ข้อดีและข้อจำกัดของโมดูลเทอร์โมอิเล็กทริก

ข้อดีและข้อจำกัดของโมดูลเทอร์โมอิเล็กทริก

ปรากฏการณ์เพลเทียร์ (Peltier effect) คือ เมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่านตัวนำสองชนิดที่แตกต่างกัน ความร้อนจะถูกดูดซับที่จุดเชื่อมต่อหนึ่งและปล่อยออกมาที่อีกจุดหนึ่ง นั่นคือแนวคิดพื้นฐาน ในโมดูลทำความเย็นแบบเทอร์โมอิเล็กทริก (thermoelectric cooling module) หรือโมดูลเพลเทียร์ (peltier device) หรือตัวทำความเย็นเพลเทียร์ (peltier cooler) จะมีโมดูลที่ทำจากวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ โดยปกติจะเป็นชนิด n-type และ p-type ต่อกันทางไฟฟ้าแบบอนุกรมและทางความร้อนแบบขนาน เมื่อจ่ายกระแสไฟฟ้ากระแสตรง (DC) เข้าไป ด้านหนึ่งจะเย็นลง และอีกด้านหนึ่งจะร้อนขึ้น ด้านที่เย็นจะใช้สำหรับการทำความเย็น และด้านที่ร้อนจะต้องระบายความร้อนออกไป อาจใช้แผ่นระบายความร้อนหรือพัดลม

เนื่องจากมีข้อดีหลายประการ เช่น ไม่มีชิ้นส่วนเคลื่อนที่ ขนาดกะทัดรัด ควบคุมอุณหภูมิได้อย่างแม่นยำ และมีความน่าเชื่อถือ จึงเหมาะสำหรับงานที่ปัจจัยเหล่านี้มีความสำคัญมากกว่าประสิทธิภาพการใช้พลังงาน เช่น ในเครื่องทำความเย็นขนาดเล็ก การระบายความร้อนชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ หรือเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์

โดยทั่วไปแล้ว โมดูลเทอร์โมอิเล็กทริก โมดูลทำความเย็นเทอร์โมอิเล็กทริก องค์ประกอบเพลเทียร์ โมดูลเพลเทียร์ หรือโมดูล TEC จะประกอบด้วยสารกึ่งตัวนำชนิด n และชนิด p หลายคู่ประกบอยู่ระหว่างแผ่นเซรามิกสองแผ่น แผ่นเซรามิกทำหน้าที่เป็นฉนวนไฟฟ้าและนำความร้อน เมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน อิเล็กตรอนจะเคลื่อนที่จากชนิด n ไปยังชนิด p ดูดซับความร้อนที่ด้านเย็น และปล่อยความร้อนที่ด้านร้อนขณะเคลื่อนที่ผ่านวัสดุชนิด p สารกึ่งตัวนำแต่ละคู่มีส่วนช่วยในผลการทำความเย็นโดยรวม ยิ่งมีคู่สารกึ่งตัวนำมากเท่าไหร่ ก็ยิ่งมีกำลังการทำความเย็นมากขึ้นเท่านั้น แต่ก็หมายถึงการใช้พลังงานและปริมาณความร้อนที่ต้องระบายออกมากขึ้นด้วย

หากด้านร้อนของโมดูลระบายความร้อนด้วยเทอร์โมอิเล็กทริกไม่ได้รับการระบายความร้อนอย่างเหมาะสม ประสิทธิภาพของโมดูลระบายความร้อนด้วยเทอร์โมอิเล็กทริกจะลดลง และอาจหยุดทำงานหรือเสียหายได้ ดังนั้นการระบายความร้อนที่เหมาะสมจึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง อาจใช้พัดลมหรือระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวสำหรับงานที่ใช้กำลังไฟสูงกว่า

ปัจจัยสำคัญที่สามารถระบุได้ ได้แก่ ความแตกต่างของอุณหภูมิสูงสุดที่สามารถทำได้ ความสามารถในการทำความเย็น (ปริมาณความร้อนที่สามารถสูบฉีดได้) แรงดันและกระแสไฟฟ้าขาเข้า และค่าสัมประสิทธิ์ประสิทธิภาพ (COP) COP คืออัตราส่วนของกำลังการทำความเย็นต่อกำลังไฟฟ้าขาเข้า เนื่องจากโมดูลทำความเย็นแบบเทอร์โมอิเล็กทริก โมดูล TEC โมดูล Peltier และเครื่องทำความเย็นแบบเทอร์โมอิเล็กทริกนั้นมีประสิทธิภาพไม่สูงมากนัก ค่า COP จึงมักต่ำกว่าระบบอัดไอแบบดั้งเดิม

