Элемент Пельтье в самодельных устройствах

Содержание

Генераторный режим элемента Пельтье

Открытие Жака-Шарля Пельтье буквально перевернуло мир, так как устройство может использоваться в качестве универсального генератора тепла и холода. Кроме этих функций, был отмечен еще один немаловажный эффект – генераторный режим. Если теплую сторону устройства нагревать, а холодную охлаждать, то на выводах возникает разница потенциалов, и при замыкании цепи начинает течь ток.

Генератор на основе элемента Пельтье можно сделать своими руками и для этого не потребуется особых навыков. Но стоит понимать, что используемый китайскими разработчиками материал не обладает идеальными характеристиками, позволяющими получать максимум энергии. Доступных термоэлектрических модулей в продаже хватит для:

зарядки мобильных устройств;
питания светодиодного освещения;
изготовления автономного радиоприемника и прочих целей.

По этой теме можно найти массу видео с подробным описанием всех этапов. Поэтому если вы хотите сделать термоэлектрический модуль для получения энергии, то это вполне реально.

Первым делом необходимо заказать необходимое количество элементов Пельтье с учетом их характеристик. Устройство с мощностью 10 Вт на том же e — Bay стоит 15$. И этого вполне достаточно будет для зарядки смартфонов. Далее, необходимо обеспечить эффективное теплоотведение. Для этих целей можно сконструировать систему жидкостного охлаждения с естественной циркуляцией. А горячую сторону нагревать любым источником тепла, в том числе открытым огнем. В результате любой радиолюбитель может сделать сам великолепный термоэлектрический генератор, который можно взять с собой в поход, на рыбалку или дачу.

Один стандартный элемент-ячейка вырабатывает 5 В и 1 Вт мощности, чего вполне достаточно для небольшого освещения. Например, для изготовления фонарика с подогревом от тепла рук. В продаже имеются и готовые элементы с выходным напряжением до 12 В.

Переносная термоэлектрическая печка с генераторным режимом

Сегодня можно найти массу способов, как сделать своими руками достаточно эффективный термоэлектрический генератор на основе элемента Пельтье. Как один из них – портативная печка с топкой из старого компьютерного блока питания. К одной из сторон корпуса прикрепляется сам термоэлектрический элемент Пельтье через термопасту с радиатором внушительных размеров. Такая установка позволит получить тепло в любом удобном месте, приготовить пищу и зарядить телефон.

То, что все электронные устройства в процессе работы нагреваются, не секрет. И этот самый нагрев негативно влияет на качество работы, поэтому для охлаждения приборов в их конструкцию устанавливаются специальные элементы, которые носят имя французского изобретателя Жан-Шарля Пельтье. Устройство это миниатюрное, но именно оно отвечает за охлаждение конденсаторов. Установить элемент Пельтье своими руками не проблема, с этим справится даже новичок, главное – знать, в каком месте схемы его припаять.

Элемент Пельтье

Область применения ЭП

Внедрение передовых технологий в области производства термоэлектриков привело к удешевлению производства ЭП и расширению доступности рынка.

Сегодня ЭП широко применяется:

в переносных охладителях, для охлаждения небольших приборов и электронных компонентов;
в осушителях для извлечения воды из воздуха;
в космических аппаратах для уравновешивания воздействия прямого солнечного света на одну сторону корабля, рассеивая тепло на другую сторону;
для охлаждения фотонных детекторов астрономических телескопов и высококачественных цифровых камер, чтобы минимизировать погрешности наблюдения, возникающих из-за перегрева;
для охлаждения компьютерных компонентов.

В последнее время широкое применение он получил и для бытовых целей:

в устройствах кулеров, питающихся через USB-порт для охлаждения или нагрева напитков;
в виде дополнительной ступени охлаждения компрессионных холодильников с понижением температуры до -80 градусов для одноступенчатого охлаждения и до -120 для двухступенчатого;
в легковых автомобилях для создания автономных холодильников или обогревателей.

Китай наладил производство элементов Пельтье модификаций TEC1-12705, TEC1-12706, TEC1-12715 стоимостью до 7 евро, которые могут обеспечить по схемам «тепло-холод» мощность до 200 Вт, сроком службы до 200 000 часов, работающих в температурной зоне от -30 до 138 градусов Цельсия.

