Kuehlbox mit Peltier-Element

Aug 15, 2023 Last reply: 2 years ago 196 Replies

Am 19.08.23 um 09:18 schrieb Marte Schwarz:

Nicht in der Anwendung. Das macht nur Sinn wenn dTmax vom einstufigen Peltier überschritten bzw. fast erreicht wird. Ansonsten thermisch parallel schalten bringt in der Regel deutlich mehr.

Strom regeln, die Spannung stellt sich alleine ein - abgesehen dass es eine Begrenzung geben sollte dass keine Maximalspannungen überschritten werden können.

Sorry, nein. Schaltregler die auf Strom regeln sind erfunden und lösen diese Problematik vollständig.

Gerald

Am 26.08.23 um 14:35 schrieb Helmut Schellong:

Deine Erklärung beruht auf falschen Annahmen deinerseits. Bei der Zyklenfestigkeit geht es um langsam geregelte Temperaturänderungen. Nicht um die thermische "Resonanzfrequenz" die ein Peltier hat. Abgesehen davon dass Dir eine Zweipunktregelung mit einer

0,2K Hysterese am Peltier schon messtechnisch schwer fallen wird.

Ich wollte mit dem Beispiel darauf hinaus dass Du die Leistung statt mit der Anpassung der Motorleistungmit der Dosierung der Bremsleistung versuchst zu regeln...

Über den Wirkungsgrad vom Netzteil braucht man gar nicht diskutieren wenn man den vom Peltier völlig ausser acht lässt weil man mit PWM regeln will.

Gerald

"Gerald Oppen" schrieb:

Das mit den -5°C dauert nur wenige Sekunden, so schnell ist der Kühlkörper auf der anderen Seite noch nicht warm.

Den Effekt hat man, selbst bei kommerziellen Kühlboxen, sobald man sie einschaltet. Bei den einfachen ist meist nicht mal eine Regelung drin, das Peltier-Element hängt direkt am 12V-Kabel für den Zigarettenanzünder.

Frank

Am 27.08.23 um 10:45 schrieb Frank Müller:

Wenn ein Kühlkörper dranhängt. Ansonsten geht es auch recht schnell.

Fällt da wahrscheinlich nicht so schnell auf da vergleichsweise selten im Einsatz. An der Zuleitung fällt wahrscheinlich auch schon einiges an Spannung ab so dass die Leistung dann doch schon etwas reduziert ist.

Gerald

Ich hänge das hier nochmal als Antwort an die Originalfrage, da der Thread langsam unübersichtlich wird.

Konventionelle Kühlschränke liegen problemlos unter 150kWh/Jahr, der hier:

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ist mit 72kWh/y angegeben, macht also gut 8W Mittelwert.

Ich habe starke Zweifel, daß Du das mit einer Eigenbau-Peltier-Kombination auch nur näherungsweise erreichen kannst. Dazu kommt das bessere Überbrückungsverhalten bei Stromausfall.

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hat eine brauchbare Übersicht, die nach absolutem Verbrauch sortiert ist.

cu Michael

Am 27.08.23 um 11:26 schrieb Michael Schwingen:

Danke für das Zusammenfassen und den Link. Ein Kühlschrank sollte in keiner Wohnung fehlen, nur der Mobileinsatz ist nicht abgedeckt. Dafür ist der Selbstbau eine größere Herausforderung, insbesondere wenn sie nicht ausfallen darf. Da sind die käuflichen Insulin-Kühlboxen wahrscheinlich zielführender.

Gerald

Am 27.08.2023 um 00:27 schrieb Gerald Oppen:

Ja, das schrieb ich. Beispielsweise 25W statt 20W ist jedoch nicht nichts.

Es gibt noch einen Vorteil: Schaltnetzteile arbeiten effizienter bei höheren Ausgangsspannungen. Aus der selben Familie: Ein Schaltnetzteil 24V hat 94%, bei 12V sind es 93%.

