Vous êtes-vous déjà demandé d'avoir un petit réfrigérateur portable pour refroidir votre eau, vos boissons et vos jus pendant vos sorties estivales ?
La réfrigération AC est le moyen le plus courant de refroidir dans un réfrigérateur ou une pièce. Mais il s'agit d'un processus lourd, qui nécessite une quantité importante d'énergie électrique et du matériel électrique volumineux pour effectuer cette tâche.
Heureusement, il est possible de fabriquer un réfrigérateur qui garde les aliments au frais à l'aide d'une batterie CC portable et de ce qu'on appelle l'effet Peltier.
Qu'est-ce que l'effet Peltier ?
Les refroidisseurs thermoélectriques ou dispositifs à effet Peltier sont des dispositifs relativement miniatures utilisés pour le refroidissement ou le chauffage. Les appareils Peltier utilisent le courant continu (courant continu) pour le refroidissement, contrairement aux réfrigérateurs ou aux climatiseurs conventionnels qui utilisent le courant alternatif. L'effet Peltier est un processus dans lequel, si le courant continu est passé à travers un circuit ayant deux conducteurs de différents matériaux, la chaleur d'une jonction est éliminée, la faisant devenir froide, et l'autre jonction absorbe la chaleur, la faisant devenir chaud.
On peut également observer que si la polarité du courant est inversée, la jonction qui était auparavant froide devient chaude; tandis que la jonction qui était chaude avant d'inverser la polarité du courant, devient froide.
Utilisation de dispositifs thermoélectriques à effet Peltier pour le contrôle de la température
Le phénomène ci-dessus crée une opportunité de concevoir un appareil capable d'extraire et d'évacuer la chaleur. Si vous placez la jonction la plus froide sur la surface ou l'appareil chaud dont la chaleur doit être extraite, et que la jonction la plus chaude va sur un dissipateur de chaleur, vous pouvez garder la surface ou l'appareil au frais. Non seulement cela, mais vous pouvez maintenir une température optimale continue pour de bonnes performances.
Comment construire un mini réfrigérateur DC
Nous utiliserons le concept mentionné ci-dessus pour concevoir un réfrigérateur à courant continu. Un mini-réfrigérateur est la conception cible, cependant, il peut être adapté à un réfrigérateur de taille moyenne en utilisant plusieurs dispositifs à effet Peltier utilisant la même technique.
Ce dont tu auras besoin
L'équipement nécessaire est le suivant: -
- Un module Peltier (TEC1-12706) avec des fils attachés.
- Deux dissipateurs de chaleur.
- Une batterie 12 V DC ou une alimentation DC.
- Une boîte (l'intérieur doit être un matériau thermiquement non conducteur comme le bois, le carton ou la mousse de polystyrène)
- Deux ventilateurs Delta electronics FFB0412HN sur ailettes de dissipateur thermique pour convection forcée
- Pâte thermique
- Fils électriques
Le dispositif Peltier de refroidissement thermoélectrique que nous utilisons ici est un dispositif fonctionnant en courant continu avec une tension de fonctionnement optimale de 12 Vcc qui consomme près de 6 A de courant (72 W). La tension de fonctionnement ne doit pas dépasser 15 VDC. Ne mettez pas l'appareil Peltier sous tension sans dissipateur thermique. S'il est utilisé même momentanément, il peut dépasser la température de fonctionnement maximale de la jonction de l'appareil et entraîner une dégradation des performances ou une panne complète de l'appareil.
Étape 1: Préparez la boîte
Prenez maintenant une boîte vide de matériau isolant thermique. Pour cette démonstration, nous avons utilisé du carton. Faire un trou ou une cavité selon les dimensions du dispositif Peltier TEC1-12706 (c'est-à-dire 40 mm x 40 mm) pour la conception d'un mini-réfrigérateur. Placez le dispositif Peltier directement sur la cavité que vous avez créée dans la boîte
Étape 2: placez les dissipateurs de chaleur sur l'appareil Peltier
Placez maintenant des dissipateurs de chaleur sur les deux jonctions du dispositif Peltier. Chaque jonction du dispositif Peltier est attachée au dissipateur thermique en utilisant une pâte thermique hautement conductrice. La pâte thermique assure un flux de chaleur régulier entre chaque jonction Peltier et la plaque de base du dissipateur thermique, tandis que ne pas permettre à la jonction chaude de devenir trop chaude et à la jonction froide de devenir trop froide pour endommager l'un ou l'autre jonction.
