Peltier-effekten

Termoelektrisk kjøling (TEC) bruker Peltier-effekten for å skape en strøm av varme der to forskjellige typer materialer møter. En Peltier-kjøler, Pelter-varmeapparat, eller termoelektrisk varmepumpe er en “solid-state” aktiv varmepumpe som overfører varme fra den ene siden til den andre, avhengig av retningen av strømmen. Den kan brukes enten for oppvarming eller for avkjøling, men det i praksis som regel tilrettelagt for kjøling.

Teknologien er ikke like mye i bruk som f.eks. nedkjøling ved damp-komprimering. De viktigste fordelene sammenlignet med et vanlig kjøleskap er at en Peltier kjøler ikke har bevegelige deler, har ingen væske, har lang levetid, liten størrelse og kan utformes på forskjellige måter. De viktigste ulempene er høye kostnader og dårlig energieffektivitet.

En Peltier-kjøler kan også brukes som en termoelektrisk generator. Når de to sidene av enheten har forskjellig temperatur, kan man måle en forskjell i spenning mellom de to sider. Imidlertid vil en god utformet Peltier kjøler være middelmådig for å lage strøm og vice versa på grunn av forskjellige designkrav.

Peltier elementTermoelektriske kjølere er basert på Peltier-effekten (også kjent som termoelektrisk effekt). Den har to sider og når elektrisk strøm går gjennom, bringer den varme fra den ene siden til den andre. Den “varme” siden er festet til et varmeavløp, slik at den forblir ved omgivelsestemperatur, mens den kalde siden går under romtemperatur. Det er mulig å koble flere kjølere sammen for å oppnå enda lavere temperaturer.

To unike halvledere, en n-type og en p-type, blir brukt pga de trenger ha ulik elektron-tetthet. Halvlederne er plassert parallelt med hverandre og i elektrisk serie, og er så sammenføyet med en termisk plate på hver side. Setter man spenning på de frie ender av de to halvledere går det likestrøm over overgangen mellom halvlederne som forårsaker en temperaturforskjell. Siden med kjøleplaten absorberer varmen som flyttes til den andre siden med kjøleribben. De termoelektiske kjøle-enhetene er som regel gruppert sammen og klemt mellom to keramiske plater. Kjølevnen av enheten er da proporsjonalt med antallet Tecs i den.

Noen fordeler med å bruke en TEC er:
* Ingen bevegelige deler
* Ingen klorfluorkarboner (KFK)
* Temperaturkontroll til brøkdeler av en grad kan opprettholdes
* Fleksibel form (formfaktor); de kan være meget liten
* Lang levetid, gjerne over 100000 timer
* Kontrollerbar ved å endre inngangsspenning / strøm

Noen ulemper ved å bruke en TEC er:
* Ikke veldig kjapt
* Ikke veldig effektivt

Peltier IDEn enkeltrinns TEC vil typisk kunne produsere en temperaturforskjell på maks 70 °C. Jo mer varme en enkel TEC vil måtte flytte på, jo mindre effektiv den blir (= krever mer strøm), delvis også pga sitt eget strømforbruk. Varmemengden som kan absorberes er proporsjonal med strømmen og tid.

I kjølesystemer har et Peltier basert system rundt 25% effektivitet sammenlignet med konvensjonelle kjølesystemer. På grunn av denne lavere effektiviteten brukes termoelektrisk kjøling vanligvis bare i miljøer effektiviteten ikke er et stort krav, eller hvor KFK-resirkulering er et tema. Vanndispenseren 36TD fra 123vann er et eksempel hvor teknologien er i bruk.

De allerfleste TECs har et ID-nummer på den varme siden.
ID-numrene indikerer størrelsen, antall trinn og koblinger, samt effekten i ampere, som sett i den tilstøtende diagrammet.