Kuehlbox mit Peltier-Element

Am 27.08.2023 um 21:09 schrieb Gerald Oppen:

Ich folge den Dokumentationen des Herstellers. Ich interpretiere nichts hinein, was der Hersteller nicht angibt.

Der Hersteller hat das veröffentlicht, das notwendig ist, und noch einiges mehr. Ich bin zufrieden mit dessen Dokumentationen.

Am 27.08.2023 um 21:41 schrieb Rolf Bombach:

Dieser Händler hat auch 340W-Peltier. Die fallen aber mit ΔT zurück auf 60K. Liegt wohl daran, daß die Kantenlänge der Peltier nicht ihrer Leistung folgt.

Okay, hab's verstanden.

Die Boxen bei Amazon gibt's ja auch mobile Miniboxen mit (elektrischem) Akku für unter 100€. Fänd ich jetzt nicht teuer für eine geregelte Kühlung mit Isolierbox, Alarm, Anzeige, 8-20 h Akkubetrieb bei 2--8 °C, usw.

Nur: Querlesen der Rezensionen stellt einige der Daten in Frage, vorsichtig gesagt.

Thomas Prufer

Wenn man das Peltier-Element irgendwie zwischen die Wände einer Thermosflasche bekommen könnte... Kein Kondenswasser...

Hallo Gerald,

Es wäre gerade das erste Mal, dass es jemandem gelänge, Helmut von irgendwas zu überzeugen. Vergiss es. Er ist so felsenfest von seiner Genialität überzeugt, das wird nichts.

Sobald ein Thema ein bisschen komplexer wird, ist mit Helmuts Weisheit einfach vorbei. Dann wird gnadenlos simplifiziert und halbwahre Lehrsätze verbreitet.

Marte

Am 28.08.2023 um 00:18 schrieb Helmut Schellong:

. | Poti ------------------| - . | . | O ±11V . | | Sensor ------12R---+---| + | . | | | . | | . +-------33k-------+

Die Schaltung ist als Schmitt-Trigger bekannt. Sie funktioniert ganz sicher und einfach. Es wird keine Temperaturdifferenz von 0,2K /genau gemessen/! Es handelt sich um eine fest vorgegebene Hysterese - ein Delta, per Mitkopplungsspannungsteiler.

Am 28.08.2023 um 15:53 schrieb Marte Schwarz:

Genialität? Meine Aussagen basieren direkt auf Datenblättern und anderen Dokumenten von Herstellern. Ich gebe nur Daten und Wissen von anderer, kompetenter Seite weiter.

Du wirst zu diesen drei Aussagen keine Belege aus dem Thread beibringen können. In Wirklichkeit sind die Dinge nämlich überwiegend genau anders herum:

Wenn ein Thema komplexer wird, fange ich an zu analysieren und zu recherchieren und verstehe danach alles. Ich simplifiziere nichts, sondern es ist dann von Grund auf einfach so simpel, wie ich es sage. Auch halbwahre Lehrsätze verbreite ich nicht, sondern ich verbreite faktisches Wissen. Ich schreibe bewußt in einem Kontext und wiederhole daher meist nicht bereits zuvor Gepostetes.

Ich gehöre zu den Wenigen, die vieles von vornherein belegen, und einen eventuellen Rest kann ich dann fast immer auf Anforderung belegen.

Datenblätter weisen mich aktuell zu neuen faktischen Erkenntnissen bezüglich der quadratischen Leistungssteigerung durch Stromverdoppelung. Eine Stromhalbierung und daher zwei Peltier thermisch parallel zu schalten, lohnt sich nämlich nur bei Betrachtung der Gesamtleistung, mit der das Peltier versorgt wird. Hinsichtlich der Nutzleistung Qc schadet diese Maßnahme bei höherem ΔT sehr.

Hi Helmut,

Daten und Wissen sollte man als Ingenieur einordnen können. Genau das lässt Du aber schmerzlichst missen. Hier geht es um ein wesentlich komplexeres System, als Dein einfacher Geist hier wohl zu fassen vermag. Was Du hier ablieferst, ist einfach nur peinlich.

Doch, und es wurde das meiste dazu schon geschrieben.