ทิศทางของกระแสไฟฟ้าจะเป็นตัวกำหนดว่าด้านใดจะเย็น การกลับทิศทางของกระแสไฟฟ้าจะสลับด้านร้อนและด้านเย็น ทำให้สามารถใช้งานได้ทั้งโหมดทำความเย็นและทำความร้อน ซึ่งมีประโยชน์สำหรับการใช้งานที่ต้องการการรักษาเสถียรภาพของอุณหภูมิ

โมดูลทำความเย็นแบบเทอร์โมอิเล็กทริก โมดูลเทอร์โมอิเล็กทริก ตัวทำความเย็นแบบเพลเทียร์ อุปกรณ์เพลเทียร์ มีข้อจำกัดคือประสิทธิภาพต่ำและความจุจำกัด โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับความแตกต่างของอุณหภูมิมาก โมดูลเหล่านี้ทำงานได้ดีที่สุดเมื่อความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างด้านต่างๆ ของโมดูลมีน้อย หากต้องการความแตกต่างของอุณหภูมิมาก ประสิทธิภาพจะลดลง นอกจากนี้ยังอาจไวต่ออุณหภูมิแวดล้อมและประสิทธิภาพในการระบายความร้อนด้านร้อนอีกด้วย

ข้อดีของโมดูลทำความเย็นแบบเทอร์โมอิเล็กทริก:

การออกแบบแบบโซลิดสเตท: ไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว ทำให้มีความน่าเชื่อถือสูงและต้องการการบำรุงรักษาต่ำ

ขนาดกะทัดรัดและเงียบ: เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานขนาดเล็กและสภาพแวดล้อมที่ต้องการเสียงรบกวนน้อยที่สุด

การควบคุมอุณหภูมิที่แม่นยำ: การปรับกระแสไฟฟ้าช่วยให้สามารถปรับกำลังการทำความเย็นได้อย่างละเอียด การกลับทิศทางกระแสไฟฟ้าจะสลับโหมดการทำความร้อน/ทำความเย็น

เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม: ไม่ใช้สารทำความเย็น ช่วยลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม

ข้อจำกัดของโมดูลเทอร์โมอิเล็กทริก:

ประสิทธิภาพต่ำกว่า: ค่าสัมประสิทธิ์ประสิทธิภาพ (COP) โดยทั่วไปจะต่ำกว่าระบบอัดไอ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีที่มีการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิสูง

ความท้าทายในการระบายความร้อน: จำเป็นต้องมีการจัดการความร้อนที่มีประสิทธิภาพเพื่อป้องกันความร้อนสูงเกินไป

ต้นทุนและกำลังการผลิต: ต้นทุนต่อหน่วยทำความเย็นสูงกว่า และมีกำลังการผลิตจำกัดสำหรับการใช้งานขนาดใหญ่

โมดูลเทอร์โมอิเล็กทริก บริษัท ปักกิ่ง หุยเหมา คูลลิ่ง อีควิปเมนท์ จำกัด

ข้อมูลจำเพาะ TES1-031025T125

Imax: 2.5A

แรงดันไฟสูงสุด: 3.66 โวลต์

Qmax：5.4W

อุณหภูมิสูงสุดที่เปลี่ยนแปลง: 67 องศาเซลเซียส

ACR: 1.2 ±0.1Ω

ขนาด: 10x10x2.5 มม.

ช่วงอุณหภูมิการทำงาน: -50 ถึง 80 องศาเซลเซียส

จานเซรามิก: 96% Al2O3 สีขาว

วัสดุเทอร์โมอิเล็กทริก: บิสมัทเทลลูไรด์

ปิดผนึกด้วย 704 RTV

สายไฟ: สายไฟขนาด 24AWG ทนความร้อนสูง 80℃

ความยาวสายไฟ: 100, 150 หรือ 200 มม. ตามความต้องการของลูกค้า

โมดูลทำความเย็นเทอร์โมอิเล็กทริก บริษัท ปักกิ่ง ฮุยเหมา คูลลิ่ง อีควิปเมนท์ จำกัด

ข้อมูลจำเพาะ TES1-11709T125

อุณหภูมิด้านร้อนอยู่ที่ 30 องศาเซลเซียส

IMAX: 9A

-

แรงดันไฟสูงสุด: 13.8 โวลต์

Qmax：74W

อุณหภูมิสูงสุดที่เปลี่ยนแปลง: 67 องศาเซลเซียส

ขนาด: 48.5x36.5x3.3 มม. รูตรงกลาง: 30x17.8 มม.

แผ่นเซรามิก: 96% Al2O3

ปิดผนึก: ปิดผนึกด้วย 704 RTV (สีขาว)

สายไฟ: PVC ขนาด 22AWG ทนความร้อนได้ 80℃

ความยาวสายไฟ: 150 มม. หรือ 250 มม.

วัสดุเทอร์โมอิเล็กทริก: บิสมัทเทลลูไรด์