Как сделать элемент Пельтье для кулера питьевой воды?

Кулер питьевой воды – это очень важное и необходимое устройство, которое вовремя охлаждает или нагревает питьевую воду. Чтобы ускорить процесс охлаждения, можно применить элемент Пельтье

Сделать его можно так же просто, как и для холодильника или автомобильного охладителя:

В качестве пластины стоит использовать исключительно керамическую поверхность.
В устройстве применяется не меньше 12 проводников, которые смогут выдерживать высокое сопротивление.
Для подключения нужно использовать два провода (желательно медные). Элемент устанавливается в нижней части кулера. К тому же он может соприкасаться с крышкой устройства. Но чтобы предотвратить возможные короткие замыкания фиксируйте всю проводку на решетке либо корпусе.

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.

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.

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

Маркировка

Рассмотрим, как расшифровывается типовая маркировка модулей на примере рисунка 4.

Рис 4. Модуль Пельтье с маркировкой ТЕС1-12706

Маркировка разбивается на три значащих группы:

Обозначение элемента. Две первые литеры всегда неизменны (ТЕ), говорят о том, что это термоэлемент. Следующая указывает размер, могут быть литеры «С» (стандартный) и «S» (малый). Последняя цифра указывает, сколько слоев (каскадов) в элементе.
Количество термопар в модуле, изображенном на фото их 127.
Величина номинального тока в Амперах, у нас – 6 А.

Таким же образом читается маркировка и других моделей серии ТЕС1, например: 12703, 12705, 12710 и т.д.

Современное использование элементов Пельтье

Любой прибор используется с учетом его достоинств и смягчением его недостатков.

Достоинствами элементов Пельтье являются такие их особенности:

Статическое использование прибора – для выработки электроэнергии не нужны движения.
Легкая регулировка температуры охлаждения или нагревания.
Способность термоэлемента быть и нагревателем и охладителем.

Недостатками этих элементов являются нужда постоянно питать модуль от источника питания и дороговизна модулей состоящих из большого количества термопар.

Количество вырабатываемой энергии у термоэлементов бывает всякое, от нескольких ватт до тысячи ватт. В таком же диапазоне изменяется их стоимость.

Необычные свойства термоэлемента позволяют находить разнообразное применение:

в маленьких кондиционерах;
в передвижных холодильниках, в быту и автомобильных;
в офисных охладителях для воды;
для безопасного охлаждения вычислительной техники;
в качестве переносного или небольшого генератора электроэнергии.

Кондиционер простейшей конструкции

На элементах Пельтье работают легко собираемые кондиционеры доступной конструкции, и небольшой производительности, для охлаждения небольших объемов, например, для автомобильного салона.

Несмотря не дороговизну такого кондиционера экономия расхода горючего на работу обычного климат-контроля делает кондиционер на элементах Пельтье в этом случае выгодным.

Маломощный холодильник

Возможно создание на элементах Пельтье только маломощного холодильника, но с большими преимуществами. Эти холодильники:

потребляют небольшое количество электроэнергии;
обладают простой конструкцией;
имеют длительный срок эксплуатации;
не шумят;
занимают мало места;
нормально функционируют лежа на боку и в движении.

Это важные качества для переносных приборов, таких как автохолодильник.

Кулер для воды

Кулер воды – это аппарат, который используется для охлаждения и нагревания воды.

Термоэлемент хорошо охлаждает воду. Состоит из термостата, термоэлемента и еще некоторых деталей.

Эта конструкция надежная и недорогая, но имеет небольшие недостатки:

в пыльном помещении с загрязненным воздухом аппарат быстро забивается;
жидкость охлаждается только до +10 градусов по Цельсию;
в жаркую погоду охлаждение воды происходит медленно.

Осушитель воздуха

Такой прибор на термоэлементе удачно подходит для комнатного помещения, его конструкция проста и дешевая.

Модуль термоэлементов быстро охлаждает решетку прибора, через которую прогоняется воздух. При этом конденсируется влага, которая стекает в поддон.

Охлаждение процессора

Термоэлектрические модули используются для охлаждения персональных компьютеров.

