Termoelektrična tehnologija je aktivna tehnika upravljanja toplinom temeljena na Peltierovom efektu. Otkrio ju je JCA Peltier 1834. godine, a ovaj fenomen uključuje zagrijavanje ili hlađenje spoja dvaju termoelektričnih materijala (bizmut i telurid) propuštanjem struje kroz spoj. Tijekom rada, istosmjerna struja teče kroz TEC modul uzrokujući prijenos topline s jedne strane na drugu. Stvara se hladna i vruća strana. Ako se smjer struje obrne, hladna i vruća strana se mijenjaju. Njegova snaga hlađenja također se može podesiti promjenom radne struje. Tipični jednostupanjski hladnjak (slika 1) sastoji se od dvije keramičke ploče s poluvodičkim materijalom p i n-tipa (bizmut, telurid) između keramičkih ploča. Elementi poluvodičkog materijala spojeni su električno serijski, a termički paralelno.
Termoelektrični modul za hlađenje, Peltier uređaj, TEC moduli mogu se smatrati vrstom toplinske pumpe u čvrstom stanju, a zbog svoje stvarne težine, veličine i brzine reakcije, vrlo su prikladni za korištenje kao dio ugrađenih sustava hlađenja (zbog ograničenog prostora). S prednostima kao što su tihi rad, otpornost na lomljenje, otpornost na udarce, dulji vijek trajanja i jednostavno održavanje, moderni termoelektrični modul za hlađenje, Peltier uređaj, TEC moduli imaju širok raspon primjene u područjima vojne opreme, zrakoplovstva, zrakoplovstva, medicinskog tretmana, sprječavanja epidemija, eksperimentalnih aparata, potrošačkih proizvoda (hladnjak vode, hladnjak za automobile, hotelski hladnjak, hladnjak za vino, osobni mini hladnjak, hladna i grijaća podloga za spavanje itd.).
Danas se termoelektrično hlađenje, zbog svoje male težine, male veličine ili kapaciteta i niske cijene, široko koristi u medicinskoj, farmaceutskoj opremi, zrakoplovstvu, zrakoplovnoj industriji, vojsci, spektroskopskim sustavima i komercijalnim proizvodima (kao što su dozatori tople i hladne vode, prijenosni hladnjaci, automobilski hladnjaki i tako dalje).
Parametri | |
I | Radna struja za TEC modul (u amperima) |
Imaksimum | Radna struja koja stvara maksimalnu temperaturnu razliku △Tmaksimum(u amperima) |
Qc | Količina topline koja se može apsorbirati na hladnoj strani TEC-a (u vatima) |
Qmaksimum | Maksimalna količina topline koja se može apsorbirati na hladnoj strani. To se događa pri I = Imaksimumi kada je Delta T = 0. (u vatima) |
Tvruće | Temperatura vruće bočne površine kada TEC modul radi (u °C) |
Thladno | Temperatura hladne strane kada TEC modul radi (u °C) |
△T | Razlika u temperaturi između vruće strane (Th) i hladna strana (Tc). Delta T = Th-Tc(u °C) |
△Tmaksimum | Maksimalna razlika u temperaturi koju TEC modul može postići između vruće strane (Th) i hladna strana (Tc). To se događa (maksimalni kapacitet hlađenja) pri I = Imaksimumi Qc= 0. (u °C) |
Umaksimum | Napon napajanja pri I = Imaksimum(u voltima) |
ε | Učinkovitost hlađenja TEC modula (%) |
α | Seebeckov koeficijent termoelektričnog materijala (V/°C) |
σ | Električni koeficijent termoelektričnog materijala (1/cm·ohm) |
κ | Termoprovodljivost termoelektričnog materijala (W/CM·°C) |
N | Broj termoelektričnih elemenata |
Iεmaksimum | Struja pričvršćena kada je temperatura vruće i stare strane TEC modula određena vrijednost i potrebno je postići maksimalnu učinkovitost (u amperima) |
Uvođenje aplikacijskih formula u TEC modul
Qc= 2N[α(Tc+273)-LI²/2σS-κs/Lx(T)h- Tc) ]
△T = [Iα(Tc+273)-LI/²2σS] / (κS/L + Iα]
U = 2N [ IL /σS + α(Th- Tc)]
ε = Qc/Korisničko sučelje
Qh= Qc + IU
△Tmaksimum= Th+ 273 + κ/σα² x [ 1-√2σα²/κx (Th+273) + 1]
Imaks. =κS/Lαx [√2σα²/κx (Th+273) + 1-1]
Iεmaks. =ασS (Th- Tc) / L (√1+0,5σα²(546+ Th- Tc)/ κ-1)