Marte

Hallo Martin,

Ich hab mich schon gewundert, warum ich meinen Beitrag nicht gefunden hatte, den ich am 17.08. bereits verfasste. Der steckte noch im Entwurfsordner :-(

Ich habe mir mal einen Campingkühlschrank aus dem Elektroschrott gerettet und mir damit einen kleinen Temperaturschrank gebaut. Einige Erfahrungen dazu:

Du kämpfst gegen zwei gegenläufige Effekte:

Der Wirkungsgrad sinkt mit dem Strom quadratisch. Das würde für ein eher kräftig ausgelegtes Peltierelement sprechen, das mit wenig Strom betrieben wird. Allerdings arbeitet jedes Peltierelement gegen seinen eigenen Wärmewiderstand, der natürlich die Wärme wieder zurück in die Kühlkammer bringen wird. Jede passive Wärmeübergangsoptimierung spielt hier gegen Dich. Die Idee mit dem Kühlkörper auf der Innenseite ist also kontraproduktiv. Im Gegenteil: Vermeide passive Konvektion und unterbinde alle Strahlungswärmeübergänge. Wenn das Peltier stromlos ist, dann sollte auch der Wärmeübergang (zurück) so gut wie möglich gebremst werden. Das ist bei der Feuerungstechnik auch nicht anders, da hat man schon seit langer Zeit Rauchklappen und Gebläselüftungen eingeführt, um Konvektionskühlung durch den Schornstein zu unterbinden. Den Effekt kenne ich noch von unserem alten Gasboiler, der das eben leider nicht hatte.

Also Lüfter sind Deine Freunde und dann die ganze Wärmeübertragung ausschließlich durch Zwangskonvektion ausführen. Je besser Dir das gelingt, desto mehr Leistung darf das Peltierelement haben, ohne dass es Deine Verluste zu sehr erhöht. Wenn das gelingt, dann ist mehr Nominalleistung sogar hilfreich, weil Du schnell herunterkühlen kannst und dann mit wenig Strom entsprechend effizient Kühlleistung bekommst.

Wenn Du die Materialien kennst, dann kannst Du mit entsprechenden Tools aus der Heizungsbranche die Wärmeflüsse errechnen/simulieren. Wenn der mechanische Aufbau schon steht, kann man einiges messen. Aber gerade diese Effekte mit unterschiedlichen Peltierleistungen im Versuch auszuprobieren ist natürlich eine Frage des Kleingeldes ;-)

Das ist eine der dümmeren Ideen, wird aber in kommerziellen Geräten so gemacht, weil billig und der Kunde zahlt die Stromrechnung, nicht der Hersteller.

Es gilt alles, was für den CPU-Kühler auch gilt

Auf jeden Fall, es sei denn, Dir ist der Energieverbrauch egal.

Ich wüsste nicht, was dagegen spräche. Die meisten Campingkühler sterben wegen der billigen Lüftermotoren mit billigsten Blechkommutatoren.

Da spricht wenig dagegen, solange der Ripple nicht zu groß ist. PWM ist eben suboptimal, weil Du Zeiten mit keinem Strom als Wärmerückstromzeiten hast, und maximaler Strom eben das Quadrat der Verluste maximiert.

Marte

Am 28.08.2023 um 22:38 schrieb Marte Schwarz:

Ich kann die Daten bestens einordnen. Du stellst vorstehend platte und unbelegte Behauptungen auf.

Nein, Du kannst keine Belege beibringen. Du wirst das auch nicht tun. Vieles, das von anderen dazu schon geschrieben wurde, ist falsch und wurde von mir, auch mittels Belegen, widerlegt. Genau DAS paßt Dir offenbar nicht.

Peinlich ist, daß Du in Deinem späteren Posting meine Angaben teilweise bestätigst, indem Du zum Start des Threads 15.08. zurückkehrst - wir haben nun den 29.08. Konkreten Angaben darin weichst Du aus: Z.B. "Es gilt alles, was für den CPU-Kühler auch gilt". Und: "Wenn Du die Materialien kennst, dann kannst Du mit entsprechenden Tools aus der Heizungsbranche die Wärmeflüsse errechnen/simulieren." ist vage - und wahrscheinlich nicht hilfreich.

Fragwürdig ist auch, daß Du die PWM eines Schaltnetzteiles negativ ansprichst. Am Ausgang ist die nicht zu finden, dort ist unbedeutender 0,1Vpp Hochfrequenz-Ripple.

Ich schrieb 25.08.2023, 21:02 : |Zuerst das Peltier-Element (15A; 14,6V; ΔTmax=71K; 130W). |Dann das Schaltnetzteil (12,6V; 16,7A; 200W; η=93%). |14cm-Lüfter, hinten unten, 1100 U/min, 51 cfm, 13 dB(A). |usw.

Ich schrieb 25.08.2023, 22:49 : |Ich würde etwa 2 Liter Inhalt wählen. |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.

Ich schrieb 26.08.2023, 13:15 : |

Alle genannten kaufbaren Lösungen sind _vollkommen ungenügend_. Das wurde auch von anderen bestätigt (auch mittels externer Rezensionen). Ein Gerät, das von der Umgebungstemperatur aus _um_ 15K..22K kühlen kann, ist ungenügend. Das wurde/wird teilweise beharrlich ignoriert.

