Термоэлектрический холодильный
агрегат ТХА-1 предназначен для охлаждения теплоизолированного
объема и позволяет создать очень эффективный и недорогой
автомобильный холодильник объемом до 100 литров, который может быть
установлен в багажнике Вашего автомобиля.
Работает от сети 12 или 24 В, устойчив к ударам и
вибрации, поэтому ТХА-1 часто применяется в транспортных
холодильниках. Может надежно работать на ходу автомобиля.
Содержит 2 термоэлектрических модуля.
Потребляемый ток 9 А при 12 В, 4,5 А при 24 В. (Эти
цифры сильно зависят от типа применяемых модулей)
Холодопроизводительность
Pmax=90 Вт,
ΔTmax=65 град. С.
(Эти цифры тоже зависят от типа применяемых модулей).
На фотографии слева показан внешний вид холодильного
агрегата.
На переднем плане - два радиатора с вентилятором,
отводящие тепло с горячей стороны холодильной системы. Размер одного
радиатора 122х120х46 мм. Площадь теплообмена одного радиатора 0,25
кв. м.
Размер вентилятора 120х120х25 мм. Производительность
140 куб.м/час. (Для снижения шума, производимого вентилятором, можно
понизить его обороты, снизив его питающее напряжение, или применить
вентилятор с меньшей производительностью. Конечно, это несколько
снизит холодопроизводительность холодильной системы. Но не на
много.)
Светлая полоса - это теплоизолирующая стенка,
сквозь которую просунут теплопровод длиной, совпадающей с толщиной
слоя теплоизолирующей стенки. (На этой фотографии теплопровод не виден.
Его хорошо видно на фотографиях ниже).
Далее виден радиатор на холодной стороне холодильной
системы. На этом радиаторе тоже рекомендуется устанавливать такой же
вентилятор, что и на горячем радиаторе. Цифры
холодопроизводительности, приведенные выше, относятся к случаю, когда
на холодной стороне установлен вентилятор. В случае его отсутствия
эффективность системы сильно падает, а в охлаждаемом объеме будет
наблюдаться большой градиент температуры по ее объему, особенно - по высоте.
Такой агрегат, установленный на ящик объемом 100
литров, сделанный из 100 мм пенопласта ПСБ-35, снижает температуру в
нем на 35-37 градусов относительно температуры внешнего воздуха. (Мы
делали холодильные системы, которые питалась от солнечных батарей и
получали
ΔT=27
град.С).
Поддержание заданной температуры в охлаждаемом объеме
можно осуществить, микропроцессорным блоком, который будет отключать холодильную систему при достижении
заданной температуры.
При выключении системы
рекомендуется замкнуть термоэлектрические модули накоротко. При этом
за счет разности температур на внешнем и внутреннем радиаторах через модули будет протекать ток такой величины, что
холодильная система окажется в режиме "ненатекания" тепла в
охлаждаемый объем через саму себя.
В случае смены полярности питающего напряжения на
термоэлектрических модулях система из холодильника превращается в
нагреватель, что полезно для эксплуатации холодильника в автомобиле
в холодное время года.
Следует отметить, что применяемые в
холодильной системе безщеточные вентиляторы с электронным
управлением, при обратной полярности напряжения не работают и могут
даже выйти из строя. Поэтому при электрическом монтаже системы ТХА-1
в холодильную систему необходимо предусмотреть, чтобы полярность
могла меняться только на термоэлектрических модулях, а на
вентиляторах полярность имеет право быть только прямой. Вентиляторы
должны вращаться как при работе системы на охлаждение, так и на
тепло. В последнем случае возникает явление "тепловой насос" при
котором КПД нагревателя может стать больше 100%.
Это действительно
так, только никакого отношения к вечным двигателям это устройство не
имеет. Кто хорошо знаком с термодинамикой холодильных систем,
понимает, почему это так.
Применение ТХА-1 в совокупности с дешевым
теплоизолированным ящиком,
склеенным, например, из пенопласта, позволяет получить самый дешевый
холодильник в багажник легкового автомобиля.
Этот холодильник может
иметь объем до 100 литров и, самое главное, он будет хорошо
охлаждать, в отличие от наводнивших наши магазины импортных
термоэлектрических холодильников, которые имеют отличный дизайн,
но работают очень слабо, так как предназначены всего лишь для
поддержания температуры заранее охлажденных продуктов.
