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Thema: Peltier-Getränkekühler [Planung] (Gelesen 27238 mal)
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StarGoose
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nurmal die milchmädchen variante zuerst
das Conrad Peltier:
Nennspannung: Â 8.5 V
Max. Strom: 4.6 A Â ergibt 39,1W
Max. Wärme-Leistung: 27 W ergibt eine effizienz von 69% wenn man die wärmepumpleistung als grundlage nimmt
und den einsatz von 145% elektrischer energie um die 27w zu pumpen wenn man von der elektrischen leistung als grundlage ausgeht...
in keinem der rechenbeispiele werden die 75% auch nur annähernd erreicht und das beinhaltet nochnichmal die wirklichen leistungsdiagramme sondern ist nur rein überschlägig und bezeichnet den optimalsten wert der in der praxis nie erreicht wird
dort ist ne schöne pdf mit nem feinen leistungsdiagram
http://www.quick-cool-heatpipe...erelementen.pdf
"Die Beschreibung zu diesem Leistungsdiagramm soll den sogenannten Coeffizient of Performance “COP “ aufzeigen, der den Nutzen zum Aufwand darstellt. Das ist die erreichte Kühlleistung zur aufgewendeten elektrischen Leistung. Dieser COP hängt ab von der Differenztemperatur ΔT an dem Peltier-Element. Je größer die Differenztemperatur ist, desto kleiner ist der Leistungsfaktor COP, weil dadurch weniger Wärme mit mehr Aufwand durch das Peltier-Element gepumpt wird."
anhand des diagrammes ist leicht abzulesen das die effizenz bei nahe 1 liegt wenn kein temp unterschied zwischen beiden seiten besteht und bei bis zu null wenn der temperaturunterschied steigt
deren optimumlinie liegt genau bei 50% in der mitte
die angaben hab ich mal aus ner anderen pdf zum besseren verständniss:
I max - Eingangsstrom im Falle von ΔT max, (Amp.)
U max - Eingangsspannung bei ΔT max, (Volt)
Q cmax -maximale Wärmepumpen-Kapazität bei I max, ΔT = 0° C, (Watt)
ΔT max - maximale Temperaturdifferenz, die das Modul erreichen kann bei I max,
Q c = 0, (Degrees)
auf deutsch wird der wirkungsgrad des peltiers mit zunehmendem temperaturunterschied zwischen heißer und kalter seite immer schlechter
d.h. nur im optimalen zustand erreicht es 100% wirkungsgrad d.h. bei sehr kleinem temperaturunterschied
nur dummerweise wird nutzt dir dieses nicht viel denn du willst ja gerade das ding in nem ungünstigen betrieb einsetzen also innen 10° und außen mindestens raumtemperatur also 22°
jedoch klappt auch das nicht da du ja die eingesetzte energie UND die gepumpte wärmeenergie auf der heißen seite wegbringen must und keine kühlung 100% effizienz erreicht
daher wird die heiße seite also noch heißer werden und der wirkungsgrad sinkt noch weiter ab...
daher meine bemerkung (ich wollte dich nicht damit beleidigen)
und daher auch die landläufige meinung das peltiers gerademal ca 50% wirkungsgrad haben
ist in dem rechenbeispiel auch genau so angegeben bei optimalen verhältnissen aller werte erreicht man maximal 50% effizenz
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« Letzte Änderung: August 11, 2007, 20:59:06 von StarGoose »
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mak
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@TzA: Halbleiter haben auch metallsiche Eigenschaften.  Zudem habe ich mal irgendwo gelesen, dass Peltiers annähernd ohmsche Lasten sind. Naja, jetzt weiss ichs besser. Ich erstelle übrigens gerade eine Excel-Grafik von der Sache (U, I, und P über R).
Link: http://cgi.ebay.ch/ws/eBayISAP...A:IT&ih=018. Aber nicht vor der Nase wegschnappen!