LED-Schalt-Stromregler sind entwickelt, wurde propagiert. Ja, jedoch keine geeigneten! Und für den dreifachen Preis! Die können maximal nur im halben Spannungsbereich den Strom um 50% ändern. Das ist ungenügend, wird aber bis jetzt teilweise ignoriert!

Ein Linear-Regler jedoch hat eine erhebliche Verlustleistung. Wird der Strom durch ihn halbiert, verdoppelt sich die Spannung an ihm. Das wird bis jetzt hartnäckig ignoriert. Ein Zweipunktregler selbst hat gar keinen Verlust. Dafür sind in der EIN-Phase Strom und Spannung am Peltier ziemlich maximal. Das gleicht sich ungefähr an, übrigens wegen der AUS-Phase, die gerne vergessen wird.

Eine vorteilhafte Verwendung von zwei thermisch parallelen Peltier ist nur bis etwa ΔT=30K möglich, und scheidet hier folglich aus.

Ich bin der Einzige, der bisher mehrere konkrete Komponenten mit Datenblatt-Angaben nannte. Ich liefere, liefere, liefere, ... Das ist übrigens überwiegend so. Dies geht jedoch meistens unter. Auch den Schmitt-Trigger des Zweipunktreglers lieferte ich mit _konkreten_ Angaben. Eventuell untergegangen... ICH lieferte das alles - andere lieferten nichts oder nichts Konkretes, oder griffen meine konkreten Lieferungen beleglos an.

Hallo Helmut,

Können? Jede Menge. Wer hier mitgelesen hat, wird die meisten davon bemerkt haben, nur Du nicht, weil Du so von Dir überzeugt bist, dass alle Mühe vergeblich sind.

Richtig

Weil Deine "Belege" sehr oft einfach nicht passen.

Was ist daran falsch? Ich muss nicht das, was an tausend anderen Stellen bereits beschrieben wurde, noch einmal schreiben.

Der Zweipunktregler bringt beim Peltier den höchsten Verlust. Nur weil der Verlust im Schaltglied nicht anfällt, bedeutet es nicht, dass der gesamte Prozess auch optimal läuft.

An was?

Trübe sind Deiner Worte Inhalt.

... viel Unsinn

In der Tat ;-)

Das macht den Zweipunktregler immer noch nicht besser. Lass es Dir gesagt sein: Peltierelemente und Zweipunktregler sind meistens eine schlechte Idee.

Nur, weil Du es nicht begreifen magst, bedeutet es nicht, dass sie nicht recht hätten.

Marte

"Ein Geisterfahrer? Nein, Hunderte!"

Chris Jones schrieb:

Bleibt dem dann nicht die Luft weg?

SCNR

Falls Silikon, dann "essigsäurefrei"... ISTR das die Essigsäure die thermopiles frisst.

Thomas Prufer

Sowas wollte ich vorschlagen:

Sowas wollte ich vorschlagen:

Am 29.08.2023 um 08:00 schrieb Marte Schwarz:

Ich habe auf viele (alle?) geantwortet, folglich habe ich diese bemerkt.

Ich bin offen für alles, jedoch von Falschem kann man mich nicht überzeugen:

Gerald Oppen: |> Bei ΔT=50K sehe ich Qc=47W (Kälteleistung). | |OK, gehen wir mal von den 150W el Leistung und 47W Kühlleistung aus... | |> Ich habe als Endresultat folglich einen Verlust von 150W-47W ≈ 100W. |> Bei ΔT=30K ein Verlust von 150W-80W ≈ 70W. | |..dann ist mir aber nicht klar warum Du die Kühlleistung abziehen willst. Die musst Du zusätzlich |zur elektrischen Leistung "entsorgen".

Das Peltier wird vom Schaltnetzteil mit 150W Gesamtleistung versorgt. Der Gerald Oppen war (ist?) jedoch der Meinung, man müsse die Nutzleistung Qc zu einer Verlustleistung umwidmen und zur Gesamtleistung hinzuaddieren, so daß z.B. 230W Gesamtleistung entstehen - mehr als die zugeführte Gesamtleistung.

Deshalb hatte Gerald auch von "... erneut zusätzlich ..." geschrieben. Er hat da etwas komplett falsch verstanden. Auch physikalisch ist seine Vorstellung nicht möglich.

Ich werde solchen irrigen Vorstellungen gewiß nicht folgen! Ich habe aber das Gefühl, ich sollte folgen, damit /man/ zufrieden ist?

Ein Peltier erzeugt durch die zugeführte Leistung ein bestimmtes |ΔT=Tc-Th| proportional. Je höher |ΔT| ist, desto geringer wird Qc, weil [Qc+Qh] der zugeführten Leistung entstammt. ΔT= 0K: 150W-(Qc=140W)= 10W Verlust. ΔT=78K: 150W-(Qc= 0W)=150W Verlust.

