He visto en casi todas las configuraciones que los elementos Peltier están montados con enormes disipadores de calor en el lado caliente en comparación con los pequeños en el lado pequeño.
¿Es esto solo una forma de explicar la necesidad de un disipador de calor en el lado caliente? ¿O hay beneficios reales de un disipador de calor más pequeño en el lado frío? ¿Funcionaría mejor un elemento (producir una temperatura más baja en el lado frío) con disipadores de calor de igual tamaño?
La celda Peltier genera mucho más calor en el lado caliente que el que consume en el lado frío; la diferencia es simplemente el poder con el que lo estás bombeando. Como mínimo, aproximadamente 2,5 veces más, y con grandes diferencias de temperatura, más que eso.
Los diferentes tamaños de disipador de calor simplemente compensan eso.
Un elemento Peltier crea un flujo de calor desde el lado frío al lado caliente. Esto significa que:
El calor y la corriente son las fuentes de energía de entrada. Para funcionar, debe disipar (producir) al menos lo que entra. De lo contrario, la energía adicional restante sobrecalentará y destruirá el elemento.
Es por eso que los disipadores de calor del lado frío son más pequeños que los del lado caliente.
Esta es una explicación simplificada, sin embargo, debería ayudar a explicar por qué el disipador frío es más pequeño que el disipador de calor:
Un enfriador Peltier bombea calor desde el lado frío hacia el lado caliente, y además, un enfriador Peltier genera calor además del calor que bombea .
El valor de Qmax de una unidad de peltier (la cantidad de vatios que puede bombear) se califica en cero delta T (la diferencia de temperatura entre los lados frío y caliente). Además, la capacidad de un enfriador Peltier para bombear calor disminuye a medida que aumenta el Delta T
En algún punto (dependiendo del diseño de la unidad peltier, etc.) el peltier bombeará cero vatios (btu) de calor cuando el delta T aumente demasiado.
Por lo tanto, para obtener las temperaturas más frías posibles en el lado frío, debes poder eliminar la mayor cantidad de calor posible en el lado caliente. Esto debe incluir cualquier calor creado por el peltier.
Esto, junto con la disminución de la capacidad de bombeo de calor cuando aumenta el delta T, significa que el disipador frío es más pequeño que el disipador de calor, por lo que el sistema tiene un alto (o mayor) coeficiente de rendimiento (COP) que un sistema con el mismo tamaño Calentadores fríos y calientes.
Espero que esto lo explique.
Si el disipador de calor del lado frío se vuelve más grande, podrá absorber más calor. Para emitir ese calor, el disipador de calor del lado caliente debe ser más grande nuevamente.
Habrá un límite en algún lugar donde el lado frío no absorba más calor, pero si alguien diseña un costo mínimo, querrá el disipador más pequeño que aún funcione. Esto significa que el disipador térmico del lado caliente será más grande que el lado frío.
Realmente no hay justificación para ello. Los dos disipadores de calor podrían ser de cualquier tamaño. Es solo una cuestión de cuánta resistencia térmica desea tener entre cada superficie del dispositivo Peltier y su respectivo entorno "ambiental".
El punto más frío en un sistema basado en Peltier es la cara fría del propio dispositivo; Lo que se está enfriando debe ser necesariamente más cálido; De lo contrario no habría flujo de calor en la cara. Del mismo modo, la cara caliente es el punto más caliente del sistema.
El tamaño de cada disipador térmico determina su resistencia térmica. La resistencia térmica multiplicada por el flujo de calor determina la delta-T entre el dispositivo Peltier y el entorno. En general, desea que el delta-T de cada lado sea lo más pequeño posible, de modo que utilice el disipador térmico más grande que se ajuste.
A menudo se reduce al hecho de que el espacio que se está enfriando es bastante compacto, por lo que solo cabe un pequeño disipador de calor en ese lado. A veces se usa un pequeño ventilador en ese lado para mejorar su efectividad. Un problema secundario es que si tiene disipadores de calor grandes en ambos lados del dispositivo, puede ser difícil aislar el espacio entre ellos de manera efectiva; si el calor del disipador de calor del lado caliente fluye directamente al disipador de calor del lado frío, la eficiencia general de el sistema se reduce.