Peltier-Element Kühlkörper dimensionieren | DIY Kühlschrank

[Tobias P. (mcarthur1)]

Hallo,
das ist mein erster Beitrag in dem Forum.
Und zwar hatte ich mir überlegt, einen kleinen Peltier-Kühlschrank 
selber zu bauen. Dafür habe ich mir nun schon ein Gehäuse aus ca. 2cm 
dickem Styrodur gebaut. Nachdem Ich 2 Peltier Elemente inklusive 2 
Kühlkörpern aus Aluminium (ca. 80x80x30mm) und zwei Lüftern eingebaut 
habe um die wärmere Seite gut zu kühlen, habe ich festgestellt, dass die 
Kühlkörper dennoch relativ warm wurden und ich auf Dauer ungefähr eine 
Innentemperatur von 19°C (292K) erreichen konnte. Da mein Ziel eine 
Innentemperatur von ca. 5°C ist, wollte ich nun mal nachfragen ob es 
womöglich an der Dimensionierung der Kühlkörper liegt, dass ich nicht 
meine gewünschte Temperatur erreiche. Angeschlossen habe ich die 
Elemente und Lüfter an ein 400W Netzteil.
Ich hoffe Ihr könnt mir mit meinem Problem weiterhelfen und vielen Dank 
im voraus.

Viele Grüße

McArthur1

[Thermodynamik (Gast)]

Nach den Hauptsätzen der Thermodynamik kann die Enrtropie in einem 
geschlossenen System nicht abnehmen. Kühlkörper müssen also unbedingt 
nach Aussen wirken um eine Kühlung zu erzeugen.

[jz23 (Gast)]

Zeig mal deinen Aufbau. Nicht dass du beiden Seiten der Pelztiere IM 
Kühlschrank hast, das wäre ein wenig kontraproduktiv

[Anja (Gast)]

Tobias P. schrieb:
> Da mein Ziel eine
> Innentemperatur von ca. 5°C ist,

Hallo,

Schau Dir mal kommerzielle Auto-Kühlboxen an.

Der Kühlkörper auf der warmen Seite ist Faktor 3-5 größer
Auf der kalten Seite brauchst Du auch einen Kühlkörper mit Lüfter.

Trotzdem schaffen diese Kühlboxen nicht mehr als 15-18 Grad 
Temperaturdifferenz innen zu außen im "Datenblatt" (real sind es eher 
weniger also so um die 10-12 Grad).

Gruß Anja

[Lurchi (Gast)]

Gute Kühlkörper sind bei einem Peltier-element wichtig. Die 
Leistungsdichte ist vor allem auf der Warmen Seite schon recht hoch. 
Anders als bei Transistoren muss man da trotz der Leistung noch eine 
kleine Temperatur erreichen - d.h. gute Kühlung ist wirklich wichtig.

Die Erreichbare Kühlleistung / Temperatur hängt vom Strom ab. Wenn der 
Strom größer als der optimale Wert wird, steigt nur die Verlustleistung 
und die Kühlwirkung wird geringer. Der im Datenblatt üblicherweise 
angegebene Wert gilt für sehr gute (bis ideale) Kühlung - im realen Fall 
mit endlichen Kühlkörpern reduziert sich der optimale Strom.

2 cm Isolierung klingt nach recht wenig. Im Idealfall sollte man da wohl 
deutlich mehr einplanen - im Hausbau nimmt man bei ähnlichem 
Temperaturunterschied eher so 15-20 cm, und dass mit einer i.A. 
effektiveren Wärmequelle.

[Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator)]

Tobias P. schrieb:
> um die wärmere Seite gut zu kühlen
Und wie warm wird der bzw. werden die Kühlkörper?

> Dafür habe ich mir nun schon ein Gehäuse aus ca. 2cm dickem Styrodur
> gebaut.
Wie groß. Und: hast du auf der Innenseite auch Kühlkörper? Die müssen 
dort nämlich die Wärme aufnehmen, damit die dann von den 
Peltierelementen auf die andere Seite transportiert werden kann...