Как
показывает практика, охлаждение на 18-20 градусов, которое с большим
трудом обеспечивают импортные холодильники, оказывается
совершенно недостаточным, когда на улице +(35...40) градусов, а сам
холодильник находится в багажнике автомобиля, вентиляция в котором
практически отсутствует. Это очень хорошо проверено на практике!
Холодильник на
базе ТХА-1 отлично
работает даже в багажнике
автомобиля!
Ответы на вопросы, которые наиболее часто
задают по ТХА-1.
1. Можно ли с помощью ТХА-1 сделать кондиционер
в автомобиле?
Можно, но
не нужно. Для этого есть менее мощные, но более компактные системы, например,
Самарские.
Солнышко даже в наших северных широтах светит примерно 500 Вт/кв.
м. Поэтому для охлаждения символически теплоизолированного салона
автомобиля нужно как минимум 2-3 кВт холодильной мощности.
Чтобы получить такую холодильную мощность потребуются 20-30 систем типа ТХА-1 общей
стоимостью ~1600-2400$.
Во-первых, это слишком дорого
(традиционный фреоновый кондиционер для
автомобиля стоит ~ 600$);
Во-вторых, габариты такой системы окажутся такими, что ее
трудновато будет инсталлировать в автомобиль;
И, в-третьих, в
автомобиле нет мощного источника
электрического тока для питания
термоэлектрической системы. Потребуется
дополнительный генератор или замена штатного генератора на более мощный. Такие
генераторы, однако, в продаже уже есть.
2. Бывают
ли термоэлектрические кондиционеры? - Бывают, но они требуют много, раза в
2,5 - 3 больше мощности для работы, чем традиционные фреоновые кондиционеры,
а вырабатывают холода слишком мало, раза в два меньше, чем надо бы!
ТХА-1 разрабатывались для холодильных
витрин и ларей в автомобиле для напряжения
бортовой сети 12 или 24 В. Они превосходно работают
в условиях повышенной вибрации и могут использоваться при движении автомобиля.
Когда
доступна сеть 220 В, и холодильник будет
использоваться только во время автомобильной стоянки,
применение даже самых современных
термоэлектрических холодильных систем нецелесообразно.
Следует пользоваться традиционными фреоновыми холодильными системами.
3. Что такое Qmax=70 Вт, дельта Тmax=50 град.С ?
Это - крайние точки на нагрузочной прямой,
которые полностью характеризует холодильную
систему при любых тепловых нагрузках. Поясню
сказанное на картинке:
На картинке приведена НАГРУЗОЧНАЯ ПРЯМАЯ,
для термоэлектрической холодильной системы.
Qmax = 50 Вт и ΔТmax = 70 град.С - типичные значения крайних
точек нагрузочной
прямой, которые находятся на осях координат и на
практике никогда не реализуются.
В реальной
холодильной системе установится ΔТ,
определяемая точкой пересечения нагрузочной
прямой с прямой, характеризующей
натекание в теплоизолированный ящик. Последняя
прямая может быть получена для конкретного теплоизолированного объема
расчетным путем, или экспериментально. (Последнее предпочтительнее).
Из приведенной картинки следует, что если характеристика натекания тепла в ящик такая,
какая на рисунке, то температура в ящике понизится на 30 градусов по отношению к
температуре окружающего воздуха. Холодильная система при этом будет выдавать холодильную
мощность 30 Вт.
Уверен, что эта картинка снимет многое вопросы.
3. Как вставить ТХА-1 в теплоизолированный
ящик?
Лучше всего сообщить нам толщину
теплоизолирующей стенки. Мы введем в конструкцию
теплопровод в виде алюминиевых цилиндров диаметром 65 мм и высотой,
совпадающей с толщиной теплоизолирующей стенки минус толщина термомодуля.
Для монтажа такой системы нужно снять
холодный радиатор, отвинтив крепежные винты, вставить цилиндрические теплопроводы в заранее
изготовленные в теплоизолированной стенке
отверстия и закрепить винтами
радиатор изнутри холодильной камеры.
Перед установкой радиатора нанести теплопроводящую пасту на поверхность
теплопроводов и радиатора в области теплопередачи.
|