Klimaschrank mit Peltier-Elementen bauen

[Frost1989]

Hallo Leute,

ich habe bei meiner Praktikumsstelle die Aufgabe bekommen einen Klimaschrank mit Peltierelementen zu bauen. Erstmal als Prototyp, wenn es gut wird, soll das ganze später auch an Kunden verkauft werden.

Der Innenraum der gekühlt werden soll hat ca. 60L. Wobei nur kleine Proben runtergekühlt werden sollen. ca. 1 bis 2L Volumen.

Die einstellbare Temperatur soll 5 bis 40° C betragen. Ich habe noch keine Ahnung wie das ganze angehe, muss noch ne Menge recherchieren, wollte mich hier mal im Vorfeld nach Ratschlägen erkundigen. Ich habe noch nie mit Peltiertechnik gearbeitet. Auch meine Bastlerkenntnisse sind gering. Aber ich will mich einarbeiten.

Ich denke 2 Elelemte mit jeweils ca. 60 W sollten genügen? Welche Peltier Elemente sollte ich kaufen? Es gibt so viele und ich weiß nicht wie die Qualtitätsunterschiede sind?

Ich brauche im Prinzip eine Spannungsversorgung, einen Thermostat, Kühler und Lüfter, sowie Temperatursensoren. Hat jemand vll ein paar Tipps zur allgemeinen Herangehensweise, worauf ich unbedingt achten sollte, einen Link zu einem ähnlichen Projekt? Ich könnte entweder einen fertigen Temperaturregler verwenden oder eine Lösung mit Arduino etc. schaffen? Was wäre sinnvoller wenn man das Produkt später öfter bauen möchte?
Wo kann ich gute Kühlrippen plus Lüfter bekommen? Bei Amazon und co ist es ja oft billiges Zeugs? Gibts vll. ne Seite mit guten aber nicht extrem teuren Sachen?

Ich bin für jede Hilfe sehr dankbar. Mein Chef ist Maschinenbau Ing. und kann mir bei meinem Vorhaben nur sehr grob weiterhelfen.

[Manf]

Ich würde von einem bestehenden Produkt ausgehen. "Peltier Mini Kühlschrank" mit angegebener Kühlleistung und Volumen, Testberichte. Wenn die Leistung reicht hat man ein gute Grundlage für die Modifikation der Steuerung entsprechend der speziellen Anforderungen.

[Crazy Harry]

60L mit 2 Peltier halte ich für sehr sportlich und wenn die Elemente außen, aus welchen Gründen auch immer, die Wärme nicht abführen können, sind sie tod.

[Frost1989]

ALso die Wärme sollten sie ohne Probleme abführen können, möchte große Kühlkörper mit Lüfter verwenden auf der Rückseite und kleinere passive Kühlkörper auf der Innenseite. Wobei im Inneren noch kleine Lüfter für eine Konvektion verwendet werden sollen. Was denkst du denn wäre ausreichend?
2x 70W ?

oder 4x 50 W?

[Manf]

Der Weg mit dem Mini Kühlschrank war ein Vorschlag, um die quantitiative Bestimmung zu umgehen.

Man kann die erforderliche Kühlleistung sonst auch berechnen, mit dem Wärmewiderstand der Vorrichtung und der Temperaturdifferenz. Wichtig ist dabei, die elektrischen Verluste im Peltierelement mit zu berücksichtigen.

https://docplayer.org/427300-Peltier...-erklaert.html

[Frost1989]

Der Weg mit dem Mini Kühlschrank war ein Vorschlag, um die quantitiative Bestimmung zu umgehen.

Man kann die erforderliche Kühlleistung sonst auch berechnen, mit dem Wärmewiderstand der Vorrichtung und der Temperaturdifferenz. Wichtig ist dabei, die elektrischen Verluste im Peltierelement mit zu berücksichtigen.

https://docplayer.org/427300-Peltier...-erklaert.html

Danke für das Infoblatt.

Wärmewiderstand der Vorrichtung ist damit das Gehäuse gemeint? Oder das PE?

Meine gesamte abgeführte Wärme/Leistung setzt sich ja zusammen aus der abgeführten Wärme aus dem Inneren plus die ohmschen Wärmeverluste (P=I^2 * R) richtig?


Angenommen meine gewünschte max. Temperaturdifferenz sind 20K und mein Peltier hat Imax=8 A und dTmax= 71 K.

