Kuehlbox mit Peltier-Element

Am 23.08.2023 um 21:16 schrieb Rolf Bombach:

PWM hat ja per Definition eine feste Frequenz. Streng gesehen beabsichtige ich daher keine PWM-Regelung, sondern eine Zweipunktregelung.

Wenn die Temperatur an der Aluplatte 1°C erreicht hat, schalte ich das Peltier aus. Sobald die Temperatur 1,2°C erreicht hat, schalte ich das Peltier wieder ein. Die Frequenz hängt ab: von der Stromstärke bei EIN, von der Hysterese, von den Wärmekapazitäten.

Ein genügend einstellbares Schaltnetzteil kann statt einem AUS=0% und EIN=100% ein AUS=min% und EIN=100% erlauben.

Der MOSFET wird nicht steilflankig geschaltet.

Effizienz ist nicht DAS Wichtigste! Hauptsache, es kann 2°C .. 8°C bei bis zu Ta=50°C realisiert werden. Ein Doppel-Peltier ist da sowieso notwendig.

Ich sagte bereits, daß ein kaufbarer Minikühlschrank für mich vollkommen ungenügend ist. Was soll ich mit einem Kühler anfangen, der ab 20°C Umgebungstemperatur aufgeben muß?

Am 24.08.2023 um 14:06 schrieb Helmut Schellong:

Ein doppeltes Peltier ist doch nicht notwendig: Wenn man ein Peltier nimmt, das deutlich über 100 Watt Qc liegt, und eine Ta=50°C annimmt, ist die maximale Tdiff >= 80K, 10K mehr als bei Ta=25°C. Insbesondere ist Qc noch 20W bei Thot=65°C und bei 0,8Imax.

Schaltnetzteile brauchen forcierte Luftkühlung 10cfm und Vout kann um 5% getrimmt werden. Haben aber z.B. einen Lüfteranschluß 6W. Lüfter weglassen wird also nicht gehen.

Damit arbeitest du das Peltier mechanisch auf. Die Thermosäulen sind weich...

Thomas Prufer

"Helmut Schellong" schrieb:

Effizient ist das was du hier machen willst nicht. Wenn man ein Peltier ausschaltet dann leitet das die Wärme der warmen Seite zur kalten Seite. Wird also dann sehr schnell auf der kalten Seite warm.

Besser ist da eine Ansteuerung bei der man die Spannung analog regelt so daß immer ein kleiner Strom durch das Modul fließt.

Frank

Ich habe das gründlich durchdacht. Es gibt eine Zyklenfestigkeit bei Peltier. Die liegt ungefähr bei 20000 oder bei 800000. Damit sind allerdings _volle_ Zyklen gemeint.

Wenn ein Zyklus darin besteht, daß die Temperatur sich um nur 0,2K ändert, sehe ich keine Gefahr, daß die Thermosäulen sich /verbrauchen/. Erst recht nicht bei großer thermischer Trägheit.

Bei einem Zyklentest wird die Kaltseite abwechselnd beispielsweise auf -20°C, +120°C, -20°C, ... gebracht. Jetzt vergleiche mal das deltaT = 140K mit meinem deltaT = 0,2K. Mein deltaT ist folglich völlig vernachlässigbar.

Es sind bisher mindestens 2 Peltier-/Mythen/ durch mich entkräftet worden.

Am 25.08.2023 um 10:23 schrieb Frank Müller:

Richtig, es hat _generell_ ein Eta von etwa 5%.

Wirklich? Ich meine, es ist anders herum. Ein linearer Stromregler hat eine immense Verlustleistung. Ein Zweipunktregler hat vergleichsweise gar keine Verlustleistung.

Ich will ja absichtlich, daß die Kaltseite periodisch wärmer und die Warmseite kälter wird (Hysterese). Die Temperaturdifferenz wird geringer, was positiv ist. Die Leistung von 12V * 15A = 180 W verschwindet komplett während der Abschaltung.

Es kann auch sein, daß nun ein dritter Peltier-/Mythos/ verschwindet.

Schaltnetzteile haben heute z.B. 93% Wirkungsgrad. Wenn die Last wegfällt, 0,5 W Verbrauch.

Wurde schon bekanntgegeben. Ein Preis und Daten wurden bisher nicht bekanntgegeben.

