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RE: leise Luftpumpe - Neptun - 09.02.2022
Hallo Stephan,
hat etwas gedauert bis ich mein Material beisammen hatte und die Zeit zum basteln.
Der erste "Prototyp" ist fertig mit 10x TEC1-127 06 Peltierelementen.
Betreiben tue ich das in 2 parallelen Reihen mit jeweils 5 Modulen in Reihe an 12 Volt, es stellt sich ein Strom von 1,55 Ampere ein.
Durch die Wasserkühlerblöcke aka Wasserheizer pumpe ich 2,1l Wasser (Wärmekapazität=4180J/(kg*K)) im Kreis. Nach 165s habe ich eine Temperaturerhöhung von 1K.
Elektrische Arbeit: 12 [V] * 1,55 [A] * 165 [s] = 3069 [J]
Wärmemenge im Wasser: 4180 [J/(kgK)] * 2,1 [kg] * 1 [K] = 8778 [J]
Umgerechnet in Leistung:
Elektrische Leistung: 18,6 [W]
Heizleistung: 53,2 [W]
Leistungskoeffizient: 2,86
Nach den ersten Tests hab ich schon 2 Baustellen entdeckt wo ich noch Verbesserungspotential sehe.
Hier mal noch ein Bild vom Versuchsaufbau:
Das Klebeband stellt einen kleinen Windkanal dar, hinter dem Alukühlkörper sitzt ein kleiner PC Lüfter.
Auf dem Bild sind alle 10 Elemente in Reihe an 24V angeschlossen, was aus elektrischer Sicht auf das gleiche rausläuft wie 2x 5 Elemente an 12V
Der Arduino misst die Temperaturerhöhung und die vergangene Zeit.
Nicht berücksichtigt in der Rechnung:
Wärmeeintrag der 3W Wasserpumpe (in der Schüssel)
Wärmeverlust durch schlechte Isolierung (verschwindend gering da bei Start Wassertemperatur=Umgebungstemperatur)
RE: leise Luftpumpe - Stephan - 09.02.2022
Hallo Henrik,
tolle Installation.
Leider ist E-Technik absolut nicht mein Spezial-Gebiet und ich habe mal versucht das in, für mich greifbare, Zahlen zu fassen und wenn ich mich nicht verrechnet habe sind das folgende Leistungsdaten (Bitte korrigier mich falls ich einen Rechenfehler eingebaut habe.):
Stromverbrauch: 0,406 kWh
Temp.-Steigerung bei 1000l Wasser: 1K in 21,8h
Die Idee das Wasser durch den Kühl- respektive Heizkörper zu leiten ist echt besser als meine Ideen. Auch spannender finde ich die Frage welche min. Temperatur Du auf der Kühl-Seite erreicht hast, da meine ursprüngliche Idee das Kondensieren von Luftfeuchtigkeit im GW war.
Danke für die Info.
Gruß
Stephan
RE: leise Luftpumpe - Neptun - 10.02.2022
Hallo Stephan,
Die Effizienz sinkt mit steigendem Temperaturunterschied zwischen der warmen und der kalten Seite, das Ergebnis von meiner Messung lässt sich also nicht einfach auf höhere Temperaturunterschiede übertragen.
Gemessen habe ich die kalte Seite (noch) nicht, sie war aber spürbar kalt. Mit einer besseren Wärmeübertragung von der Umgebungsluft an die kalte Seite kann ich also die Effizienz bzw. die erreichbare Temperatur im Wasser steigern. Ich werde also den Kühlkörper vergrößern und die Luftgeschwindigkeit mit einem stärkeren Lüfter verbessern.
Zu deiner Rechnung, die ist richtig:
Um 1000l um 1 Grad zu erwärmen brauchst du 4180[J/(kg*K)]*1000[kg]*1[K] = 4180000[J]
Bei meinem kleinen Prototypen der 53,2[W] bringt, entspricht das 4180000[J]/53,2[W] = 78571.4[s] = 21.83[h] --> Joule ist das gleiche wie Wattsekunde ( [W]*[s] )
Ich gebe ein Update wenn ich die kalte Seite verbessert habe und ich neu getestet habe.
Vorgesehen sind auch Temperatursensoren an der warmen und kalten Seite.
Gruß
Henrik
RE: leise Luftpumpe - Hermann. - 11.02.2022
Hallo Hendrik,
Wenn du die Fläche vergrößern möchtest, gehe nicht in die Höhe.
Habe da bereits Versuche auf der Arbeit gemacht mehr als 40 mm bringt nichts.
Sehr interessant wäre die Kondensation aus Feuchtigkeit zu betrachten, das müsste ein deutlich bessere Ergebnisse bringen. Peltier Elemente bringen nur gewisse Temperatur Differenz, bei höheren Differenzen werden mehrere übereinander gebaut, Effektivität sinkt...
Gruß Hermann
RE: leise Luftpumpe - Neptun - 11.02.2022
Hallo Hermann,
habe den Kühlkörper seitlich erweitert, danke für den Tipp mit den 40mm.
Das mit der Temperaturdifferenz ist mir klar, ich habe eine Umgebungsluft von 20Grad, das Wasser will ich auf max. 25Grad heizen, wenn ich es schaffe, dass der Kühlkörper nicht weit unter die 20Grad fällt hab ich gewonnen, wenn doch hab ich halt die Effizienz verloren und betreibe annähernd ein normalen Heizer ohne Wärmepumpeneffekt.
Da sich ein stabiler Betriebspunkt einstellt und ich schon im ersten Versuch einen brauchbaren Leistungskoeffizienten hinbekommen habe bin ich zuversichtlich dass ich da noch etwas rauskitzeln kann.
Es ist auch ein deutlich stärkerer Lüfter vorgesehen als in dem ersten Versuch verwendet.
RE: leise Luftpumpe - Hermann. - 11.02.2022
Hallo Henrik,
Du brauchst ca 20 K delta zu Luft um vernünftig was zu übertragen, bei Kondensation schaut es anders aus.
Diese Seite fand ich interessan
https://www.meerstetter.ch/de/kundencenter/kompendium/32-tec-peltier-element-designleitfaden
Halt uns auf dem laufenden, sind gespannt 😀
Gruß Hermann
RE: leise Luftpumpe - Neptun - 11.02.2022
Hallo Hermann,
von der Seite hab ich die meisten Infos :D
Auf einer anderen Seite habe ich ein paar handfeste Kenndaten zu einem Peltierelement gefunden mit denen ich mir einen Excel-Rechner gebaut habe.
Temperatur an warmer und kalter Seite, Stromstärke, max. Stromstärke, Anzahl der p/n-Paare im Modul eingeben und er spuckt das Ergebnis aus.
Ist natürlich nur eine theoretische Näherung und wenn man nicht zueinander passende Werte eingibt kommt Unfug raus...