Однако такой вид использования термоэлектрического модуля требует особой осторожности, так как есть вероятность, что этот модуль при недостаточной нагрузке процессора снизит температуру до появления конденсата, что может нанести серьезный ущерб компьютеру

Генератор электроэнергии

Элемент Пельтье может вырабатывать электрическую энергию. Сила получаемого электрического тока повышается с увеличением разброса температур поверхностей термоэлемента.

Проблема с плавлением припоя внутри модуля. Однако можно использовать очень дорогие припои с высокой температурой плавления.

Дешевые термоэлектрические генераторы приобретают для использования в отдаленных, безлюдных местах в экспедициях и походах.

Элемент пельтье своими руками

Изготовить устройство в домашних условиях практически невозможно, тем более это не имеет особого смысла, учитывая его невысокую рыночную стоимость.

Но большинство умельцев все же предпочитает мастерить элемент пельтье своими руками, ссылаясь на ряд его достоинств:

Компактность, удобство установки на самодельное электронное плато.
Отсутствие движущихся деталей, что увеличивает сроки его эксплуатации.
Возможность соединения нескольких элементов в каскадной схеме для снижения очень больших температур.

Тем не менее, пельтье своими руками имеет определенные недостатки: низкий коэффициент полезного действия (КПД), необходимость подачи высокого тока для получения заметного перепада температуры, сложность отведения тепловой энергии от охлаждаемой поверхности.

Рассмотрим на примере схем, как сделать пельтье своими руками:

Задействовать его в качестве детали термоэлектрического генератора, согласно рисунку подключения.
Собрать простой преобразователь на микросхеме ИМС L6920 (рисунок 1).

Рисунок 1. Элемент пельтье своими руками: универсальная схема

Далее стоит следовать простой инструкции, как сделать пельтье своими руками:

Подать на вход получившегося преобразователя напряжение диапазоном 0.8-5.5В, чтобы иметь на выходе стабильные 5В.
При использовании устройства обычного типа — поставить лимит температуры нагреваемой стороны в 150 градусов.
Для калибровки — в качестве источника тепла использовать емкость с кипящей водой, которая точно не нагреется свыше 100 градусов.

Описание технологии и принцип действия

Способ работы термоэлектрического охладителя достаточно прост. Эффект пельтье своими руками основывается на контакте двух проводников тока, обладающих разным уровнем энергии электронов в зоне своей проводимости.

Рисунок 2. Принцип действия элемента

При подаче электротока через такую связь, электрон приобретает высокую энергию, позволяющую ему перейти в более высокоэнергетическую зону проводимости второго полупроводника. Когда эта энергия поглощается, происходит остуживание места охлаждения проводников (рисунок 2).

При протекании процесса в обратном направлении — реакция приводит к нагреванию контактного места и обычному тепловому эффекту.

Посмотрев пельтье своими руками видео, можно сделать определенные выводы о принципе его действия:

Величина подаваемого тока будет пропорциональной степени охлаждения — если с одной стороны модуля сделать хороший теплоотвод, при использовании радиаторных схем, его холодная сторона обеспечит максимально низкую температуру.
При смене полярности тока — нагревающая и охлаждающая плоскости меняются метами.
При контакте объекта с металлической поверхностью, он становится настолько мал, что его нельзя увидеть на фоне омического нагрева, других эффектов теплопроводности, поэтому на практике применяют два полупроводника.
Благодаря разнообразному количеству термопар — от 1 до 100, можно добиться практически любого показателя холодильных мощностей.

Технические характеристики элемента пельтье

Компонент получил широкое применение в различных холодильных схемах.

Что неудивительно, так как пельтье своими руками имеет следующие технические характеристики:

Способен достигнуть низких температур, что служит отличным решением для охлаждения электрических приборов и тех оборудования, подвергающегося нагреву.
Прекрасно выполняет работу обычного куллера, что делает возможным его установку в современные звуковые и акустические системы.
Абсолютно бесшумен — в процессе работы не издает никаких посторонних и интенсивных звуков.
Обладает мощной теплоотдачей при сохранении нужной температуры на радиаторе достаточно продолжительное время.

