Kühlen mit Peltier
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Kühlung mit oder ohne Peltier-Element? St. Schaad Kühlung mit oder ohne Peltier-Element? Inhaltsverzeichnis 1 2 3 4 Einleitung ................................................................................................................................... 2 Kühlung mit Kühlkörper .............................................................................................................. 2 Kühlung mit Peltier-Element ....................................................................................................... 3 Zusammenfassung ..................................................................................................................... 4 1 EINLEITUNG Muss ein Bauteil gekühlt werden, kommen am häufigsten Kühlkörper und / oder Lüfter zum Einsatz. Es stellt sich die Frage, ob mit dem Einsatz eines Peltier-Elements die Kühlung verbessert werden kann. Müssen bestimmte Bedingungen vorhanden sein? Beim Einsatz eines Peltier-Elements muss die ins Peltier-Element gesteckte Energie zusätzlich über den Kühlkörper abgeführt werden. Dadurch erhöht sich die abzuführende Wärme und KühlkörperTemperatur. 2 KÜHLUNG MIT KÜHLKÖRPER Werden die Wärmeübergänge vernachlässigt und der Kühlkörper als ideal betrachtet, so hat das Bauteil die gleiche Temperatur wie der Kühlkörper. Annahmen: • Umgebungstemperatur = 20°C • Wärmewiderstand des Kühlkörpers 0.5K/W Erkenntisse: • Der Kühlkörper kann nur Wärme abführen, wenn er eine höhere Temperatur als die Umgebung hat. Peltier_ja_nein_d.doc Autor: St. Schaad Seite 2 / 4 V1.0 Kühlung mit oder ohne Peltier-Element? 3 KÜHLUNG MIT PELTIER-ELEMENT Wir gehen davon aus, dass der gleiche Kühlkörper eingesetzt wird wie oben. Zusätzlich wird nun ein Peltier-Element eingesetzt. Annahmen: • Umgebungstemperatur = 20°C • Gleicher Kühlkörper wie oben (0.5K/W) • 2 verschiedene Peltier-Elemente Peltier-Elemente Element FROST-74 SNOWBALL-71 Imax [A] 6.3 3.6 Qmax [W] 65 36 Umax [V] 16.7 16.1 ∆Tmax [K] 74 71 Hinweis: Die minimale Temperatur beim Einsatz von Peltier-Elementen (P = 0W) ist ein theoretischer Wert. Durch aufbaubedingte Verluste liegt die minimale Temperatur ca. 5°C höher. Erkenntnisse: • Mit dem Peltier-Element kann unter die Umgebungstemperatur gekühlt werden. • Für sehr tiefe Temperaturen ist das kleinere Peltier-Element (SNOWBALL) geeigneter als das grosse (FROST-74) • Ab einer bestimmten Verlustleistung ist die Peltier-Lösung schlechter als nur ein Kühlkörper. Peltier_ja_nein_d.doc Autor: St. Schaad Seite 3 / 4 V1.0 Kühlung mit oder ohne Peltier-Element? Erkenntnisse: • Durch die zusätzliche Verlustleistung vom Peltier-Element, erhöht sich die KühlkörperTemperatur. • Je nach Anwendung kann die Kühlkörper-Temperatur zu hoch werden (Berührung, Brandgefahr) 4 ZUSAMMENFASSUNG • • Der Einsatz eines Peltier-Elements lohnt sich nicht in jedem Fall. Das Peltier-Element wird eingesetzt, wenn die Bauteil-Temperatur nahe bei der Umgebungstemperatur liegen soll, oder darunter. Kühlkörper mit Lüfter (Rth ca. 0.5K/W) und Peltier-Element FROST-74 Peltier_ja_nein_d.doc Autor: St. Schaad Seite 4 / 4 V1.0
