффициент полезного действия подобного охлаждения – 16-17%, поэтому термоэлектрические холодильники не способны охлаждать помещенную в них продукцию в быстром режиме. Основная функция устройств такого типа – сохранять продукты холодными, а не способствовать их охлаждению. Если сравнивать их с изотермическими контейнерами, то время хранения продуктов в них не ограничено, поскольку прибор бесперебойно получает подпитку.

Прежде чем начать эксплуатировать термоэлектрический холодильник, нужно предварительно охладить все, что будет в нем храниться. Необходимо также дать охладиться пустой камере. В некоторых моделях автохолодильников предусмотрено два режима работы. Они могут подогревать и охлаждать продукты. За счет функции подогрева данный холодильник лидирует среди компрессорных и абсорбционных. Если хорошо знать устройство термоэлектрических холодильников, можно подобрать наиболее подходящую модель с набором определенных технических параметров.

При выборе автохолодильника необходимо определиться с местом его расположения в автомобиле и только после этого совершать покупку. Необходимо расположить устройство в машине таким образом, чтобы на него не попадали прямые солнечные лучи. Поскольку термоэлектрический холодильник медленно набирает температуру, его следует включить перед поездкой заранее. Можно пойти и другим путем – охладить камеру, используя аккумуляторы холода. С этой целью запрещено использовать лед, потому как талая вода станет причиной появления коррозии на металлических элементах автохолодильника.

Как выбирать

Как правило, термоэлектрические холодильники для дома и автомобиля не могут похвалиться большой вместительностью. Их объем составляет 0,5-50 л. Бюджетные модели способны функционировать в режиме охлаждения и исключительно от бортовой сети. В дорогостоящих устройствах предусмотрена функция разогрева и возможность подсоединения к бытовой сети.

Выбирая холодильник термоэлектрического типа, важно определиться с такими параметрами:

• Объем. Автохолодильник вместительностью до 5 л идеален для автомобилистов, которые путешествуют самостоятельно. Такое устройство может вместить небольшое количество продукции и бутылок с напитками. Если предполагается поездка всей семьей или большой компанией, целесообразно предпочесть термоэлектрический холодильник, объем которого составит 30-40 л.
• Длительность поездок. Если агрегат нужен для поездок загород или передвижений на минимальные расстояния, лучшим решением станет приобретение изотермической сумки или контейнера.
• Температурный диапазон. Если холодильнику предстоит эксплуатироваться в жарких условиях, и разница в температурном режиме будет значительной, может понадобиться морозильная камера.

Отзывы

Если ссылаться на отзывы об термоэлектрических холодильниках, то владельцы таких устройств рекомендуют при выборе придерживаться следующих правил:

1. Приобретать модель с защитным устройством, которое будет контролировать предельно допустимую разрядку аккумуляторной батареи автомобиля.
2. Отдавать предпочтение холодильникам с достаточной длиной шнура (не менее 2 м).
3. Выбирать устройство с надежно закрывающейся крышкой.

Появление новых видов уже хорошо известных бытовых приборов всегда связано с обеспечением более высокого уровня комфорта человека и направленно всегда на удовлетворение его потребностей. Именно с этой целью на мировом рынке появились переносные холодильники с термоэлектрическим охлаждением, которые способны обеспечить охлажденными продуктами и напитками вне дома: в поездке или на пикнике.

Как работает термоэлектрический холодильник?

Принцип работы любого термоэлектрического холодильника основывается на использовании Эффекта Пельтье. Он заключается в том, что при прохождении постоянного тока через термобатарею, которая состоит из двух разнородных проводников (соединенных последовательно), в месте их соединения тепло выделяется или поглощается (в зависимости от направления тока), т.е. происходит перенос тепла так, что одна часть этой батареи охлаждается, а вторая – нагревается.

Для использования этого эффекта первая (холодная) часть термобатареи помещается в среду, которую надо охладить, а вторую (горячую) – в окружающую.

Устройство холодильника с термоэлектрическим охлаждением:

1. Вентилятор — для отвода тепла.
2. Радиатор — ребристая алюминиевая пластина для отдачи тепла.
3. Дистансер — для передачи холода внутрь холодильника.
4. Блок питания — для изменения переменного напряжения на постоянное.
5. Переключатель режимов работы блока питания — 2 режима: от 0 до 5°С и от 8 до 12°С. 6. Корпус с крышкой.