Ich hab mal bei Amazon die Kühlboxen angeschaut: Ich hab da keine Angaben zur Leistungaufnahme gefunden.

Für kleine Kühlschränke, thermoelektrisch, waren so einige im 50-Watt-Bereich dabei.

Zuverlässigkeit ist so beim Querlesen der Rezensionen grausam schlecht, sowohl bei den Insulinboxen als auch den Dosenkühlern.

Mit einem "echten" Kühlschrank bekommt man doch eine vernünftige Überbrückungszeit hin, wenn man den mit irgendwas thermisch trägem vollpackt: Bierflaschen? Wasserkanister?

Temperaturlogger gibt es bei eBay zuhauf, Nubbel mit USB dran, Kosten um die 15€ inkl. Porto. Wär ja vielleicht wichtig zu wissen das es eine Überschreitung gab, und wie lange und um wieviel.

Thomas Prufer

Am 27.08.2023 um 00:16 schrieb Gerald Oppen:

Ich komme auf andere Werte. Vor Tagen postete ich, daß ich von Thot=50°C ausgehe -> andere Diagramme. Und ich arbeite mit 0,8*Imax = 12A, wie ich postete. Mit 12V kann ich keine 15A erreichen.

Ich schrieb auch, daß ich 2°C im Kühler bei mindestens Ta=40°C erreichen will.

12,5V * 12A = 150W, nicht 220W. Bei ΔT=50K sehe ich Qc=47W (Kälteleistung). Ich habe als Endresultat folglich einen Verlust von 150W-47W ≈ 100W. Bei ΔT=30K ein Verlust von 150W-80W ≈ 70W.

Ungefähr deshalb habe ich auch Abstand vom Doppel-Peltier genommen. Die Auswahl wird auch viel geringer, die Preise höher.

Die thermische Isolierung muß umso besser sein, je weniger Qc bereitsteht, in Abhängigkeit von ΔT. Zu Beginn im Thread schätzte doch jemand eine Qc von etwa 10..20W.

47W sind ja nun beträchtlich mehr.

Dauerhafte Betriebsfestigkeit und Sicherheit sind kein Problem bei meinen Entwicklungen. Ich hatte doch von einer dicken Aluplatte zwecks zusätzlicher thermischer Trägheit gesprochen. Die kann 12cm x 8cm x 15mm gewählt werden. Man erhält dadurch zudem einen Belüftungs-Freiraum hinter dem Kühlkörper.

Ich bezog mich hier im Kontext bei Selbstbau auf den mobilen Einsatz, das wird sportlich mit einem "echten" Kühlschrank ;-)

Gerald

Am 27.08.23 um 11:53 schrieb Helmut Schellong:

Weiss jetzt nicht auf was Du geschaut hast - auf die schnelle sehe ich bei der 50°C Th-Angabe bei 70K ehr einen Unterschied zwischen 18W und

20W, also nur 2W bessere Kühlleistung bei der blauen Linie.

Das dürft hauptsächlich die Folge vom halben Strom sein. Und Achtung! Die Peltier-Modulspannung steigt auf über 30V an bei Imax! Das schaffen die meisten 24V-Netzteile nicht über die Adjust-Funktion insofern vorhanden. Da rennst Du also gleich in das nächste zu lösende Problem...

Gerald

Am 27.08.23 um 12:39 schrieb Helmut Schellong:

OK, gehen wir mal von den 150W el Leistung und 47W Kühlleistung aus...

..dann ist mir aber nicht klar warum Du die Kühlleistung abziehen willst. Die musst Du zusätzlich zur elektrischen Leistung "entsorgen". Also 197W @ dT= 50K bzw. 230W @ dT = 30K die Du an die Umwelt abgeben musst. Das ist eine nicht zu unterschätzende Herausforderung diese so abzuführen dass Du die Peltier-Warmseite bei 40°C Umgebungstemperatur auf <= 50°C halten kannst.

Auf der Warmseite wirst Du wesentlich mehr Alu in Form eines Kühlkörpers benötigen um die Wärme weg zu bekommen.