Le dissipateur thermique augmente l'efficacité du dispositif Peltier en maintenant régulièrement le flux d'air. En effet, l'échange de chaleur entre l'air ambiant et le dispositif Peltier est augmenté en raison de la grande surface surface offerte par le dissipateur thermique pour l'extraction de la chaleur de la jonction interne et l'évacuation de la chaleur par la jonction externe jonction. Pour une bonne conception, des dissipateurs thermiques avec des ailettes plus grandes et une plus grande surface sont recommandés.
Étape 3: Fixez les ventilateurs
Attachez maintenant votre choix de ventilateur sur chaque ailette de dissipateur de chaleur. La convection forcée fournie par le ventilateur augmente la vitesse du flux d'air à travers les ailettes du dissipateur de chaleur, ce qui permet une plus grande extraction de chaleur.
Les ventilateurs utilisés dans ce projet sont 12VDC brushless (Delta electronics FFB0412HN) avec un débit d'air de 10,6 cfm. Chaque ventilateur consomme moins d'un watt d'énergie de la batterie. Cependant, on peut utiliser un ventilateur avec plus de débit d'air pour de meilleures performances.
Veillez à ne pas connecter les jonctions de l'appareil via une interface métallique comme une vis montée sur des dissipateurs thermiques, pour éviter de court-circuiter les jonctions thermiques. Cela peut entraîner une dégradation significative des performances du réfrigérateur à dispositif Peltier, car le flux de chaleur peut emprunter le chemin le plus court à travers la vis métallique, etc.
Si les vis ne peuvent pas être montées en raison d'un court-circuit thermique entre deux dissipateurs thermiques, vous pouvez utiliser de la colle pour fixer les dissipateurs thermiques au boîtier. Cependant, il est obligatoire d'utiliser de la pâte de dissipateur thermique entre un dissipateur thermique et le dispositif Peltier.
Étape 4: Mise sous tension avec 12 VDC
Connectez maintenant les jonctions du dispositif Peltier et les fils des ventilateurs avec une batterie 12 VDC. La batterie doit avoir la capacité actuelle de fournir un courant continu de 7 A. Une batterie de 10Ah ou plus est suffisante pour ce seul module Peltier avec ventilateurs. Réglez la polarité de tension des jonctions de l'appareil de sorte que le côté intérieur de la boîte devienne plus froid et que le côté extérieur devienne chaud, en évacuant la chaleur de la boîte pour le refroidissement.
Reliez maintenant les fils à la batterie pour permettre à l'appareil de prendre du courant. Observez attentivement le courant tiré de la batterie. Elle doit se situer dans les limites spécifiées par le fabricant de l'appareil Peltier. Laissez le système prendre du courant pendant un certain temps et observez les tensions et le courant pour des limites de sécurité.
Après quelques instants, vous sentirez l'air plus froid à l'intérieur de la boîte. Vous pouvez ajouter des bouteilles d'eau et des jus pour les garder au frais. Couvrez maintenant la boîte pour l'utiliser comme mini-réfrigérateur. Pour un fonctionnement fiable, vous pouvez ajouter un contrôleur de température pour protéger le dispositif Peltier contre le dépassement des limites opérationnelles.
Vous avez fabriqué votre propre mini-réfrigérateur DIY
Vous pouvez maintenant construire vous-même un mini réfrigérateur en utilisant les appareils Peltier et quelques autres composants simples. Les modules à effet Peltier peuvent également être utilisés pour le contrôle de la température pour des applications telles que le refroidissement dans appareils, circuits et systèmes électroniques où un système de refroidissement à petit budget et léger est requis.
