Ich habe soeben schon versehentlich in de.sci.elektrotechnik gepostet, das gehört aber doch eher hier her: Ich möchte mir mit einem 100W Peltierelement eine Schaltschrankkühlung bauen. (so ähnlich wie diese hier:
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Auf beiden Seiten des Elemnts befestige ich mit Wärmeleitkleber je einen Kühlkörper mit 0,5 W/K und jeweils einem Lüfter. Der eine Lüfter führt die Wärme draußen ab, der andere wälzt im inneren die kühle Luft um. An der heissen Seite eine Temperatursicherung die abschaltet sobald das Peltierelement über 80°C kriegt. Habt ihr irgendwelche Tips und Anregungen? Insbesondere bei der Dimensionierung des Kühlkörpers bin ich mir nicht so sicher.
Mein Tip: Vergiss es! Ordinäre Kühlkörper und Lüfter sind auch wirkungsvoll. Für Peltier muss du immens Energie vernichten! Und der Wirkungsgrad ist mehr als bescheiden. Vergleiche mal mit einer Autokühlbox. Um da 6 Flaschen Limo oder Bier aus dem Laden mit 20 Grad auf 5 Grad runterzukühlen muss die mindestens 24 Stunden laufen. Und das mit 60 Watt. So meine eigene Erfahung.
BTW: Wenn das Peltier aussen 80 Grad hat dann hat es innen bereits mindestens 65 Grad.
Richtig, es gibt nur für diesen Anwendungsfall keine andere Möglichkeit, Ich habe dazu in de.sci.ing.misc schon was gepostet (siehe "Kühlung für Kameragehäuse")
Solange ich das Gehäsue mit den normalen Lüftern auf einer erträglichen Temperatur halten kann soll das auch geschehen, nur wenn das nicht mehr geht (was gerade passiert) sollte sich diese Apparatur einschalten.
Richtig, an das hab ich noch garnicht gedacht. Da geht vorher was anderes kaputt!
halte ich irgendwie für nicht seriös. Die Angaben zur Leistung sind für mich nicht nachvollziehbar. Z.B.
Typ Aufnahmeleistung Betriebsspannung Aufnahmestrom max. Umgebungstemperatur
FL 104 50 W 24 V DC 3,5 A +70 °C FN 104 70 W 24 V DC 5,0 A +70 °C FR 104 100 W 24 V DC 7,5 A +70 °C
Nach P = U*I hätte z.B. das angebliche 100 Watt modul 180 Watt Aufnahmeleistung wenn es bei 24 Volt 7,5A zieht.
Wie die zu diesen Zahlen kommen ist mir ein Rätsel.
Dito auf die Leistungskennlinien. Ich verstehe die nicht. Das sind für mich nicht nachvollziehbare Kurven bzw. Geraden.
Hast du schon mal mit so einem Peltier etwas gekühlt? Ich habe einige Experimente hinter mir. Für irgendwelche kleine Laborboxen mag das sinnvoll sein. Aber für einen Schaltschrank?
Wiewiel Watt werden da drin umgesetzt? Wie goß ist das Gehäuse? Welches Material?
Das Peltierkühlen funktioniert ja schon bei einer Autokühlbox nur theoretisch und bei Idealbedingungen. Und praktisch wird es ein Heizkiste, wenn es im Auto heiss genug ist. Da bleibt die Box innen oft länger kühl wenn man es _nicht_ einschaltet! Man beachte immer das Prinzip der Temperaturdifferenz.
Ich würde mal sagen 80 Watt, 40 Watt von der Sonne die unvermeidlich durch das Sichtfenster reinscheint und 40 Watt von den eingebauten Geräten. Das Gehäuse ist aus PE, ich glaube 10 mm Wandstärke und hat eine Größe von ca. 25 x 25 x 80 cm
Ich fürchte, das Qmax bezieht sich auf eine Temperaturdifferenz von Null zwischen heisser und kalter Seite, bei den genannten Geräten offenbar zwischen innerer und äusserer Lufttemperatur.