@StarGoose: 8.5V * 4.6A = 39.1W  Sowit liegt der Wirkungsgrad bei fast 70%. Es fehlen also nur noch 5%. In meinen Augen das Resultat der Forschung an Peltiers.
Das PDF habe auch schon mal gesehen und verstanden. Die "Leerlauftemperaturdifferenz eines Peltiers liegt ja etwa bei 60K, ich plane genau die Hälfte, also 30K, ein.
Der Wirkungsgrad, von dem ich sprach, ist natürlich nur für eine Temperaturdifferenz von 0K zu gebrauchen, doch ist er dort ja von Bedeutung. Ich will doch wissen, wie schnell mein Getränk (zumindest anfangs) abgekühlt wird. Wenns kalt ist, bleibts ja auch kalt, daher ist mir alles, was nach abkühlen passiert, relativ egal, denn das Ziel wurde erreicht.
Dass ich nicht 35 Watt, sondern 45 wegkühlen muss (ich spreche jetzt von dem ebay-Peltier) ist mir sonnenklar, hab nie was anderes gesagt. Bezüglich Kühlkörper , welche unter 0.5K/W liegen, habe ich schon Kontakt mit einem Shopbesitzer aufgenommen, es sind 4 Stück in der engeren Auswahl. (Link auch hier im Thread)
Selbst wenn ich bei erreichten ΔT_Ziel = 30K nur noch die Hälfte von Qc max = 35W habe, also um die 17.5W, dann reicht das ja immer noch, um den Inhalt eines Plexibechers kühl zu halten. Plexi ist ja Plastik und folglich ein Isolator.
Du hast mich beleidigt, ja, doch was ist vergeben und vergessen. Ich reagiere sowieso allergisch, wenn man mir was unterstellt (wie hier, nicht alles beachtet zu haben). Schwam drüber!
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StarGoose
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35w wärmepumpleistung + 45w Leistungsaufnahme ergeben = 80w wegzukühlender Wärme auf der heißen Seite beim Start!
Später werden es dann laut deiner berechnung 45W + 17,5w= 62,5W
DAMIT musst du bei den Berechnungen des äußeren Kühlkörpers arbeiten und damit deine Kühlung dimensionieren.
Erst dadurch ergibt sich bei diesen Werten dann die minimal zu ereichende Temperatur auf der heißen Seite und damit wieder dein maximales ΔT_Ziel.
Allerdings kommen noch diverse Übergangsverluste zwischen den Kühlkörpern dazu sowie die Quasi Isolierende Wirkung der Luft im Inneren sowie deren schlechte Wärmeleitfähigkeiten zwischen Becher und Peltier.
Außerdem kannst du die Kühlkammer nicht zu 100% Wärmeisolieren womit du also zusätzlich auchnoch Umgebungswärme dazubekommst die die effektive Kühlleistung weiter absinken lassen. Ab und zu machst du die Kammer sicherlich auchmal auf um was zu trinken oder halt Neues reinzustellen.
Alles in allem und selbst mit 10min statt 5min Kühlzeit ist meines erachtens das Peltier zu klein für den Zweck.
Man bräuchte ein stärkeres das bei Betriebsschluß immernoch die (dann mal bei 10min) errechneten 25w schafft und das im ungünstigen Kennlinienbereich am Ende und mit Umgebungswärme dazu sowie höherem Wert beim ΔT.
Denn das hast du bisher übersehen:
Der Kühler außen kann die heiße seite niemals auf Raumtemperatur halten.
Bei den errechneten Wattzahlen (dann z.b. 62,5w) ist man im Bereich aktueller CPU Wärmeabgaben unter Vollast.
Dort bringen es die Besten Cpu Kühler (die riesen Kilomonster) schätzungsweise auf 55°. Damit hast du schon eine Differenz von 45° statt 30° mit der du Rechnen müsstest und das kleine Peltier ist sicherlich schon Lange an seiner Leistungsgrenze.
Bei nem größern Peltier wird allerdings die abzuführende gesammt Wärmemenge außen auch nochmal größer und die Kühlmöglichkeiten damit schlechter.