Angenommen ich möchte innerhalb 30 min 1L Wasser abkühlen.

Wenn ich richtig gerechnet habe, brauche ich 84 kJ um das Wasser abzukühlen.
Wenn ich das in 30min schaffen möchte, benötige ich 46,67W.

P=Q/t= 84kWs/1800s = 46,67W


Bei dT=20K beträgt dies ca. 28% meines dTmax=71, somit beaufschlage ich mein PE mit 2,25 A.

Bei R=2 Ohm, hätte ich eine Verlustleistung von 4,5W. ??? Ergibt das SInn? Oder wie bestimme ich die ohmschen Wärmeverluste?

Dann müsste ich eine gesamte Leistung von 46,67 + 4,5 W = 51,17 Watt haben?

Ich komme mir gerade unglaublich Dumm vor, weil ich keine Ahnung habe, wie ich die erfoderliche Leistung bestimmen soll.

[Frankstar]

@Frost1989
Ich frage mich, warum die dir solch eine Aufgabe stellen, wenn dir keiner vor Ort helfen kann. Oder machst du das für dich alleine?

Ich hatte so etwas auch schon mal geplant und wollte damit eine optimale Umgebunstemperatur für einen 3D-Drucker schaffen.

Die Berechnungen vorab kannste vergessen. Die ideale Isolation und Wärmeverteilung bekommst du eh nicht hin.
Ich kann mich zwar nur noch dunkel erinnern, aber zum Kühlen waren bei mir, ebenso ca. 60l, über 100W nötig, auch wegen fehlender Isolation und dem resultierenden Energieverlust.

Peltier Elemente sind einfach sowas von ineffizient, dass sie sich im Dauerbetrieb nicht lohnen. Dann lieber eine elektrische Heizung und einen teuren Kondensator, wie bei einem Kühlschrank/Klimaanlage verwenden.

Ich nehme mal an, dass du einen Breader nachbauen willst. Einen 25L Schrank bekommst du ab 130€. Zum Kühlen sind dort für 25L 60W erforderlich. Ob sich dafür ein Nachbau lohnt?

Ansonsten bekommst ein fertiges Peltier Elemente mit Kühlkörpern für unter 20€ und einen Temperaturregler für unter 10€, wie einen STC-1000 zB.

Wichtig ist auch die Art der Isolation, ob Luft oder Dämmstoffe und das Kondensat, was du abführen oder verdampfen musst.

Viel Erfolg

[Frost1989]

@Frost1989
Ich frage mich, warum die dir solch eine Aufgabe stellen, wenn dir keiner vor Ort helfen kann. Oder machst du das für dich alleine?


Viel Erfolg

Ich mache das jetzt im Rahmen meiner BAchelor Abschluss Arbeit. Habe mal das Expose für die Aufgabenstellung beigefügt. Mein Chef ist Maschinenbauer (auch mein Betreuer), somit bin ich was die theoretischen Fragestellungen/Dimensionierung der Kühlleistung auf mich alleine gestellt.

HAst du evnt. noch Unterlagen die ich benutzen könnte?

[Manf]

Bei der Aufgabenstellung drängt es sich ja auf, ein bis zwei Mini Peltier Kühlschränke zu besorgen und zu zerlegen, um zu sehen wie andere das gemacht haben und mit welchem Erfolg, (das Testen dann eher vor dem vollständigen Zerlegen).
Besser als mit einer Referenz zum rechtzeitigen Durchmessen und Optimieren (Unterstützung durch Ventilatoren und Anpassung der Elemente Leistung)) wird man nicht Zeit sparen können.
Ich denke, dass man so schnell die erforderliche Kühlleistung ermitteln kann, um die Daten mit Berechnungen zu verifizieren.
Und man kann sich mehr darauf konzentrieren eine bessere Regelung zu konstruieren als die für die üblichen Getränkekühler.
(nur mal so als Vorschlag)

[Moppi]

Finde ich merkwürdig. Wieso nehme ich für eine wichtige Abschlussarbeit (Maschinenbauer s.o.) eine fachfremde Aufgabenstellung?
Das ist was für Kälteanlagenbauer, die können so was ausrechnen und auch aufbauen. Aber nicht für Maschinenbau.

"BAchelor Abschluss" - Welche Fachrichtung ist das denn?


MfG