Самодельный переносной кондиционер на элементах Пельтье.

[ur5wkk]

Самодельный переносной кондиционер на элементах Пельтье.
Переносной кондиционер на элементах пельтье. Для отвода отработанного воздуха за пределы помещения нужно использовать воздуховод диаметром 15 см.

Устройство.
- 5 режимов работы:
1. Вентилятор с регулировкой скорости и направления потока воздуха.
2. Вытяжка отработанного воздуха из помещения и приток в него свежего.
3. Вентилятор и вытяжка одновременно.
4. Охладитель воздуха.
5. Обогреватель воздуха.
- Два режима производительности:
1. Одноступенчатое преобразование (задействован один ис двух каскадов модулей)
2. Двухступенчатое преобразование (первый каскад охлаждает второй каскад).
- Два режима мощности:
1. номинальная мощность (наибольшее КПД в режиме охлаждения).
2. Форсированный (малый КПД в режиме охлаждения, зато большая мощность на обогрев).
- Автоматическое поддержание заданной температуры в помещении.
- Защита от перегрева модулей с обоих сторон.
- Максимальная мощность на охлаждение ~1 кВт.
- Максимальная мощность на нагрев ~2.5 кВт.
- Минимальная температура воздушного потока на выходе прибора в режиме охлаждения (при минимальной скорости вращения вентилятора и окружающий температуре +22 градуса) = -5 градусов.
- Максимальная температура воздушного потока на выходе прибора в режиме обогрева (при минимальной скорости вращения вентилятора и окружающий температуре +22 градуса) = +60 градусов.
- Напряжение питания 85 – 300 вольт переменного тока.
- Максимальная потребляемая мощность = 3 кВт.
- Максимальная производительность вентиляторов 400 метров кубичных в час.
- Диапазон рабочих температур = от -50 до +45
- Вес = 25 кг.

Термоэлектрический преобразователь.
Двухкаскадная последовательная сборка из 32 элементов пельтье. 16 элементов главного каскада охлаждают 16 элементов вспомогательного каскада.

Источники питания.
1. блок питания главного каскада Eltek Flatpack 1500 48 вольта.
2. блок питания вспомогательного каскада Eltek Flatpack 1500 24 вольт.
3. Маломощный блок для питания узлов контроля и индикации 12 вольт 2 ампера.
4. Источник опорного напряжения 5 вольт.

Вентиляторы.
Два вентилятора «Nidec Betasl BKV 301».

IMG_20170116_150905.jpg

(183.58 КБ) 1146 скачиваний

[FAKIR]

Если это не реклама, то форумчане ждут схему.

А если будет схема и описание работы, то это уже хорошая статья.

[ur5wkk]

Ок. Схему нарисую в ближайшее время.

Принцип работы кратко можно описать так:
Между двумя большими радиаторами примерно 35х40 см (точных размеров уже не припомню), зажаты два слоя элементов пельтье. Каждый слой состоит из 16-ти последовательно включенных элементов. В режиме охлаждения «задний» слой охлаждает «передний» который в свою очередь охлаждает передний радиатор. Задний радиатор естественно нагревается и тепло от него отводится вентилятором по воздуховоду на улицу. Передний вентилятор прогоняет через передний радиатор комнатный воздух и он уже охлаждённый выходит через щели жалюзей обратно в помещение.

Вот фото радиаторов и сборок.

IMG_20161116_214050.jpg

(254.43 КБ) 1546 скачиваний

Добавлено after 23 minutes 56 seconds:
Вот ещё фото электронной начинки.
Электроники получилось многовато, потому что хотел избежать перекрестных режимов и максимально всё автоматизировать.

П.С. на счёт рекламы.
Я его делал для себя и не продаю. Наоборот буду рад если кто повторит мой опыт.

IMG_20170116_151050.jpg

(197.73 КБ) 1209 скачиваний

[АлександрЛ]

Самодельный переносной кондиционер на элементах Пельтье.
- Максимальная мощность на охлаждение ~1 кВт.
- Максимальная мощность на нагрев ~2.5 кВт.
- Максимальная потребляемая мощность = 3 кВт.

Интересно было бы сравнить производительность такого кондиционера, и "традиционного" с компрессором.

Например- "~1 кВт" это потребляемая от сети мощность, или "мощность на охлаждение"?

"охлаждение" в BTU вы можете указать?

просто компрессорный кондиционер мощностью в 5000 BTU "кушает" всего 0,6 киловатта в час, и при этом охлаждает комнату в 18 кв. метров, а каковы эти показатели у вас?

[ur5wkk]

1 кВт это 30 процентов от потребляемой от сети мощности. Такое примерно КПД у этих модулей на охлаждение. По сравнению с компрессорными системами КПД естественно в разы меньше.
По поводу «BTU» не скажу. Если кто подскажет как его рассчитать в моем случае, попробую.
С расчетами КПД кстати надо ещё по потеть. В двухступенчатой системе наблюдается интересный нюанс – при включении второго каскада температура на холодном радиаторе падает на 12 градусов, при том на горячим поднимается всего на 4.
Такой эффект наблюдается при питании второго каскада током в три раза меньшим чем кушает первый. Если крутить питание одного или другого каскада в ту или другую сторону, КПД падает (в плюс – растёт нагрев и падает охлаждение, в минус - падает и то и другое) . Есть золотая серединка которую нужно подобрать экспериментально.

Добавлено after 25 minutes 43 seconds:
По площади охлаждения пока не могу сказать даже приблизительно. Я его только собрал и зимой охлаждать сами понимаете не целесообразно. Настанет лето, проверим на практике. Пока могу только сказать что на нагрев это монстр. Комнату 20 квадратов нагрел с 18 до 23 градусов за час.
По температуре холода на выходе тоже перспективы радуют. При максимальных оборотах вентилятора она поднимается с -5 до +13 градусов. Вентиляторы стоят очень мощные, 40 ват (прокачивают 400 метров кубических воздуха в час). Так что думаю с комнатой 18 квадратов справится, правда потреблять будит на много больше компрессорного.

IMG_20170116_150920.jpg

(212.95 КБ) 1242 скачивания

Добавлено after 45 minutes 3 seconds:
Схема распределения воздушных потоков внутри аппарата.

Схема распределения воздушных потоков внутри аппарата..JPG

(20.71 КБ) 1166 скачиваний

Добавлено after 33 minutes 12 seconds:

Еще пару фото внутренностей на стадии сборки.

15284886_417294201992637_2056982674370576527_n.jpg

(97.81 КБ) 1151 скачивание

15355685_417294105325980_676365402272158461_n.jpg

(31.76 КБ) 842 скачивания

15327403_417293981992659_1527754418565280698_n.jpg

(36.69 КБ) 1087 скачиваний

[ur5wkk]

Аппарат готов. Осталось разве что ручку для переноса прикрутить.
В планах собрать ещё один, но уже в раза три меньший, с тремя каскадами элементов и водяным охлаждением.

IMG_20170120_183332.jpg

(203.63 КБ) 1110 скачиваний

[kaetzchen]

ecли там двойной стэк элементов, то каким образом может работать только один слой? второй слой имеет в данном случае отвратительную теплопроводность. будь он хоть на горячей хоть на холодной стороне.
а конденсат че?

[ur5wkk]

Всё верно, но теплопроводность у него не такая уж плохая. Между двумя сторонами нерабочего слоя разница всего в 3-5 градусов. Но я это конечно компенсировал, пропускаю маленький ток через «нерабочий» каскад для компенсации потерь. Ток около 0.5 ампера, но как показала практика, этого вполне хватает.
В рабочем режиме ток второго каскада устанавливается в три раза меньший от тока первого. Так по результатам проведённых экспериментов КПД наилучший.

[As]

Если бы мне подарили такое количество ячеек элемента Пельтье, я бы, возможно, тоже нечто подобное замутил, но если это всё ПОКУПАТЬ... Нет уж, спасибо - обычный сплит много дешевле обойдётся!
В плане холодопроизводительности, пожалуй, даже абсорбационный холодильник экономичнее, чем эти "Пельтье"... Так в чём интерес этой конструкции, объясните непонимающему?!

[ur5wkk]

В первую очередь собирал ради эксперимента. Большинство комплектующих у меня было (лежало без дела), а модули купил с большой скидкой (по 1.5 доллара за шт.) т.к. они были отбракованы (с мелкими сколами керамики по углам). На работоспособность это ни как не влияет, а вот товарный вид уже испорчен.
Вторая причина это мобильность. Вопрос конечно спорный, но сплт Вы в багажник не кинете и собой на дачу или море не возьмёте. Я каждый год езжу с женой на море и там как правело мы селимся на съемной даче, чтобы по дальше от топы, по ближе к морю и не дорого было. Кондера естественно там нет, и вот после очередной ночки в жаркой комнате я твёрдо решил его собрать. На то, сколько я там света накачаю вряд ли кто будит обращать внимание, а даже если и обратит, за какую то там неделю много не набежит.

Преимущества над сплитом вижу следующие:
1. Мобильность.
2. Возможность работы на обогрев помещения при больших отрицательных температурах снаружи (у сплитов как правило не ниже -5 град).

Есть конечно в продаже и такая штука как напольные кондиционеры, но они дорогие, и не факт что лучше для поставленных мною задач.

[АлександрЛ]

Есть конечно в продаже и такая штука как напольные кондиционеры, но они дорогие, и не факт что лучше для поставленных мною задач.

Дорогие???
Вот этот был куплен в июле 2010!!!! года за 6600 руб:

А этот за 5900 летом 2011 года.

Оба с примерно одинаковыми параметрами - "мощность на охлаждение"- 2,3 квт ( около 7000 BTU)
Потребляемая мощность летом- около 0,6 квт/час.
Летом 2016 видел подобные по цене около 8000 рублей.
"основной недостаток" - шумность....
А во сколько ваш кондиционер обошелся?

зы.. А вообще- идея интересная, я пробовал придумать оконный кондиционер на элементах Пельтье.. Но, когда попытался посчитать во сколько он мне обойдётся....
Если радиаторы сделать не из того, что "попалось под руку", а разработать специальную форму, то кондиционер может получиться достаточно компактным..

Кстати- если будете делать ещё- на "трубу" гораздо лучше работают вентиляторы "улитка" (центробежные), "крыльчатки" на прокачивание трубы работают плохо, собственно, почему, в основном, именно центробежные вентиляторы и используют в системах вентиляции или воздушного отопления (в автомобильных печках сейчас ставят только "роторы"-

[ur5wkk]

А это у Вас случайно не так называемый «кондиционер без воздуховода» ? Компрессорный ?
Безусловно, есть и дешевые и дорогие модели, но как известно цена и качество вещи обратно пропорциональны. Да и лично мне не интересно просто купить готовый, на много интересней сделать самому, по своему подобию и потребностям.
Мой кстати тоже шумит не слабо, даже очень сильно я бы сказал. Тут Вы правы, радиаторы я использовал не те. Хоть они и большие, но имеют мало ребер и как следствие имеют малую теплоотдачу. Продувать их нужно большим потоком воздуха. Для второго образца буду искать более подходящие, т.к. планирую значительно уменьшить его размеры по сравнению с первым.

Обошелся он мне примерно вот во сколько:
- Элементы Пельтье 32 штуки по 1.5 у.е = 48 у.е.
- Два радиатора куплены по цене алюминия = 20 у.е.
- Два списанных БП по 1.5 кВт = 25 у.е.
- Алюминий = был на хозяйстве давно.
- Вентиляторы. Были, покупал давно, тоже списанные и по символической цене.
- Электронные компоненты. Основная часть была, остальное докупал по мелочам.

Всего потрачено не более 125 у.е.

Добавлено after 4 minutes 54 seconds:
По вентиляторам.
спасибо за совет, действительно, этих нюансов я не знал.

IMG_20161114_112037.jpg

(212.06 КБ) 712 скачиваний

[АлександрЛ]

А это у Вас случайно не так называемый «кондиционер без воздуховода» ? Компрессорный ?
Безусловно, есть и дешевые и дорогие модели, но как известно цена и качество вещи обратно пропорциональны.

Конечно, есть... Но, если кондиционер, который стоит 8000 прослужит в 2 раза меньше, чем кондиционер за 30 000, то я буду вполне удовлетворён.. "оконник из дешевых" проработал 10 лет..

Всего потрачено не более 125 у.е.

- ну, то есть примерно 7500 (в рублях).. То есть- уровень цен примерно соответствует, а вот если потребление у вашего варианта- ощутимо больше, чем у покупного- то это не есть хорошо..
Допустим, если он "есть" 1,5 квт, то за один месяц, при ежедневной работе по 10 часов он съест примерно 2,5 тыс. рублей..В то же время "компрессорный" съест всего около 800~900 рублей.. За три жарких месяца получится половина цены кондиционера..



зы..

Спойлер

Мне очень "нравится" реклама Калгона.. Никто толком не пытался доказать, что он полезен, если его НЕ "добавлять при каждой стирке", то за 10 лет сэкономится сумма, достаточная для приобретения новой стиральной машины.. То. что "в среднем" стиралка без всяких ухищрений с "кал-гонами" служит 10 лет- я в этом уже убедился- на примере 4-х стиральных машин у себя и знакомых.. А вот про то, что "кал-гон" акивно способствует преждевременному выходу стиралки из строя- неоднократно читал.. К сожалению, почти никто не пытается просчитать затраты на эксплуатацию того или иного (бытового) прибора

По вентиляторам. спасибо за совет, действительно, этих нюансов я не знал.

Заодно такие "улитки" обычно ощутимо тише..

[ur5wkk]

Самое интересное в том, что сплит у меня дома уже имеется. Этот только для комфорта на отдыхе.

Сравнивать компрессор и Пельтье думаю нет смысла, компрессор выигрывает по КПД, и тут Вы однозначно правы. Однако той компактности которой можно добиться с помощью Пельтье, на компрессоре не добиться.
Но это уже скорее касается второго образца.

[АлександрЛ]

А зачем вы поставили "бутерброд" из модулей (как я понял, у вас пара модулей лежат друг на друге между горячей и холодной стороной)- они же, вроде и в один слой дают перепад температур до 60-ти градусов? То есть, при "уличных" 50-ти градусах холодная сторона должна быть минус 10 градусов..

[ur5wkk]

Это фото сделано в процессе сборки слоев. В дальнейшем я доставил по второму слою на все 4 сборки.
Сначала я собрал этот блок только с одним слоем и при тестах выяснил, что этого не достаточно. Температура на холодной стороне не опускалась ниже +8 градусов, а этого для эффективного охлаждения комнаты явно мало. Было принято решение переделать, и доставить второй слой.

Не опускалась она думаю по причине недостаточного охлаждения горячей стороны, ну тут уже ничего не поделаешь, нужны более эффективные радиаторы, а ещё лучше водоблоки. Ни того ни другого у меня не было.

[АлександрЛ]

Сначала я собрал этот блок только с одним слоем и при тестах выяснил, что этого не достаточно. Температура на холодной стороне не опускалась ниже +8 градусов, а этого для эффективного охлаждения комнаты явно мало. .

Ну, тогда да.. Возможно, что при более эффективном отводе тепла от горячей стороны и одного слоя хватило бы.. +8 это тоже неплохо- только охлаждать будет дольше. Вообще, как я понял, температура "холодного" радиатора в компрессорном кондиционере тоже не должна сильно ниже нуля опускаться- он тогда просто "обляденевает"

[kentgaryk]

ur5wkk А от чего питается этот шайтан-прибор не секрет? И как организована запитка элементов Пельтье они достаточно низковольтные ведь?

Интересно, а если на судне охлаждать Пельтье забортной водой можно ли повысить КПД этой шайтан-машины?

[Андрей Бедов]

Естественно. Теплоёмкость воды проточной гораздо выше, чем воздуха потока скорости разумной.
Только Вы там как собрались, забортную воду будете к себе в каюту проводить? Отдельным трубопроводом прямо из кингстона в МО?

[kentgaryk]

Это надо экспериментировать, можно прижать Пельтье горячей стороной к дюралевому корпусу в трюме, смазав предварительно КПТ-8