Beim FL104C sieht man, dass bei einer eingebrachten Wärmeleistung von 65W und einer Aussentemperatur von 70°C keine Temperatur- absenkung mehr stattfindet; die Kühlwirkung von 65W ist natürlich schon noch da. Das wäre durchaus noch nützlich, wenn eine hermetische Abschottung nötig ist.
Die maximale Temperaturdifferenz wird erreicht, wenn keine Wärme eingebracht wird, einklich klar. Dazwischen verhält es sich ungefähr linear, typische Krankheit von Peltierkühlern. Das Diagramm ist sehr instruktiv, zeigt es doch auch, dass die maximal mögliche Temperaturdifferenz des Peltierelements allein, so ca 70K, mit tatsächlichen Realisierungen nicht genutzt werden können. Die Abwärme vom Ventilator und die Temperaturdifferenz der heissen Seite zur Luft vorallem machen die Bilanz kaputt.
Zum Rechnen ist das alles nicht so lustig. Die Wärmeübergänge von belüfteten Kühlkörpern müssten bekannt sein etc. Die bei Neumann angegebenen Daten sehen mir da sehr ehrlich und realistisch aus.
Der Strom durchs Element ist bei der angegebenen Spannung am Anfang deutlich grösser; die sich ausbildende Temperatur- differenz lässt dann eine gegengerichtete Thermospannung entstehen, sodass der Strom im Betrieb zurückgeht. Zur Abwärme kommt der Wärmeeintrag auf der kalten Seite hinzu, also so rund doppelt soviel Abwärme wie elektrisch aufgenommene Leistung bei geringer Temperaturdifferenz.
Und mach dir nichts daraus, dass Gerberfittig den Unterschied zwischen "P" und "Q" nicht begreift, er hat mutmasslich nie eine Uni von innen gesehen, protzt dennoch gerne mit seiner Unwissenheit in einer sci NG.
Kühlkörper, nach meiner Erfahrung, je größer, desto besser. Die 100W sehe ich etwas mit Skepsis. Lüfter sollen auf jeden Fall da sein. Ich habe zum Kühlen von Luft (max. 5l/min) auf 10°C, bei max. 40°C Umgebungstemperatur 3 Peltierelemente a 60W eingesetzt. Und die Kühlkammer dazu isoliert. Die Kühler haben ca 50% Volldampf gehabt (3x60W passte geografisch besser :-)), allerdings konnte ich keinen großen Lüfter einbauen können und auch keinen großen Kühlkörper. Als ich probeweise einen richtig saftigen Lüfter (vom Prozessor, so um die 200l/min) und die Regelung ausgeschaltet habe, bekam ich -10°C out beim 35°C in. Das war wie gesagt 5l/min und 180W am Peltier. Kurz gesagt: Peltier macht einen Delta-t von (in meinem Fall) 70K zwischen warm und kalt und je kälter man die warme Seite bekommt, desto besser läuft die Chose. Ich würde erstmal damit anfangen, die Scheibe evtl. mit Gold zu bedampfen, also einen Warmspiegel einzubauen (falls es optisch relevant ist) und auch die ganze Kiste thermisch zu isolieren. Dann kann man sich um evtl. Kühlung bemühen.
arbeitet Dein MAC-Mini bei Umgebungstemperaturen bis 35°C. Solange Du also ein Wärmereservoir hast, das kälter als 35°C ist, benötigst Du keine aktive Kühlung wie Peltiers. Das hast Du aber i.a. mit der Umgebungsluft, falls diese stets kälter als 35°C ist (also immer außer im Hochsommer). Dann genügt ein ausreichend kräftig dimensionierter Lüfter, der Umgebungsluft durchs Gehäuse bläst.