Mit dem kleinen Pci Slot Lüfterchen wird das nix mehr werden und mit nem kleinen Kühlkörper dazu auch nixmehr selbst wenn man außen noch höhere Werte zulassen würde.
Ach ja und da es schwierig ist ein so starkes Netzteil mit 15,4V zu bekommen wirst du wohl am ende bei einem PC NT landen das nur 12v hat und dadurch wird sich die kühlleistung auchnochmal verringern denn das element bekommt nicht die volle spannung.
daher brauchst du also nochmals ein ne stufe stärkeres element um das auszugleichen.
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« Letzte Änderung: August 11, 2007, 20:37:54 von StarGoose »
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StarGoose
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wenn du es schon mir nicht glaubst:
http://www.quick-cool-heatpipe...d/10-Regeln.pdf
zitat Regel 5:
"Die von der warmen Seite wegzuführende Wärmemenge entspricht der Summe der vom Peltier-Element gepumpten Wärme plus der Wärme, die durch die vom Element aufgenommene elektrische Betriebsenergie, erzeugt wird. !!!
übrigens steht in Regel 8 der Grund warum wir hier so wild rumrechnen:
"Sind Peltier-Elemente für die jeweilige Anwendung unterdimensioniert, wird die Temperaturdifferenz zwischen beiden Seiten des Peltier-Elementes um so kleiner, je stärker die Unterdimensionierung ist."
d.h. mit einem zu kleinen Element bekommt man den gewünschten Effekt erst garnicht hin und denn das System pendelt sich oberhalb in einem Gleichgewicht ein und wird schlicht nicht kühler bzw. wird auf der heißen Seite zu heiß.
(und was dann passiert es das schlimmste)
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mak
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Jaja, die Regel kenn ich schon. Die Wärme, die abgesaugt wird, beträgt anfangs 35 Watt, da sind wir uns einig. Ich hingegen meine, dass nicht 45, sondern 10 Watt an zusätzlicher Energie nötig sind, sodass man schlussendlich 45 Watt erhält. Was sagt ebay?
Bei einer Leistungsaufnahme von 45 Watt ergibt sich eine maximale Wärmepumpleistung von ca. 35 Watt.
Hab ich jetzt überall statt Leistungsaufnahme + Wärmeaufnahme nur mit der Leistungsaufnahme gerechnet? 
Zum Thema Kühler:
Kupferkühler mit sehr geringem Wärmewiderstand  Skived Fin Technology Maße: 100 x 74 x 46 mm Gewicht: 810 g mit Fan Fan: 70 mm, 5400 U/min Air flow 60.3, Noise Level 43dB, life time 70.000 Stunden Wärmewiderstand Rth= 0.177 K/W mit Fan. Rth bei freier Konvektion: 0,3 K/W Dicke des Kupferbodens: 4 mm Artikel Nr.: KK160, Preis ohne Lüfter: 36,00 € incl. 19% MwSt zzgl. Versand
Ich hab noch 'n paar ungenutzte 120er. 
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StarGoose
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ja du hast überall nur mit der reinen leistungsaufnahme gerechnet und nicht noch die gepumpte wärme dazugenommen
übrigens : Noise Level 43dB Fan: 70 mm, 5400 U/min
das Teil ist ne Turbine die dir die Nerven zerfetzen wird
erinnere dich an die 1,4ghz Athlon Kühler mit den kleinen Lüfterchen und du hast ne gewisse Vorstellung
außerdem klappts nicht ganz mit dem geringen wärmewiderstand denn der ist mit Sicherheit auf die gesammt Grundfläche des Kühlers gerechnet (welche recht groß ist)
aber dein pelztier ist entschieden kleiner und damit gelten andere Bedingungen halt stark ähnlich der von Cpu Kühlungen.