[Pandur S. (jetztnicht)]

Ich bin vor vielen Jahren einmal an einer Autokuehlbox vorbei gekommen, 
die konnte tatsaechlich den Inhalt runterkuehlen, so dass sich ein 
Raumtemperatur Bier nach ein paar Stunden kuehl anfuehlte. Die hatte 
eine Aluwanne und einen Luft-Kuehlkanal unten durch. Heutige haben nur 
noch alles in einem Deckel und koennen grad knapp kaltes Bier kuehl 
halten, aber nie runterkuehlen. Die Gewinnmarge der Heutigen ist viel 
groesser. Und bekommen fuer diesen Murks trotzdem ein A++++ ...

Wenn ein Selbstbau Kuehlschrank etwas taugen soll, muss man nit 
Technologie richtig klotzen. Also Vakuumisolation, oder Luftglas. 
Einfach 2cm Schaum reicht nicht.

[Tobias P. (mcarthur1)]

Hallo,
erstmal Danke für die vielen Antworten.
Um meinen Aufbau besser darstellen zu können sind hier einmal ein paar 
Fotos.
Die Temperatur der Kühlkörper kenne ich leider nicht allerdings war es 
mir bisher erst möglich den Raum auf ungefähr 19°C runterzukühlen.
Danke im Voraus

Viele Grüße

Tobias

[Max M. (jens2001)]

Tobias P. schrieb:
> paar
> Fotos.

Was ist Innen????
Was ist Aussen????
Warum sind die KK so eingepackt????

[Stefan F. (Gast)]

Nachdem ich mal eine Peltier Kühlbox in Aktion gesehen habe, habe ich 
beschlossen, wir so etwas nie nie nie zu kaufen. Denn die Leistung ist 
unterirdisch. Als Kühlschrank für Lebensmittel völlig ungeeignet.

Vernünftige Kühlschränke haben einen Kompressor, die gibt es auch in 
ganz klein und schön leise. Auf jeden Fall leider als deine Lüfter.

[Christian S. (roehrenvorheizer)]

Hallo,

innen dürfte auf dem Bild rechts zu sehen sein. Diese kleinen Kühler 
könnte man doch auch noch anblasen, oder?


MfG

[Stefan F. (Gast)]

> Diese kleinen Kühler könnte man doch auch noch anblasen, oder?

Wenn nicht die Motoren der Lüfter mehr Wärme abgeben, als die Peltier 
Elemente aufnehmen können.

[W.S. (Gast)]

Tobias P. schrieb:
> Und zwar hatte ich mir überlegt, einen kleinen Peltier-Kühlschrank
> selber zu bauen.

Ah ja.

Also mein Vorschlag:
1. nimm für die kalte Innenseite ein richtig großes Alublech, ordne es 
seitlich an die Wand (also vertikal) und mache die Isolation an der 
Stelle besonders dick.

2. besorge dir pro Peltierelement einen guten Heatpipe-Kühler für die 
warme Seite, zusammen mit einem reichlich dimensionierten Lüfter.

3. beachte, daß ein Peltierelement keine Kälte erzeugen kann. Es kann 
nur Wärme pumpen - und je größer das Temperaturgefälle innerkalb des 
Peltiers ist, desto mehr Wärme fließt schon innerhalb des Peltiers 
zurück und macht damit nur eine Riesenmenge an Verlustwärme.

Meine Erfahrung ist, daß man mit einem Peltier der üblichen Größe 
(40x40) auf der kalten Seite so etwa -23°C im LEERLAUF!! erzeugen kann, 
wenn es einem gelingt, per Heatpipe-Kühler die warme Seite auf 25..27°C 
zu halten. Das ist sozusagen das sportliche Ende der Fahnenstange. Mehr 
ist nicht drin - und das auch nur im Leerlauf.

Rein theoretisch könnte man mit zwei hintereinander angeordneten 
Peltierelementen eine größere Temperaturdifferenz erzielen - aber eben 
nur theoretisch, denn das wärmere Element müßte dazu nicht nur die vom 
kälteren gepumpte Wärme weiterpumpen, sondern obendrein auch noch die 
Verlustwärme des kälteren mit wegpumpen, weswegen das wärmere Peltier in 
solchem Falle regelmäßig überlastet ist.

W.S.

[Schreiber (Gast)]

W.S. schrieb:
> Rein theoretisch könnte man mit zwei hintereinander angeordneten
> Peltierelementen eine größere Temperaturdifferenz erzielen - aber eben
> nur theoretisch, denn das wärmere Element müßte dazu nicht nur die vom
> kälteren gepumpte Wärme weiterpumpen, sondern obendrein auch noch die
> Verlustwärme des kälteren mit wegpumpen, weswegen das wärmere Peltier in
> solchem Falle regelmäßig überlastet ist.