Sei T_in die Außentemperatur und T_max=35°C. Dein Kühlmittel ist Luft mit einer Dichte von rho=1.2 kg/m^3 und einer spezifischen (isobaren) Wärmekapazität c_p=1 kJ/kg K. Sei dV/dt der Volumenstrom der Luft, die Du durch das Gehäuse bläst, und nehmen wir an, daß die Luft im Gehäuse auf T_out=Tmax aufgeheizt wird, dann ist die abgeführte Wärmenergie P = dV/dt * rho * c_p * (Tout-Tin).
So groß muß also Dein Luftstrom durch das Gehäuse mindestens sein.
Falls die Umgebungsluft heißer als Tmax werden kann, (z.B. weil die Kamera mitten und direkt über einem schwarzen Dach oder in der Wüste montiert ist) wird eine aufwendige aktive Kühlung nötig. Welche Leistung Dein Peltierelement benötigt, hängt dann außer von der Wärmeleistung noch vom Temperaturunterschied zwischen warmer Seite und kalter ab. Diesen Unterschied solltes Du so klein wie möglich halten, weshalb auch hier sehr wahrscheinlich wieder die Energieeffizienteste Möglichkeit ein kräftiger Ventilator am warmen Ende ist. Da so ein MAC-Mini im schlimmsten Fall bis zu 110W Wärmeleistung verbraten kann und noch DSL- Modem, Kamera und Sonnenstrahlung dazukommen, mußt Du _sehr_ viel Wärme transportieren. Falls Du das _wirklich_ willst, können Dir hoffendlich die Leute in de.sci.ing misc sagen, ob eine Peltierlösung oder gar ein Kompressor im Kühlschrankstil billiger werden wird....
Noch energiesparender dürfte es aber sein, einen Computer zu verwenden, der auch mal wärmer werden darf. I.a. vertragen es die Chips ja durchaus wenn sie >60°C warm werden. Die Tatsache, daß der MacMini nur bis 35°C spezifiziert ist, zeugt halt von einem zu klein dimensionierten CPU-Kühler für Deine Anwendung. Aber einerseits MACs zu verbauen und danach plötzlich auf Geld schauen...
Mehr Luft! Wenn das nicht geht braucht Du sowieso ein anderes Kühlmittel mit größerer Wärmekapazität oder Dichte.
Das hat mir gefehlt ... jetzt kann ich mitquatschen ...
Bei der oben genannten Konstruktion können da auch noch einige K mehr im Gehäuse auftreten. Erste Hilfe ist da ein möglichst helles Gehäuse mit großer Reflektion.
Ährlich? Sind die so sensibel? Bei 35°C Umgebungstemperatur habe ich in meiner WS (ein Server a.D. mit Intel 686 Kupfermine) gerade mal 43°C auf der HDD, Board und Unnenraum sind da noch unter 40°C. Aber ich habe in der Kiste einen T-geregelten Lüfter! Ein einfacher NTC K164 reicht da vollkommen aus.
Das ist abhängig vom Dach! Schwarze Teerpappe wird sich im Sommer schön aufheizen. Ein helles Ziegeldach ist da schon cooler. Ein begrüntes Dach wiederum ist voll cool. Und die Höhe über Dach ist auch stark bestimmend. U.U. langt es den Kasten einen Meter hoch zu setzen?
...[Interessante Rechnung geschnibbelt]...
Heatpipe? Also Wasserkühlung? Oder Dachbegrünung? Die würde einige K Reduzierung bringen.
Au fein!? MAC-bashing! Es geht aber auch um den Aufwand der Montage ... Des weiteren ist das eigentlich Problem bei der Sache die HDD! Den Rest bekommts Du ganz leicht thermisch unter Kontrolle, aber die HDD unter 45°C zu halten ist IMHO unter den Bedingungen schwierig.
Reflektierendes Gehäuse nicht vergessen! Muss das Gehäuse nach unten geschlossen sein? Kann der Kasten etwas noch oben oder zur Seite versetzt werden?