Du meinst den Kühlraum selbst?

Gerald

Am 27.08.2023 um 01:18 schrieb Gerald Oppen:

Diese beiden Komponenten haben in dem Zusammenhang nichts miteinander zu tun. Der Schaltregler wandelt von 230Vac auf 24Vdc, mit 94% Wirkungsgrad. Der Zweipunktregler regelt mit 99,5% Wirkungsgrad die mittlere Zieltemperatur.

Dies ist der dritte Peltier-Mythos, der gekippt werden wird.

Ein Peltier hat keine Probleme mit gepulsten Strömen, wenn man es richtig macht.

Das Netzteil wird nicht ein-/ausgeschaltet. Was die Zeit angeht: jeweils dauerhaft.

Das Peltier wird ein-/ausgeschaltet.

Inzwischen bekannt - und völlig unzureichende Daten, wie die Minikühlschränke.

Am 27.08.2023 um 01:30 schrieb Gerald Oppen:

[...]

Die Peltiers altern durch starke Temperaturwechsel, nicht durch starke Stromwechsel. ΔT=140K altert rapide, ΔT=1K altert nicht, Strom dabei egal. Ich hatte vor Tagen die entsprechende Testprozedur eines Herstellers gepostet.

Am 27.08.23 um 20:40 schrieb Helmut Schellong:

In die Du weiterhin mehr hineininterpretierst als sie hergibt. Der Test erfolgte in einem definierten Testaufbau den der Hersteller dort nicht veröffentlicht hat. Auch hat er keinerlei Angaben zum zeitlichen Verlauf des Stromes / Flankensteilheit gemacht, lediglich zu Zyklenlänge und Temperaturverlauf.

Gerald

Helmut Schellong schrieb:

Danke! Das Teil schafft wirklich erstaunliches Delta-T. Hätte mir vor 10 Jahren geholfen :-(

Gerald Oppen schrieb:

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Hatte ich ja erwähnt. Das sind fertige Module, die nur mit einer Spannungsquelle betrieben werden.

Am 27.08.2023 um 02:14 schrieb Gerald Oppen:

Doch - selbstverständlich. Eine Reduzierung der ΔT ist grundsätzlich vorteilhaft, weil dadurch Qc steigt.

Diese Betrachtungen, mittels blumiger Formulierungen vorgebracht, sind aus meiner Sicht falsch. Sie berücksichtigen nicht die wahrlich winzigen Temperaturveränderungen bei Zweipunktregelung. Sondern es soll einfach der Mythos fortgeschrieben werden. Der thermische Energie-Zustand der technischen Anordnung ändert sich praktisch nicht durch die beiden Phasen der Zweipunktregelung. Ein ΔT von 0,2K oder 0,8K ist schlicht /nichts/.

Die Formulierung "erneut zusätzlich zur eigentlichen Kühlleistung" ist falsch. Es gibt da keine Zusätzlichkeit. Es muß lediglich ein winziger Anstieg von 0,2K wegen der Pause wieder ausgeglichen werden. Während der Pause nimmt das Peltier 0 W vom Netzteil auf. Es pendelt zwischen 0 und 150 W.

Am 27.08.2023 um 02:56 schrieb Gerald Oppen:

Nein. Welche Annahmen sind denn falsch?

Ich verwende eine thermische "Resonanzfrequenz" eines Peltiers nicht.

Nein, eine leichte Übung für mich. Bei Dir liegt ein Denkfehler vor.

Das weiß ich, jedoch zählt einfach immer die Hauptforderung zuerst in einem Lastenheft. Die, die zuallererst den Sinn und Zweck eines Gerätes bestimmt.

Hää?

Am 27.08.2023 um 16:09 schrieb Gerald Oppen:

Ich hatte bei 65K geschaut.

Ich schreibe seit fast einer Woche, daß ich 0,8 * Imax verwenden will. Das Schaltnetzteil ist zudem trimmbar.

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