Все элементы крепятся к задней панели корпуса или располагаются в крышке холодильника

.

Виды термоэлектрических холодильников

Существует две разновидности переносных термоэлектрических холодильников:

• для автомобилей;
• в виде сумки.

Автомобильный термоэлектрический холодильник

Используется в легковых и грузовых машинах, чтобы охлаждать (или подогревать) и хранить пищевые продукты и напитки во время движения автомобиля или на стоянках для отдыха. Такой холодильник устанавливают в кабине автомобиля и, иногда даже, он может выполнять роль подлокотника.

Выпускают холодильники двух модификаций: работающие от сети на12 В и 24 В, а, используя зарядно-выпрямительное устройство, его можно подключить к сети на 220 В или 127 В. Время работы неограниченно, но, естественно, при наличии источника постоянного тока. Наружный корпус такого холодильника покрыт черной искусственной кожей поверх листовой стали, а внутренний корпус — из пищевого алюминия. Теплоизоляция осуществляется за счет формованного пенополистирола. Выпускается разных форм:

• короб, встраиваемый в специальную нишу;
• маленький шкафчик или тумбочка;
• мини-холодильник (для банки с напитком).

Термоэлектрическая сумка-холодильник

Очень удобный вариант переносного холодильника, позволяющий в жару наслаждаться охлажденными напитками и продуктами. Для достижения максимального эффекта в такой переносной термоэлектрический холодильник лучше все класть уже охлажденными в бытовом холодильнике, также можно положить вовнутрь аккумуляторы холода, мешочки со льдом или охлажденные пластины. Если надо этот прибор может работать и как термос, для сохранения температуры продуктов.

В отличие от автомобильного, сумка-холодильник не предназначена для подогревания продуктов.

В комплект к сумке дополнительно идут:

• длинный шнур, чтобы располагать холодильник в багажнике;
• две крышки: одна со шнурами и переключателем, другая – с ручкой (для переноски.

Преимущества термоэлектрического холодильника

• бесшумность;
• надёжность и долговечность;
• небольшие размеры;
• отсутствие движущихся, трущихся частей и сложных соединительных труб;
• возможность точного регулирования температуры;
• отсутствие потребности в жидких или газовых охладителях.

Но, несмотря на вышеперечисленные достоинства и мобильность термоэлектрических холодильников, они не пользуются большой популярностью из-за своей дороговизны.

В термоэлектрических холодильниках трансфор­матором теплоты является термоэлектрическая батарея, состав­ленная из большого числа последовательно соединенных полу­проводников (термоэлементов) с электронной и дырочной проводимостью. В основе работы термоэлектри­ческих трансформаторов теплоты лежит явление Пельтье.

При пропускании постоянного электрического тока от положительного  элемента к отрицательному, в месте их контакта (спая) происходит выделение теплоты, а при обратном направлении тока — поглощение. Таким образом, в термоэлектрической бата­рее чередуются горячие спаи, в которых выделяются теплота в верхний температурный уровень  и холодные спаи, поглощаю­щие теплоту,— нижний температурный уровень.

Физическая сущность явлений термоэлектрического охлаж­дения и нагрева состоит в следующем. В месте спая двух разно­родных проводников возникает внутренняя (контактная) раз­ность потенциалов, обусловленная разной работой выхода элек­тронов. При пропускании тока по цепи термоэлементов в одном контакте, где направление потока электронов совпадает с кон­тактной разностью потенциалов, кинетическая энергия электро­нов возрастает и спай нагревается. В другом спае контактная разность потенциалов тормозит электроны (им необходимо прео­долеть энергетический барьер, на что требуется энергия) и спай охлаждается. При перемене направления тока положение меня­ется на обратное.

Теплота, выделяемая горячими спаями или поглощенная холодными, носит название теплоты Пельтье

Поместив холодные спаи в холодильную камеру, а горячие — вне неё, получим термоэлектрический холодильник. В практике животноводства применяются небольшие по мощности переносные термоэлектрические холодильники, питающиеся от сухих элементов и предназначенные для быстрого охлаждения и хранения биологических объектов, используемых в селекционной работе и ветеринарии.

Очень интересные публикации по этой теме: