Bruke peltiér som kjøling i kjøleskap

[Simen1]

Jeg våknet opp morges, litt var for høye lyder og satt og irriterte meg over kompressorlyden til kjøleskapet når jeg spiste frokost. Det var da jeg kom til å lure på hvorfor ikke kjøleskap lages med peltiérelement i stedet for en diger, komplisert og støyende kompressor med miljøfarlige gasser. Er det noen som har et godt svar på det?

 

For ordens skyld: Et vanlig kjøleskap bruker rundt 20W i gjennomsnittlig effekt så det trengs jo ikke rare strømforsyningen og peltiérelementet til å drive et kjøleskap. Men det må selvfølgelig designes for å ta unna topper (når man setter store varme ting i kjøleskapet. F.eks 2-3 varme sekspakninger med øl som skal kjøles innen rimelig tid)

 

På enkelte nyere kjøleskap har jeg sett en stillegående 80-120mm vifte på innersiden av kjøleskapet. Denne skal sørge for tvungen konveksjon (varmetransport i kunstig beveget luft rundt en overflate) rundt både kjøleelementet og matvaren som skal kjøles, slik at nedkjølingen blir mer effektiv. Vifta skal også forhindre at varm luft legger seg i ro i toppen av kjøleskapet mens kald luft legger seg i ro i bunnen. Kjøleskapprodusentene kaller vifta for en "booster" for raskere nedkjøling. En slik vifte må jo være perfekt å kombinere med et peltiérelement.

 

Edit: Spørsmålet mitt er hvorfor ikke peltiérelement brukes i vanlige kjøleslap? Er produsentene for lite nytenkende? Er det eierforholdene i underleverandørselskaper som ødelegger? Eller egner ikke peltiérelementer seg så godt av andre grunner? (f.eks levetid eller pris)

Endret 4. mars 2006 av Simen1

[JBlack]

Det er fordi ....

 

 

 

... et slikt element bare kan oppnå en temperaturdifferanse på rundt 22 grader mellom kjølelementet inne i kjøleskapet og den varme delen som er utenfor. Så dersom det er varmt i rommet der kjøleksapet står, så blir det ikke kaldt nok i kjøleskapet.

 

 

[kyrsjo]

Hvorfor ikke bare kople flere i "serie" - et element som kjøler ned et annet som kjøler ned kjøleskapet?

 

Når det er sagt, så familien faktisk et sånt skap (boks, mere), på 12v i en båt. Den er alt annet en lydløs! Dette skyldes en (skranglete) kjølevifte som skal kjøle elementet fra utsiden.

 

Ugh. Kom på en ting som må sjekkes med den vifta og en slange den er koplet til... Mulig noen har gjort noe skikkelig skikkelig skikkelig idiotisk der ja...

[Simen1]

Det er fordi ....

 

... et slikt element bare kan oppnå en temperaturdifferanse på rundt 22 grader mellom kjølelementet inne i kjøleskapet og den varme delen som er utenfor. Så dersom det er varmt i rommet der kjøleksapet står, så blir det ikke kaldt nok i kjøleskapet.

 

5698127[/snapback]

Den påstanden stemmer ikke. Peltiérelementer kan produsere en temperaturdifferanse opp til ca 70 'C under ideelle forhold (som ikke finnes i kjøleskap dog), mens temperaturforskjellen daler jo høyere prosentandel av den maksimale kapasiteten man bruker. F.eks vil et element med dT=70'C og en maksimal effekt på 200W vil ved lavere spenning for 100W styrke ha en differansetemperatur mellom den kalde og den varme siden på 50% av maks, altså 35'C. Hvis det benyttes et kraftigere element på f.eks 400W og det kjøres på så lav spenning av effekten blir 100W så vil differansetemperaturen bli 75% av maks, altså 52,5'C.

 

Merk at dette er differansetemperaturen mellom den kalde og den varme siden av elementet og ikke mellom innsiden og utsiden av kjøleskapet. For at differansetemperaturen skal bli størst mulig er det viktig at varmetransporten fra den varme siden av elementet til lufta rundt kjøleskapet er mest mulig effektiv og at varmetransporten mellom lufta i kjøleskapet og den kalde siden av elementet er mest mulig effektiv. Det betyr at det må være en stor kjøleribbe (evt med heatpipes og/eller vifte) både på den kalde og den varme siden.

 

Så teknisk sett tror jeg alt skal være i orden. Vel, kanskje med unntak av at det er litt dyrt å bruke elementer på 400W bare for å bruke toppverdier på 100W og at virkningsgraden kan være veldig lav om man tyner små elementer på f.eks 150W opp til 100W reell effekt. Lav virkningsgrad vil selvfølgelig gi dårlig et dårlig miljøstempel i utsalg. Men selv dyre elementer på 400W (~500kr) pluss en enkel variabel likestrømsforsyning på rundt 4-12V og 100W (rundt 50-100kr) tror jeg ikke er så veldg dyrt i forhold til et tradisjonellt kompressorsystem. (Noen som vet hva slike kjølesystem koster i masseproduksjon?, altså prisen for kjølesystemet uten det isolerte skapet, døra osv)

[endrebjo]

http://www.biltema.no/products/product.asp?iItemId=77506

http://www.biltema.no/Archive/Documents/Te.../26/26-7216.pdf

[JBlack]

Det er fordi ....

... et slikt element bare kan oppnå en temperaturdifferanse på rundt 22 grader mellom kjølelementet inne i kjøleskapet og den varme delen som er utenfor. Så dersom det er varmt i rommet der kjøleksapet står, så blir det ikke kaldt nok i kjøleskapet.

5698127[/snapback]

Den påstanden stemmer ikke.

5698930[/snapback]

Da vet du noe som jeg ikke vet. Jeg forholder meg kun til det jeg har lest, og det er dét jeg har lest.

[olefiver]

Hva med volum?

Nå kan ikke jeg allverden om peltiérelementer, men vil ikke et kjøleskap trenge uforholdsmessig mange peltiérelementer for å kjøle de ganske mange literne med luft i et kjøleskap? Selv små (kjøkken)kjøleskap er raskt over 100 liter.

 

I følge linkene til endrebjorsvik trekker en peltiérelementer kjøleboks 54W. Denne kjøleboksen er på ca 24 liter.

Simen1 oppgir at et vanlig kjøleskap trekker rundt 20W i gjennomsnittlig effekt. Et vanlig kjøleskap er kanskje 200-250 liter?

I don't like the differences...

 

Den ytterste grunnen til at peltiérkjøleskap ikke er vanlig er vel at folk flest ikke bryr seg om at kjøleskapet deres "bråker". (du kan flytte deg til et annet rom Simen1 )

 

Peltiérkjøleskap er nå, og vil jeg tippe en lang stund fremover, kun et nisheprodukt, se igjen linkene til endrebjorsvik.

Dessuten tipper jeg også at kjøleskapsprodusentene fortsatt tjener på å bruke kompressor og gass. Og så lenge produsentene tjener mer på gass og kompressor enn peltiér ...

[Autofil]

Jeg byttet ut kjøleboksen i bilen FRA Peltier til kompressordrevet kjøleboks. Nå har jeg en som går fra +10 C til -18 C og bruker mindre strøm enn tidligere. Så de gangene jeg sover i bilen med dieselvarmer og kjøleboks i drift samtidig, slipper jeg nå strømproblemer...

[Feynman]

Edit: Spørsmålet mitt er hvorfor ikke peltiérelement brukes i vanlige kjøleslap? Er produsentene for lite nytenkende? Er det eierforholdene i underleverandørselskaper som ødelegger? Eller egner ikke peltiérelementer seg så godt av andre grunner? (f.eks levetid eller pris)

5698041[/snapback]

Når en teknologi ikke brukes er det som regel fordi den er for dyr. Men det betyr ikke at den ikke komme i fremtiden og det er sikkert noen som forsker på dette.

 

Uten at jeg kjenner til hele produksjonskjeden til et kjøleskap vil jeg anta at et slikt teknologiskifte vil ha en enorm kostnad: Nytt produksjonsmateriell, ny logistikk (delen produseres ikke på ett og samme sted), standarder som ikke kan brukes lenger, etc.

 

En annen ting er effektivitet. Hvor mye kjøleeffekt (varmetap i Joule) for energien du bruker (også i Joule)?

[Simen1]

Når en teknologi ikke brukes er det som regel fordi den er for dyr. Men det betyr ikke at den ikke komme i fremtiden og det er sikkert noen som forsker på dette.

 

Uten at jeg kjenner til hele produksjonskjeden til et kjøleskap vil jeg anta at et slikt teknologiskifte vil ha en enorm kostnad: Nytt produksjonsmateriell, ny logistikk (delen produseres ikke på ett og samme sted), standarder som ikke kan brukes lenger, etc.

 

En annen ting er effektivitet. Hvor mye kjøleeffekt (varmetap i Joule) for energien du bruker (også i Joule)?

5714096[/snapback]

Det er muligens noe dyrere, men jeg mener at det umulig kan være noen stor prisforskjell. Den høyere prisen tror jeg kan forsvares av at skapet blir lydløst og får ca 5 - 10 liter mer plass innvendig.

 

Nye kjøleskapsmodeller pumpes ut med få års mellomrom. Hvis det hadde vært så dyrt så hadde det nok ikke kommet nye modeller så ofte. Produsentene vil jo også prøve å tjene på å gjøre noe unikt for å skille seg ut og da er jo peltiér en glimrende mulighet. enkelte produsenter lager jo kjøleskap basert på gass for å kunne brukes på hytter uten strøm og slike selges nesten over alt. Hvorfor ikke prøve å skille seg ut med en kjøleskapmodell med peltiér?

 

Effektivtieten til peltiér er trolig noe lavere enn for vanlig kompressorteknologi, men dette har ikke noe å si i land som norge, sverige og finland der leiligheter og hus som regel varmes opp elektrisk likevel.

 

Noen av fordelene med peltiér er at det er svært kompakt og dermed gir mer innvendig plass, at det ikke kreves utlufting bak kjøleskapet (fronten kan godt brukes som varmeavgiver), dermes frigjøres en del plass som ellers radiatorribbene tar, og total lydløshet.

Endret 7. mars 2006 av Simen1

[Feynman]

Nye kjøleskapsmodeller pumpes ut med få års mellomrom. Hvis det hadde vært så dyrt så hadde det nok ikke kommet nye modeller så ofte.

5714168[/snapback]

Nye modeller og ny teknologi er to vidt forskjellige ting. Skal man ha en bedre vifte gir man spesifikasjonene til en produsent og ber dem utvikle noe. Samme for håndtak og hyller. Skal man bruke ny teknologi kan det være andre ting å ta hensyn til. Kanskje må kjøleelementen monteres på en annen måte i fabrikken? Eller hele skapet må designes på en annen måte? Hvor stor prisforskjellen blir avhenger av salget. Jeg tror de fleste store bedrifter har vegringer for å gjøre store investeringer uten garantier for storvolumsalg.

[Simen1]

Jeg tror de fleste store bedrifter har vegringer for å gjøre store investeringer uten garantier for storvolumsalg.

5714436[/snapback]

Det kommer sikkert an på risikoanalysene. Dersom et spesielt produkt kan bli en kjempesuksess med en høy nok sansynlighet (f.eks 10% sjanse for at det blir en knallsuksess som gjør at man kan øke avansen per produkt til over 10 ganger normalen så er det sikkert mye risikovillig kapital å få tak i. (Risikovillig kapital er faktisk ofte lettere å få tak i enn kapital til stabile men prispressede selskaper. Etter min mening skyldes dette ofte fordi mange investorer blir litt for overivrige når de hører om noe som kan gjøre de ennå rikere i en fei.) Garantier er ikke noe krav for risikovillig kapital.

[Feynman]

Thermoelectric cooling uses the Peltier effect to create a heat flux between the junction of two different types of materials. This effect is commonly used in camping and portable coolers and for cooling electronic components and small instruments. There are no moving parts and such a device is maintenance free. Due to the relatively low efficiency, thermoelectric cooling is generally only used in environments where the solid state nature outweighs the poor efficiency. Thermoelectric junctions are generally only around 10% as efficient as the ideal refrigerator (Carnot cycle), compared with 40% achieved by conventional compression cycle systems.

http://en.wikipedia.org/wiki/Thermoelectric_cooling

[Simen1]

Kanskje litt OT, men jeg klikket meg videre via den linken din Feynman og kom frem til en ny kjøleteknologi som har høy effektivitet, ingen bevegelige deler, ingen miljøfarlige gasser, og like lite plasskrav som peltiér:

 

http://en.wikipedia.org/wiki/Thermotunnel_cooling

 

http://www.coolchips.gi/technology/ccalc.shtml

 

 

Edit: Termo-tunnel kjølingen skal kunen ha høy temperatur på den varme siden uten å ødelegges. (TEC tåler typisk bare 60-70 'C maksimalt på den varme siden, mens disse skal tåle flere hundre grader om nødvendig)

Endret 7. mars 2006 av Simen1

[tuusjr]

Som Feynman nettopp siterte fra wikipedia vil jeg gjerne utfylle dette. Et peltierelement har en effektivitet som ikke kan sammenlignes med en kompressor sin. Et peltierelement produserer omtrent like mye varme som det flytter (tror jeg), vet ikke virkningsgraden for kompressorløsningen, men den er hvertfall langt høyere.

 

Dersom du allikevel skal bruke peltierelement til å kjøle skapet vil jeg tro det blir problemer med å fjerne all varmen fra peltierelementet. Du må etter all sannsynlighet bruke vifte til det, og da sitter du igjen med et kjøleskap som bråker. Men det er kanskje den irriterende kompressoren som bråker og ikke viften? Bruker du en stor vifte så vil du nok komme ned i et støynivå som nesten ikke er hørbart.

 

Vil anbefale deg å kjøpe en sånn kjøleboks med peltierløsning, så kan du kanskje få litt nyttig lærdom av det?

[kyrsjo]

De bråker. har som sagt en slik boks. den sier brrrrr og det er ikke pga. at det er så innmari kallt neddi der.

 

Pussig nok har den en cool-down knapp som når på får den til å doble strømforbruk og halvere effektiviteten, virker det som...

 

Men den bruker vanligvis ikke så veldig mye strøm. 3-4 dager med boksen konstant i gang + en del lamper, radio etc. er ikke noe problem for 3stk båtbatterier @ 12V (litt større enn vanlig bilbatterier, men funker på samme prinsipp. De ser kliss like ut også. (men er som sagt ørlite granne større)

[Signatur]

Jeg har et sånt mini-kjøleskap med peltier element og den er langt fra lydløs. Bråker som en delta-vifte på full guffe. Så vidt jeg har forstått er et peltier element veldig avhengig av god kjøling, noe som enten medfører viftestøy, eller enorme kjøleribber. Tviler på at dette blir noe billigere enn en kompressor, men en interessant tanke.

Endret 8. mars 2006 av Signatur

[Codename_Paragon]

Edit: Spørsmålet mitt er hvorfor ikke peltiérelement brukes i vanlige kjøleslap? Er produsentene for lite nytenkende?

Kjøle/fryseleverandørene er svært konservative. Riktignok velter det ut med nye modeller, men teknologien er lite endret de siste 30 årene på kjølesiden, det eneste er vel at isolasjonen i skapene er blitt bedre og at en er gått bort fra ozonødeleggende stoffer i kjølemediet og i isolasjonsskummet.

Er det eierforholdene i underleverandørselskaper som ødelegger? Eller egner ikke peltiérelementer seg så godt av andre grunner? (f.eks levetid eller pris)

5698041[/snapback]

Når en teknologi ikke brukes er det som regel fordi den er for dyr. Men det betyr ikke at den ikke komme i fremtiden og det er sikkert noen som forsker på dette.

5714096[/snapback]

Jeg kjenner folk som har forsket på varmepumpeteknologi, og de river seg i håret over hvor konservative diverse miljøer er.

 

Stirlingmotorer (til å omsette til mekanisk energi eller i revers til å pumpe varme) er både effektiv og lite støyende, men er likevel lite brukt.

 

Ellers hadde en integrert kjølekrets i huset vært mer fornuftig, med kaldkretsen til fryseboks og kjøleskap før en henter varme fra utsiden med mer, via kompressor til varmevifter på innsiden av huset igjen. Strømprisen vil nok gå oppover i tiden fremover, tror nok dette kommer etterhvert.

Endret 11. mars 2006 av Codename_Paragon

[kyrsjo]

Men hva med varmepumpeprodusentene? Så vidt jeg har forstått er varmepumper/arcondition ca. det samme som et kjøleskap (men kan kjøres begge veier).

[Codename_Paragon]

Prinsippet er det samme (kompressor, strupeventil, varm- og kaldkrets).

 

Interessant nok er de fleste varmepumpene tilsalgs her til lands egentlig ment til kjøling (airconditioning), men settes da i revers når en skal hente varme inn til huset. Resultatet er at mange av disse har problemer med norsk klima, f.eks. at kondens har det med å fryse når det er minusgrader ute.

 

Hadde de vært designet for norske forhold fra starten av, hadde en hatt andre funksjoner også, f.eks. seriekobling av varmeviftene (første på badet, neste på stua, siste i kjellern) fra varmeste rom til kaldeste, for å utnytte maksimalt av energien.