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Die Aufheizung ist dabei in unmittelbarer Bodennähe am größten, und nimmt nach oben rasch ab, in 10 m Höhe über Grund macht sie sich kaum noch bemerkbar. In 2 m Höhe, der üblichen Höhe für Bodentemperaturmessungen, beträgt das Maß der bodennahen Überhitzung oftmals zwischen 1 und 5 Kelvin. ...............................................................
Ansonsten noch ein Blick auf die Seite (Abbildung 10):
Da sind vielleicht noch ein paar K drinnen? Die HDD ist da sicher das Problemkind. Bei Verwendung einer T-festen Alternative sind da sicherlich noch Reserven machbar.
Skepsis, weil sie zu gering bemessen sind nehme ich an, oder?
Ich werde mal mal einen Prototypen aufbauen und ein bisschen herumexperimentieren.
Eine Frage am Rande noch: Ich würde die Schaltung gerne mit einem 24 Volt Schaltnetzteil betreiben weil ich ein entsprechendes herumliegen habe. Die Pelties die ich ins Auge gefasst habe sind aber für 20 Volt bei delta_T_max ausgelegt. Und da ich ein sehr rustikaler Bastler bin würde ich mir einen Spannungsteiler aus Leistungswiderständen bauen. Das ganze
4 mal für 4 Peltiers mit je 60 Watt. Gibts da eine elegantere Lösung oder sind die 4 Volt mehr nur marginal lebensdauerverkürzend?
"Peter Maier" schrieb im Newsbeitrag news:4c17a9a7$0$12841$ snipped-for-privacy@newsreader04.highway.telekom.at...
Hi, leider vergaß er, gleich weiterzurechnen mit dem nötigen Querschnitt Deiner Luftöffnung, duch die diese gut anderthalb Kubikmeter Luft jede Minute hindurchzischen müssen...unter der Annahme, daß dabei im Innern Deines Kastens weder die Einbauten vom Winde verweht noch der enthaltene Staub Fahnen bildet noch sich Kondenswasser absetzt bei der adiabatischen Entspannung der Preßluft hinterm Einspeiseloch :-) wenn Du diese Luft auch noch filtern willst, werden dafür schon erhebliche Rotore fällig, die auch ordentlich Krach machen. Stell Dir einen Staubsauger vor...ich halte weiterhin einen wassergekühlten Innnenkasten aus Blech für praktikabler. Eine Kühlschlange direkt aufs Innenblech, dadurch einen ständigen schwachen Strom Leitungswasser suppen lassen...und einfach aufs Dach damit. Kann man nachts oder im Winter abstellen...eine Kupferrohrspirale einfach so im Innenraum täte es vermutlich auch, sofern die genug Eigenmasse mitbringt. Sowas biegt der Spengler freihändig...:-)
So isses. Je nach Aufheizung der Kiste brauchst du eher einen ordentlichen Kühlschrank. Vielleicht eine Klimaanlage aus einem Auto wäre hier besser? Sie haben so um die 5kW max und reichen gerade so um den Arschtransporter einigermassen kühl zu halten. Bei 40°C Aussentemperatur kriegst du, je nach Farbe so um die 20° im Inneren.
Ich habe es nicht probiert und auch nicht probieren wollen. Ich weiß nur, dass man Peltier-Elemente nicht mit gepulsten Strom beschicken soll, also wenn geregelt, dann per Gruppenschaltung, wie Heizungen auch. Apropos: die Widerstände bringen dir 160W an Heizleistung, sehr elegant ist es nicht. Kannst du dein Netzteil nicht irgendwie herunterregeln?
Du willst wirklich von 24 V runter auf 20 V kommen mit einem Spannungsteiler für 60 W Ausgangsleistung? Vorwiderstände wären schon schlimm, aber ein Spannungsteiler wäre da wirklich kriminell, rustikal ist was anderes. Da würde im Spannungsteiler erheblich mehr Leistung verbraten als in die Peltiers geht.
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