"Helmut Schellong" schrieb:

Ich hatte damit mal vor Jahren rumprobiert, mein Modul hatte zwar nur 50W, aber die Kaltseite war da sehr schnell mit Reif bedeckt und nach den abschalten war der auch genau so schnell wieder verschwunden.

Hier braucht man nur die Spannung regeln, den Strom regelt das Element dann schon selber.

Die thermischen Verluste sind beträchtlich.

So ein Modul hat einen sehr niedrigen Wirkungsgrad, die Leistung die du da rein steckst wird komplett in Wärme umgewandelt und dazu kommt dann noch die Wärme die durch das Modul transportiert wird. Beim Ausschalten verteilt sich die ganze Leistung auf das ganze Modul und damit auch auf die kalte Seite.

Wenn du die Spannung auf z.B. 3V absenkst dann zieht der da keine 15A mehr.

Man kann auch Schaltnetzteile so aufbauen daß man die Spannung damit steuert.

"Frank Müller" schrieb:

Oh, eine Stelle vergessen, der komplette Link ist:

Die Anforderung hast Du eben erst aus dem Hut gezaubert, Du hattest die Existenz generell abgestritten.

Also gut - erster Treffer, es gibt da reichlich Alternativen:

Um zurück zum Thema zu kommen: sowas gibt es natürlich auch als Fertiglösung für Peltier-Anwendungen, wenn man den Teil nicht selber entwicklen will:

cu Michael

Am 25.08.2023 um 15:52 schrieb Frank Müller:

Das wird in der Branche als 'unkontrollierter Betrieb' bezeichnet, der leicht zur Zerstörung führen kann. Außerdem liegt keine Messung vor.

Ein linearer Spannungsregler hat eine immense Verlustleistung. Prinzipiell kein Unterschied zum Stromregler.

Zwischen Strom- und Spannungsregelung gibt es einen qualitativen Unterschied. Beispielsweise wurden zur Erstellung von Kurvendiagrammen mit einer Kurvenschar der Ströme, eben die Ströme konstant gehalten.

Bei einer linearen Regelung (statt Zweipunktregelung) ebenso. Die lineare Regelung wird nicht besser sein, als die Zweipunktregelung. Falls doch, vernachlässigbar gering.

Logisch. Nach dem Ausschalten beginnen alle Temperaturen, sich an die Umgebungstemperatur anzugleichen.

Du übergehst erneut die extrem geringe Temperaturerhöhung von nur 0,2K.

Wie denn die Spannung absenken? Die Schaltnetzteile haben Festspannungen.

Verstehe ich nicht. Schaltnetzteile haben Festspannungen. Eine Einstellbarkeit (±12%) verdoppelt sogleich den Preis und nützt ja doch nichts.

Man kann so nicht entwickeln. Es müssen konkret Schritt für Schritt vorgenommen werden: Zuerst das Peltier-Element (15A; 14,6V; ΔTmax=71K; 130W). Dann das Schaltnetzteil (12,6V; 16,7A; 200W; η=93%).

Die sind besser als Minikühlschränke. Bei Ta=30°C können die (um 22K) auf 8°C herabkühlen.

"Helmut Schellong" schrieb:

Meine Module sollten von -20°C bis +120°C aushalten, da geht bei -5°C noch nichts kaputt.

Du willst wirklich einen Raum, etwa so groß wie zwei Tafeln Schokolade, mit 130W auf Kühlschranktemperatur bringen?

Das Ding braucht dafür aber keine 130W...

Frank

Am 25.08.2023 um 20:10 schrieb Michael Schwingen:

Nein, es geht von Anfang an um ein Peltier mit 135 W, 15 A.

Es steht oben: "Ich kenne jedenfalls keine kaufbare Schalt-Stromquelle" Eine Existenz habe ich folglich nicht abgestritten.

Das ist für DC/DC-Zwecke.

Ein fertiges Einbau-Schaltnetzteil ist konzeptionell schlicht besser.

Am 25.08.2023 um 21:59 schrieb Frank Müller:

Nein, meine vor Tagen gepostete Definition lautet anders. Ich würde etwa 2 Liter Inhalt wählen. Warum? Weil der Gesamtaufwand viel zu groß ist, für nur 0,75 Liter. Das paßt technisch-konzeptionell einfach nicht. Schon, weil (auch) der OP ein Peltier mit 135 W wählte.

Richtig, aber für höhere Umgebungstemperatur braucht man etwa 130 W.