Технические характеристики

Технические параметры элемента Пельтье предполагают такие значения:

холодопроизводительность (Qmax) – рассчитывается на базе предельного тока и разницы температурного режима между концами модуля. Единица измерения – Ватт;
предельная температурная разница (DTmax) – измеряется в градусах, данная характеристика приводится для оптимальных условий;
Imax – предельная сила электротока, требуемая для обеспечения большей разницы температуры;
предельное напряжение Umax, которое требуется для электротока Imax для достижения максимальной температурной разницы DTmax;
Resistance – внутреннее сопротивление устройства, измеряется в Омах;
СОР – коэффициент эффективности или КПД модуля Пельтье, который отражает соотношение охлаждающей и потребляемой мощностей. В зависимости от особенностей устройства, для недорогих устройств показатель находится в пределах 0,3-0,35, для более дорогих моделей он варьируется до 0,5.

Преимуществами мобильного элемента Пельтье являются небольшие габариты, обратимость процесса, а также возможность использования в качестве переносного электрогенератора или холодильника.

Недостатками модуля являются дороговизна, невысокий КПД в рамках 3%, большие затраты электроэнергии и необходимость постоянного поддержания разницы температурных режимов.

Смотрите это видео на YouTube

Что такое принцип Пельтье

Данный принцип был открыт почти 200 лет назад французом Жаном Пельтье, который обнаружил, что при протекании I по разнородным проводам происходит процесс выделения тепла, а при смене полярности – охлаждения, при этом наибольшее проявление подобного эффекта наблюдалось у полупроводниковых материалов. Причем тогда же была замечена обратимость процесса, при которой при возможности поддержании разных температур на проводах в месте контакта, в них фиксировалось появление электрического тока. Данный эффект также был очень важен и получил название эффекта Зеебека.

Чтобы попытаться объяснить данный эффект с точки зрения физики процесса, необходимо обратиться к классической теории электротехники и движению электротока в зависимости от разности потенциалов. При прикосновении двух разнородных проводов неизбежно возникает разность потенциалов U, создающая определенное поле. Таким образом, если по проводу пропустить I, то созданное разностью U поле будет или способствовать протеканию тока, или являться препятствием к этому.

Если полярность поля и тока противоположны, то необходимо найти дополнительную энергию, способствующую протеканию I, за счет чего контакт будет греться. Если поле и I однонаправлены, то ток поддерживается самим полем. Для этого требуется энергия, забираемая у вещества, что и вызывает охлаждение контакта. Таким образом, то количество тепла, которое выделяется или забирается при прохождении I, будет прямо пропорционально величине заряда, проходящего через место соединения проводников и рассчитывается как произведение I на время его прохождения.

Данное произведение называется коэффициентом Пельтье, величина которого зависит от материала и температур проводников, соприкасающихся между собой.

Если ранее эффект Пельтье не нашел себе широкого применения за неимением необходимых материалов, то на сегодняшний день, с учетом развития новых технологий, найдены типы проводников, которые способны обеспечить максимальный термоэлектрический эффект.

Электричество из Элементов Пельтье — Как получить и сколько получится

Электричество из Элементов Пельтье получать можно, но есть проблема в том, что напряжение таких термогенераторов слишком мало

для большинства электронных приборов собранных на кремниевых полупроводниках.

Напряжение на выходе , даже при хорошей разнице температур, не превышает 0,3 вольта, что слишком мало для большинства повышающих преобразователей. Кроме того сами элементы Пельтье разрушаются при попытках достичь невозможного — повысить напряжение увеличивая нагрев одной из сторон.

Состоящие из множества кремниевых полупроводниковых столбиков, эти элементы боятся перегрева. Нагрев может просто распаять саму конструкцию, ведь припой там не тугоплавкий, да еще и кремниевые полупроводники после перегрева теряю свои полупроводниковые свойства.

Как эксперимент , можно конечно с помощью генератора построенного на германиевых транзисторах повысить напряжение и за счет потери тока заставить светиться светодиоды или даже включить индикатор зарядки сотового телефона или смартфона, но не более.

Реальная отдача таких конструкций очень мала, так что говорить о том, что с помощью этих термоэлементов можно питать домашнее освещение или заряжать сотовые телефоны не приходится. Но утверждающих, что «кто то сделал и работает» конечно хоть пруд пруди, насмотревшиеся фокусов и фэйков , такие спецы будут уверенно стоять на своем, утверждая , что Электростанция на Элементах Пельтье это круто тихо и надежно.