(entsprechende Berechnungen gibts im Forum von Silenthardware.de zu finden)
dazu kommen dann noch die übergangswiderstände
nimm besser einen der Dampfphasen Towerkühler die es dort noch gibt
deren Werten sind in der Hinsicht eher zu trauen da auf die kleinen Grundflächen gerechnet ist und auch die Bauform kommt besser hin die kann man dann mit 92ern oder 80er Lüftern kühlen
(oder halt billige Cpu Kühler von Ebay oder so)
und selbst damit wirst du immernoch bei guten 45° landen und hast schon ne differenz von mind. 35° statt der gedachten 30° von ner leisen Kühlung wollen wir da aber noch nicht reden
und ein größeres Peltier haben wir da auch noch nicht eingerechnet und Hochsommer mit 35° statt 22° Raumtemperatur auch nochnicht
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« Letzte Änderung: August 11, 2007, 21:20:25 von StarGoose »
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StarGoose
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es gibt wohl keine effizenteren kühler als die aktuellen cpu kühler von daher gehen wir doch besser mal von realen werten aus statt hersteller bzw. gar händlerangaben zu vertrauen
wenn ich mir da mal einfach bei silenthardware einen rauspicke (immerhin einer der 10 besten!) ergibt sich bei dem hier:
http://www.silenthardware.de/r...isse/index.html
z.b. bei 85W und recht ohrenfreundlichen und angenehmen 7,8v für den silent 120er Lüfter ein ΔT cpu/raum von schonmal 36° bei 65w sinds immernoch 30°
alles bei realtistischen ca 26° raumtemperatur getestet
(und diese Werte sind meines Wissens sehr Gute! andere Kühler kommen auf noch höhere Temps!)
jetzt kommen aber für das peltier nochmal 10° dazu ergibt also mindestens 40° ΔT_Ziel
da sind immernoch übergangswiderstände auszugleichen und auf der zu kühlenden seite keine zusätzlichen wärmequellen eingerechnet
anhand dieser wohl weit realistischeren werte würde ich die ganze berechnung mal wiederholen und ich bin sicher du kommst auf ein stärkeres peltier
außerdem ist die problematik der falschen spannung dafür noch nicht geklärt bzw. eingerechnet was wiederum noch ne stufe höher bedeutet
wird wohl so pi mal daumen mindestens ein 70w pelztier werden
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« Letzte Änderung: August 11, 2007, 22:07:34 von StarGoose »
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mak
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Das Pelztier hab ich zuhause. 
Ich schick dem Typen noch eine Mail und frag ihn, wie er das gemessen hat. Ich traue es diesem Kühler auf jeden Fall zu, einen Wärmewiderstand von nur etwa 0.2K/W zu haben. CPU-Kühler mit Heatpipe geht nicht, da der "Rost" dann genau vor das Netzteil zu liegen käme. Ich plane aber ein Loch im Deckel, durch welches Luft an den darüber liegenden Kühler strömt, das sieht doch schöner aus.
Aber findest du nicht, dass 35 Watt ausreichen, um 200g Wasser abzukühlen? Wir reden hier ja von einem Kühlhaltesystem, nicht von einer Apparatur, die Getränke schock-gefriert. Auch wenn das Ding 10 oder 15 Minuten braucht, reicht das ja schon. Ich meine, wenn ich einen Film (90 min mindestens) schaue, und dabei eine 1.5-Liter Flasche leere, ist das viel. Einem 2dl-Becher bleiben da 10-15 Minuten, um schön kühl zu werden. 2dl können mit 10 Watt durchschnittlich innerhalb von 15 minuten 10K gekühlt werden.
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« Letzte Änderung: August 11, 2007, 22:31:43 von mak »
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StarGoose
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hmpf eigentlich waren wir doch schon soweit das nun klar ist das diese 35w niemals als echte kühlleistung zur verfügung stehen werden und auch aus welchen gründen oder?
das problem der stromversorgung liegt auchnoch im raume...
:d das mit den 10w und 15 min für 10° auf 2dl cola rechne ich jetzt nichtmehr aus 
(klingt aber schon um längen besser als TzA mit seinen 50W aber das kläre besser mit ihm hehe)
aber bitte berichte bitte ausführlich über die resultate wenn du es umsetzt
soweit ich informiert bin hat es noch niemand geschafft sone fertige kühlung mal ordentlich bebildert und mit meßwerten hinterlegt zu dokumentieren
ich geh jetzt jedenfals ins bett und kann dir nur sagen:
probier es halt einfach mal ausÂ
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« Letzte Änderung: August 11, 2007, 22:45:32 von StarGoose »
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mak
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Ich bins mal wieder. Nach fast einem Monat möchte ich mal den Zwischenstand durchgeben.
Das Peltier liegt in Frieden bei mir und wurde hin und wieder mal getestet, Versuchskühler und dergleichen. Um Getränke zu kühlen, eignete es sich aber in den Versuchsapparaturen nicht wirklich. Ich brauche einen besseren Kühlkörper als das kleine Ding, das ich benutzt habe. Darum hab ich mich auf ebay umgesehen, unter Zuhilfenahme der Kühlerdatenbank. Ich sah dann diesen CPU-Kühler, den ich nun gekauft habe. Ich plane, den Propeller, der schon drin ist, rauszunehmen, und mit einer Plexikonstruktion und zwei 140mm Aerocool Lüftern beidseitig Luft aus den Vertiefungen zu saugen und nach oben zu befördern. Nicht vergessen, der Kühler wird kopfüber montiert, sodass der Fuss auf Casedeckelhöhe ist. Links und recht von der kühlen Platform wären dann also Lüftungsschlitze. Ich hoffe, das ist einigermassen klar ausgedrückt. Falls nicht, hier eine Skizze:
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 skizze.jpg (84.54 KB - runtergeladen 79 Mal.)
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« Letzte Änderung: September 9, 2007, 21:34:58 von mak »
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mak
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Ein Monat ist vergangen, und ich bin fleissig mit Arbeiten (& Geld verdienen ) beschäftigt. Und da ich in einer Firma arbeite, die ihren Sitz 2h von meinem Peltier entfernt hat, komme ich nur noch an den Wochenenden zum testen. Doch auch nicht alle Wochenden beschäftige ich mich mit dem Ding. Will sagen: Momentan steht es ziemlich schlecht um die Weiterentwicklung des Getränkekühlers.
Doch heute habe ich mich wieder einmal mit meiner Entwicklung auseinandergesetzt. Momentaner Stand ist wie folgt: Zalman CNPS 9500, in welchem das Peltier zwischen Kupferplatte und Backplate fixiert wird. Durch das mittige Loch (36 x 36 mm) hat man dann Zu-Griff ^^ auf die kalte Seite des Peltiers. Ich habe heute den Wärmeleitpad, den ich provisorisch zwischen Peltier und Kupferplatte gelegt hatte, mit Wärmeleitpaste ausgetauscht und meine Apparatur getestet.
Um zu testen, habe ich ein Schnapsglas genommen (welches leider einen ~ 1 cm dicken Boden hat) und ein wenig mit Alkoholfreiem gefüllt. Dann die verlangten 12 Volt an Peltier und Lüfter angeschlossen und 5 min gewartet. Das Resultat war ganz im Sinne dieses Beitrages:
da sind immernoch übergangswiderstände auszugleichen
Oh ja... Die kalte Seite wurde zwar saukalt und vereist, dank der Wärmeleitpaste sogar noch ein wenig mehr als mit dem Wärmeleitpad. Auch die Aussenseite das Glases war frostig kalt. Doch innen... 
Fazit: Ich benötige unbedingt einen Becher mit metallenem Boden, sonst kann ich meinen Getränkekühler vergessen. Erst wenn ich ein passendes Metallplätchen weiterverarbeitet habe, werde ich gute Ergebnisse erzielen.
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Klar Qc... S****ss Schönrednerei... 
*fotografier* (Warum gibts eigentlich keinen lötenden? 