Das funktioniert auch praktisch, sogar mit mehr als 2 Peltierelementen. 
Dass die nicht alle gleich groß sein sollen, versteht sich aber von 
selbst.
Ist eine wunderbar vibrationsarme Möglichkeit um Sensoren, etwa in 
Wärmebildgeräten, zu kühlen.

[jz23 (Gast)]

W.S. schrieb:
> Rein theoretisch könnte man mit zwei hintereinander angeordneten
> Peltierelementen eine größere Temperaturdifferenz erzielen - aber eben
> nur theoretisch, denn das wärmere Element müßte dazu nicht nur die vom
> kälteren gepumpte Wärme weiterpumpen, sondern obendrein auch noch die
> Verlustwärme des kälteren mit wegpumpen, weswegen das wärmere Peltier in
> solchem Falle regelmäßig überlastet ist.

Weswegen das wärmere Peltier auch i.A. größer ist. Früher gabs bei 
Conrad (Ich meine, es war Conrad, aber keine Garantie) sogar verschieden 
große aufeinandermontierte Peltierelemente.

[Thomas R. (Gast)]

Hallo,
anbei meine Micro-Temperaturbox. Die habe ich mal gebaut um Sensoren zu 
testen.
Mit 4+1 Peltier-Elementen schaffe ich von -27...101 GradC.
Das Maximal an Kühlleistung habe ich ausprobiert. Bei zu viel Strom geht 
die Kühlleistung zurück und das ist auch logisch.
Beste Grüße,
Thomas

[Hans (Gast)]

Hallo!
Jetzt hab ich mal ein ganz doofes Problem:
beim Aufkleben des Peltier-Elementes auf den Kühlkörper mit 
Sekundenkleber ist selbiger plötzlich hart geworden und das Element 
sitzt schief.
Wenn ich jetzt den Alu-Kühlkörper mit dem Gebläse auf 150Grad erhitze,
damit der Sekundenkleber weich wird, zerstöre ich damit das 
Peltier-Element?
In den Datenblättern TEC1 12706 fand ich 138 Grad Betriebstemperatur, 
aber wie ist das mit kurzzeitiger äusserer Temperatur?
Gruß, Hans

[Stefan F. (Gast)]

Hans schrieb:
> wie ist das mit kurzzeitiger äusserer Temperatur

Solche Zahlen stehen meisten in einer Tabelle mit der Überschrift 
"Absolute maximum ratings" oder "Storage temperature".

[Bernd K. (Gast)]

Sekundenkleber ist denkbar ungeeignet für eine stark 
thermisch/meschanich belastete Verklebung. Evtl reicht es das Peltier 
ein paar mal mit max Strom kurz aufzuheißen und dir kommt der Kühler 
wieder entgegen.

[Alex G. (dragongamer)]

Für den zweiten Versuch: Es gibt sogenannten Wärmeleitkleber.

[J. S. (pbr85)]

Tobias P. schrieb:
> Hallo,
> erstmal Danke für die vielen Antworten.
> Um meinen Aufbau besser darstellen zu können sind hier einmal ein paar
> Fotos.
> Die Temperatur der Kühlkörper kenne ich leider nicht allerdings war es
> mir bisher erst möglich den Raum auf ungefähr 19°C runterzukühlen.
> Danke im Voraus
>
> Viele Grüße
>
> Tobias

Da fehlt ein besserer Kühlkörper + langsam laufender Lüfter auf der 
Innenseite. Natürliche Konvektion ist da nicht ausreichend, zumindest 
nicht annähernd bei dieser kleinen Fläche der Kühlkörper.

Ich erinnere mich nicht mehr an die exakten Messwerte, aber ich habe mal 
eine Kühlbox von etwa 20cm x 30cm x 50cm Außendurchmesser und etwa 3cm 
starken Styroporwänden umgebaut auf Peltierkühlung mit 80mm 
CPU-Außenkühler und 50mm CPU-Innenkühler. Bei 12V konnte ich etwa eine 
Temperaturdifferenz von 15K oder etwas mehr zur Umgebung erreichen. Der 
Außenlüfter lief normal, der innere stark gedrosselt durch einen 
Widerstand.

[Ulw (Gast)]

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