Источник

Практическое применение

В наше время элементы Пельтье активно применяются для:

холодильников;
кондиционеров;
автомобильных охладителей;
кулеров для воды
видеокарт ПК;

Элемент Пельтье получил широкое применение в различных холодильных системах, в том числе и среди холодильников и кондиционеров. Возможность достигать очень низких температур делает его превосходным решением для охлаждения электрических приборов или технического оборудования, подвергающегося нагреву. Сегодня разработчики применяют элементы Пельтье в акустических и звуковых системах, где они выполняют роль обычного куллера. Отсутствие интенсивных звуков делает процесс охлаждения практически бесшумным, что является прекрасным преимуществом элемента.

В наше время подобная технология пользуется большой популярностью за счёт очень мощной теплоотдачи. К тому же, современные элементы Пельтье отличаются очень компактными габаритами, а их радиаторы способны хранить нужную температуру на протяжении длительного времени. Ещё одним преимуществом элементов Пельтье является их долговечность, т.к. они состоят из цельных неподвижных элементов, что уменьшает вероятность поломок. Конструкция самого распространённого типа выглядит очень просто и включает в себя два медные проводника с контактами и соединительными проводами, также изолирующий элемент, который изготовляется из нержавеющей стали или керамических материалов.

Пример расчета

Исходные данные: U = 12 В, Q_с= 60 Вт и T_h= 50 °C.

При напряжении 12 В по характеристике U(I) находим ток I = 5 А.

Для силы тока 5 А разница температур dT = 4 К. Тогда T_с = T_h— dT = 50 — 4 = 46 °C.

Взяв более мощный модуль, можно увеличить dT. Для модуля на 131 Вт, где I_max= 8,5 А, U_max= 28,8 В и объекта с мощностью теплообразования 60 Вт разность температур составит 40 °C. Тогда T_с = 50 — 40 = 10 °C.

Выбирая по мощности ТЭМ, не следует забывать о том, сколько тепла он будет выделять. Этот тепловой поток следует удалять подходящими охлаждающими средствами. Когда традиционные средства не справляются с тепловыделением, применяют водяное охлаждение.

Методика расчета самодельного холодильника на элементах Пельтье

Исходим из факта, что теплопотери зависят линейно от разницы температур внутри и снаружи самодельного холодильника. Идём от простого к сложному:

Допустим, температура в комнате составляет 20 ºС и на протяжении опыта остаётся неизменной. Начнем исследование. Очевидно, что при отсутствии элементов Пельтье температура внутри холодильника составит 20 ºС. Это первая точка на прямой (потери линейно растут от разности температур снаружи и внутри самодельного холодильника). Установим элемент Пельтье с радиаторами на обоих боках, причем наружный станет обдуваться кулером для усиления эффекта.
Через время температура в отсеке объемом 30 литров составила 14 ºС. Утверждаем, что, добавив еще два элемента Пельтье с радиаторами и кулерами, любой получит 2 градуса тепла внутри самодельного холодильника, если в комнате 20 ºС тепла. Схема:

Начертите на листе бумаги две оси. В точке пересечения по обеим – нуль. Горизонталь – линия температур.
Отметьте на горизонтали точку 20 ºС. Это исходный момент, когда тратится нуль мощности, а температура внутри самодельного холодильника равна комнатной.
Теперь чертите из нарисованной точки прямую, пересекающую вертикальную ось на любой, но обязательно положительной высоте.
Отметьте на две трети от начала координат точку на оси Х (температур). Это 14 ºС, а по вертикали на линии – мощность одного элемента Пельтье, уравновесившего потери.
Теперь отметьте точку на треть от начала. Здесь 8 ºС, а элементов Пельтье понадобится уже два. Это видно по графику.

Немного теории

Чем же на самом деле являются модули Пельтье? В базовом определении это термоэлектрические преобразователи, принцип действия которых основан на эффекте Пельтье, открытом в далеком 1834 году. Суть данного процесса заключается в возникновении разности температур в месте контакта материалов при протекании сквозь них электрического тока.

Мы не станем вдаваться в подробности истории открытия и научного обоснования специфики работы ТЭМ, поскольку этой теме можно посвятить целую диссертацию. Однако общие понятия упомянем.