Ein Peltier /schwebt/ (ΔT) zwischen seiner Kalt-Senke und seiner Warm-Senke. Eine höhere Th steigert die Effizienz. Bei einem Kühler sind z.B. Rth_cold-Umg. = 10 °C/W und Rth_hot-Umg. = 0,2 °C/W.

Peltier-Datenblätter und andere Peltier-Dokumente der Hersteller sind also unpassend?

Falsch ist daran nichts, sondern es ist eine vage, umschreibende Antwort ohne Konkretes.

Ja, wie ich schrieb, das passiert jedoch nur in dessen EIN-Phase.

An die Verluste eines Linear-Reglers, den ich direkt davor beschrieb, der hier jedoch fehlt.

Die AUS-Phase wurde ja auch oben erwartungsgemäß übergangen - na siehste. Dabei hat ein Zweipunktregler definitionsgemäß zwingend eine EIN- und eine AUS-Phase.

Welchen Unsinn? Ich weiß, da wirst Du nichts nennen, weil es hier keinen Unsinn von mir gibt.

Ein solcher Regler ist wegen seiner fehlenden Verluste und seiner Einfachheit eine letztlich recht gute Lösung. Es kommt in der Endabrechnung auf die Kühlfähigkeit und die Leistung an 230Vac an. Doch auch auf die Kosten und den Aufwand der Herstellung.

Ich will einen Linear-Regler mit vielleicht 40W zusätzlichen Wärmeverlusten nicht auch noch in das Aufbau-Konzept einführen. Kalkuliert hier außer mir überhaupt jemand? Sieht nicht danach aus.

Sie hatten jeweils nicht recht bzw. nichts Besseres als ich.

Helmut Schellong schrieb:

Es ist hier unerheblich, wie gross oder wie klein der Temperaturhub ist. Es geht schlicht um die Wärmeflüsse: Beispiel (Petier-Element, welches du erwähnt hattest)

Annahme: T_Heiss 50 °C, T_Kalt 10 °C, Delta-T daher 40 K. Benötigt wird eine "Kälteleistung" von 10 W. Diese strömen halt durch die schlechte Isolierung rein, angenommen.

Betriebspunkt 1: 5 A, 5.5 V, sind 28 W Strombedarf. Die werden vollständig verheizt und geben mit den 10 W aus der Box 38 W Abwärme.

Betriebsweise 2. Eine Zeiteinheit Ein, eine Zeiteinheit Aus. Ein: Hatten wir oben schon. Aus: Immer noch benötigt sind 10 W Kälteleistung, dazu kommen ungefähr 28 W Wärmerückströmung. Genaue Angaben über die Wärme- leitung kann ich nicht entnehmen, ist so ein Grenzwert aus allen Kurven, wer weiss mehr?

Also habe ich zwei Phasen: 10 W und (10 W + 28 W), gibt durch- schnittlich schon 24 W Kältebedarf. Da ich die Energie in der halben Zeit, der Ein-Phase, erbringen muss, muss ich in dieser Phase 48 W Kälte erzeugen. Die Ein-Phase benötigt mit diesem Element 9 A bei 10 V, also 90 W. Allerdings nur während der halben Zeit. Bleiben aber immer noch 45 W.

Also: CW-Regelung 28 W. PWM-Regelung 45 W.

Am 29.08.2023 um 20:58 schrieb Rolf Bombach:

Vorstehendes habe ich nicht geschrieben, sondern 'olaf' [23.08.2023, 09:53]. Spätere Texte schrieb 'Gerald Oppen' [27.08.2023, 02:14].

Es geht im Kontext um die Alterung des Peltier durch Temperaturschwankungen von bis zu 140K. Zyklenfestigkeit.

Folgendes schrieb ich [27.08.2023, 23:58]:

Es geht hier um die Alterung des Peltier durch große Temperaturschwankungen von bis zu 140K. Zyklenfestigkeit.

Definition:

Peltier: Rth = 1 °C/W

Die Verlustwärme des Linear-Reglers bei CW fehlt. Ich sehe da 35W ((12.5-5.5)*5A). Genau deshalb schrieb ich, daß es sich ungefähr angleichen wird.

EIN und AUS des Zweipunktreglers sind hier pauschal hälftig. Es fehlt also die Berücksichtigung des beliebigen Verhältnisses von EIN/AUS, das dieser Regler einstellt.

Das Peltier, das ich zuletzt nannte, ist QC-241-1.4-8.5. Davor nannte ich QC-127-2.0-15.0.

Hi Helmut,

Keiner will ernsthaft Linearregler einsetzen. Schaltregler sind seit langem erfunden und mit vernachlässigbaren Ripples machbar.

Marte