Ich will bis mindestens Ta=40°C eine Einstellbarkeit bis herab auf 2°C haben. Wenn ich mir (virtuell) solch eine Selbstbau-Mühe gebe.

Helmut Schellong schrieb:

Für Temperaturregelung ist Spannungsregelung von Vorteil, da das Peltier-Element sozusagen mithilft. Voraussetzung ist natürlich, dass eine Strombegrenzung vorliegt.

Für Peltier-Temperaturregelung hatte ich einfache Schaltregler- Platinchen oder gar einfache Bausätze mit 4A oder 5A Reglern verwendet. Dort habe ich einen C in der Regelung etwas erhöht und die Steuerspannung über einen Widerstand in den Summations- Punkt eingespeist. Bei 5V Referenz lässt sich dann mit einer Steuerspannung von 0-10V eine Ausgangsspannung von 10-0V erreichen, gleiche Widerstände vorausgesetzt. Kleinste Spannungen sind dann etwa 'holprig', was aber egal ist. Da ich nur Kühlen und nie Heizen brauchte, benötigte ich keine Polaritätsumschaltung.

Helmut Schellong schrieb:

Hast du einen Link zum Datenblatt?

Kommt auf die Leistung an. Das Netzteil vom Laptop hat keinen Lüfter.

Ich meinte, die maximal zulässige Umgebungstemperatur kann rasch erreicht werden. Die zentraleuropäische Annahme, auch im Sommer würde es nie wärmer als 32 °C in der Küche werden, könnte irgendwann obsolet werden.

Am 18.08.23 um 21:18 schrieb Martin Klaiber:

Der würde aber viel weniger Strom brauchen, vor allem, wenn er fast nie geöffnet wird.

Ferner würde er sich um die Innenluftentfeuchtung kümmern. Wenn deine Kiste nicht 100% druckdicht ist, wird ständig Luft ein und ausströmen, mindestens mal durch Luftdruckschwankungen. Dadurch wird über längere Zeit ständig Wasser in den kühlen Innenraum transportiert, solange bis alles abgesoffen ist.

Er hält die Kälte um ein Vielfaches länger, wenn mal der Strom weg ist.

Kurzum, der Kühlschrank ist eindeutig Sieger nach Punkten.

Bei einem Kühlschrank stimmt das. Diese räudigen Peltier-Kühler brauchen dafür aber nur Minuten.

Die sind nur im Bereich ihres Phasenübergangs von gefroren auf flüssig stark wirksam. Die dafür erforderliche Tiefe Temperatur hast du nicht.

Eben. Muss ja kein 120l Modell sein.

Marcel

Ja. Deshalb habe ich ja der anderen Seite widersprochen, der, daß Kühlschränke eine Mindesttemperatur in der Umgebung brauchen um zuverlässig zu arbeiten. Das gilt imho nur für das oft geforderte Temperaturgefälle innerhalb des Gerätes.

Da widerspricht Liebherr:

"Wenn die Wahrscheinlichkeit besteht, dass die Lufttemperatur im Raum unter den für die Klimaklasse angegebenen Minimalwert fallen könnte, sollte besser ein anderer Aufstellort für den Kühlschrank gewählt werden. Die Nichtbeachtung dieser Regel kann zu einer Funktionsstörung des Geräts und einer Verringerung seiner Lebensdauer führen. Bei niedrigen Temperaturen erhöht sich nämlich die Zähflüssigkeit des Öls im Kompressor – infolgedessen verschlechtert sich die Schmierung der Reibteile und dementsprechend kommt es zu einem schnellen Verschleiß des Mechanismus." (...) "Zusammenfassend lässt sich schlussfolgern, dass es bei uns nicht empfehlenswert ist, einen Kühlschrank in einem unbeheizten Raum zu verwenden, in dem die Lufttemperatur unter den für die Klimaklasse des Geräts genannten Minimalwert fallen kann. Erstens ist dies ein direkter Verstoß gegen die Betriebsbedingungen, der zum Verlust der Herstellergarantie führt. Zweitens verringert sich durch die Funktionsstörung die Lebensdauer. Und drittens kann ein solcher Betrieb die Qualität der Lebensmittel beeinträchtigen."

Dann nehme ich bei einigermaßen vergleichbaren Geräte halt das mit der breiteren Temperaturklasse -- sofern der Kistenschieber die angibt...

Thomas Prufer