Базовая схема устройства ТЭМ

Элементы Пельтье состоят из двух токопроводящих материалов (полупроводников) с разными уровнями энергии электронов в зоне проводимости. Физика протекания тока через подобные вещества такова, что для перехода электронов им требуется определенная подпитка, получаемая в момент прохождения тока через спайку. В таком случае возможно перемещение частиц в высокоэнергетическую зону проводимости от одного материала к другому. Место соприкосновения полупроводников в момент поглощения энергии охлаждается. Изменение направления тока или перемещение электронов из более энергетической зоны в менее насыщенную приводит к нагреву места контакта. Помимо этого, в модулях Пельтье наблюдается тепловой эффект, характерный для любых веществ, сквозь которые пропускают электрический ток. Вообще процессы, присущие ТЭМ, проявляются и в месте контакта обычных металлов, однако определить их без сложных приборов почти нереально. Поэтому основой для модулей служат полупроводники.

Структура термоэлектрического элемента (модуля Пельтье)

Элемент Пельтье состоит из одной или более пар полупроводниковых параллелепипедов разных типов (как в диодах или транзисторах, n- и p-типа). Современная индустрия для этих целей наиболее часто выбирает германид кремния и теллурид висмута. Полупроводники попарно соединяются металлическими перемычками из легкоплавких веществ. Последние выполняют роль термоконтактов и напрямую соприкасаются с керамической пластинкой или подставкой. Пары полупроводников соединены последовательно, разные виды проводимости контактируют друг с другом. С одной стороны модуля имеются лишь n->p-переходы, с другой – p->n. Течение тока вызывает охлаждение и нагревание противоположных групп контактов. Поэтому можно говорить о переносе током тепловой энергии с одной стороны модуля Пельтье на другую и, как следствие, возникновении разности температур на пластинке. Правильное применение модулей позволяет извлечь некоторые выгоды для промышленных, в том числе компьютерных СО. К слову, элементы могут быть использованы и в качестве электрогенераторов – основываясь на тех же принципах работы, физика протекающих внутри процессов объясняется эффектом Зеебека (условно говоря, тот же эффект Пельтье с «противоположным знаком»).

Практическое применение

Что касается практического применения, то здесь пришлось ученым провести ряд опытов, которые показали, что достигнуть увеличения теплоотвода можно одним способом – увеличить количество соединений двух разных материалов. При этом спаи материалов можно увеличивать до бесконечности. Конечно, это утрированное высказывание, но на практике количество пар, чем больше, тем лучше. Но все же основное назначение этого охлаждающего устройства – снижение температуры в микросхемах и небольших приборах.

Итак, где сейчас применяется термоэлектрический модуль Пельтье?

В приборах ночного видения, а точнее, в матрицах, которые принимают инфракрасное излучение.
В цифровых фотоаппаратах, а точнее, в приборах зарядной связи (ПЗС), а еще точнее, в их микросхемах. Все дело в том, что эти микросхемы требуют глубокого охлаждения, чтобы увеличилась эффективность регистрации картинки.
В телескопах, где устройства Пельтье охлаждают детекторы.
В системах точного времени для снижения температуры кварцевых электрогенераторов.

Эффект Пельтье сегодня применяется для охлаждения микропроцессоров

И это только малый список, который с недавних пор расширился за счет бытовых приборов, компьютерной техники и автомобилей (кондиционеры, охладители воды и прочее). Хотелось бы отметить высокопроизводительные микропроцессоры, в которых для снижения температуры устанавливаются высокоскоростные элементы Пельтье. И если раньше для охлаждения использовались только вентиляторы, то дополнительная установка модуля решила проблему эффективности и снижения шума.

По поводу этого возникает еще один немаловажный вопрос, будет ли проведена замена традиционных систем охлаждения в бытовых холодильниках модулями Пельтье? Сегодня это невозможно за счет низкого КПД устройства. Да и себестоимость мощных модулей пока очень высока. Но кто знает, что ждет нас в будущем. Может быть, через лет 5-10 эффект Пельтье будет использован и в бытовых холодильниках. Тем более ученые проводят сегодня опыты с кластратами – это так называемые твердотельные растворы, сильно похожие по строению и свойствам на гидраты. Именно с их помощью можно будет снизить цену охладительному модулю.