Тепловой элемент домашний

Лучшие обогреватели для дома 2021

Конвектор Electrolux Brilliant ECH/B-2000 E имеет большую мощность и с легкостью прогреет комнату площадью до 25 квадратных метров. Он имеет 5 разных режимов работы, возможность регулировки температуры до 0,1 градуса, функции автоподдержания температуры и автоотключения. Элегантный внешний вид конвектора создает лицевая панель, выполненная из высококлассной термостойкой стеклокерамики, закаленной при температуре 800°С. В плане удобства модель аналогична другим конвекторам Electrolux: различные типы опор (на колесиках и без), а также возможность повесить на стену. Стоит отметить и длинный шнур в 1,5 м. Также имеет функцию «антизамерзание», которая поддержит работу прибора при снижении температуры в помещении. Можно устанавливать в душевых и ванных комнатах.

+ Длинный шнур
+ Регулировка температуры до 0,1 гр
+ Антизамерзание

Обогреватель от Xiaomi оснащён мощным керамическим нагревательным элементом. Последний отличается длительным сроком эксплуатации, быстрым нагревом (всего три секунды) и качественным поддержанием стабильной температуры. Постоянному и быстрому теплообмену способствуют боковые вентиляционные отверстия. Помимо этого производитель побеспокоился и о безопасности пользователей. Корпус устройства выполнен из негорючих материалов, а его крепление подразумевает подвешенное размещение в пространстве, что гарантирует высочайшую пожаробезопасность. Также умный обогреватель автоматически включается, если в его радиусе появляется человек. Он отключится при условии, что в течение пяти минут датчик движения не будет срабатывать.

+ Элегантный дизайн
+ Безопасность
+ Компактность
+ Соотношение цена/качество

— Способ размещения, который подойдёт далеко не всем

Polaris PMH 1504 станет хорошим решением для тех, кто решил опробовать инфракрасный обогреватель в действии. Во-первых, он сравнительно недорогой. Во-вторых, потребляемой мощности в 1 500 Вт достаточно для обогрева помещения площадью 24 м2! Два режима работы позволяют установить желаемую мощность в 1 или 1,5 кВт, что поможет экономить электроэнергию. Polaris PMH 1504 оснащен регулируемым термостатом и защитой от перегрева и опрокидывания. Polaris PMH 1504 предназначен для установки на пол и защищен от перегрева и опрокидывания. Простота конструкции, легкость управления, мобильность энергоэффективность, высокий уровень безопасности позволяют использовать обогреватель и в доме, и в офисе.

+ Экономит энергию
+ Термостат
+ Защита от перегрева и опрокидывания

Новинка от известной компании BORK – умный керамический обогреватель мощностью 2000 Вт. Производитель обещает равномерный обогрев без снижения уровня влажности и содержания кислорода в воздухе. Модель оснащена датчиком движения: автоматически определяет наличие людей в помещении и регулирует работу. Также аппарат имеет функцию вращения и способен обогреть комнату, площадью 20 квадратных метров. BORK O706 gg безопасен, и автоматически выключается при падении или перегреве. Весит всего 2,5 кг, а высота цилиндрического обогревателя составляет 38 см. Единственный минус, который можно отметить, это, пожалуй, цена. Впрочем, ничего удивительного. Вся техника данной фирмы стоит немалых денег.

+ Равномерный нагрев
+ Датчик движения
+ Безопасность

Электрический масляный радиатор Polaris PRE L 0920 подходит для использования в квартирах, офисах и загородных домах. Обогреватель состоит из 9-ти металлических секций, которые заполнены минеральным маслом с погруженными в него ТЭНами. Аппарат способен за незначительный промежуток времени прогреть помещение площадью до 24 м². Имеет понятное механическое управление, прочный и удобный держатель шнура, что обеспечивает простое перемещение. Также есть два регулятора и световой индикатор, автоматически выключается при перегреве. К сожалению, общее впечатление от качества работы портит шум. При включении и выключении звучит громкий щелчок.

+ Автономное отключение при намеке на перегрев
+ Мобильность
+ Демократичная стоимость
+ Экономичность

Конвекторный обогреватель Electrolux ECH/AG-1500MFR отличается относительно недорогой ценой за счет механического управления. Он обогревает 20 м 2 и отключается при перегреве. Это достаточно важная функция, так как обеспечивает безопасность при использовании. Корпус конвектора влагозащитный, поэтому его можно использовать в ванной комнате. У обогревателя есть термостат, поэтому он с легкостью будет поддерживать необходимую вам температуру. Еще один немаловажный плюс – наличие пылевого фильтра с многофункциональной системой очистки. Пока обогреватель работает, он очищает воздух от пыли.

+ Быстро разогревается
+ Наличие термостата
+ Цена

— При полной мощности быстро перегревается и отключается

Если вам нужен небольшой и недорогой обогреватель для квартиры, стоит рассмотреть данную модель. Аппарат рассчитан на небольшую комнату до 13 квадратных метров. Мощность составляет всего 1000 Вт, что несомненно бережет семейный бюджет. Благодаря особой конструкции воздуховыводящего блока, конвектор выдает не просто плоские воздушные струи, а настоящую объемную волну направленного горячего воздуха. Обогреватель имеет механический термостат с регулировкой двух мощностей. Обогреватель можно поставить на пол или закрепить на стене.

+ Быстрый нагрев
+ Надежность
+ Соотношение цена/качество
+ Безопасность
+ Компактность

Как выбрать обогреватель

Безопасность

Прежде чем говорить о безопасности обогревателей, стоит отметить, что мощность выбранного прибора (не зависимо от вида) должна быть совместима с возможностями домашней электросети. Слишком мощная современная модель может как выбить «пробки», так и вызвать возгорание проводки, особенно если ее давно не меняли. Сегодня на рынке наиболее популярные четыре вида обогревателей – масляные, инфракрасные, конвекторные, а также тепловентиляторы.

Если говорить о лучших обогревателях в своих видах, то большинство из них оснащены защитой от перегрева. Тем не менее, масляными радиаторами вполне легко обжечься, а при опрокидывании аппарата и вовсе возможно возгорание. К тому же, не рекомендуется использовать подобные обогреватели дольше шести часов подряд.

Конвекторными же аппаратами обжечься нельзя, как трудно спровоцировать и пожар. Правда, можно схлопотать удар током, но лишь при неправильной эксплуатации. Впрочем, риск не выше, чем при работе с любым другим электроприбором.

До конца нет определенного мнения относительно безопасности инфракрасных обогревателей. Кто-то считает, что производимое ими излучение до конца не изучено и может представлять опасность, другие же уверены, что никакого риска нет. Как бы то ни было, о пожаре вам точно не стоит беспокоиться, так как сам прибор не нагревается.

А вот тепловентиляторы лучше не оставлять без присмотра и не использовать длительное время – они запросто могут перегреться вплоть до расплавления корпуса. А там и до возгорания недалеко.

Площадь обогрева и сохранение тепла

Мощность при покупке рассчитывается по формуле 1 кВт на 10 м² помещения. Большинство моделей обладают мощностью 1,5-2 кВт и, соответственно, поддерживают тепло в комнате средней площади (15-20 м²).

Масляные обогреватели работают по принципу обычной батареи – лишь воду внутри заменяет масло. Они безопасны, мобильны (в большинстве своем оборудованы колесиками) и не «жгут» воздух в комнате. Кроме того, современные модели оборудованы термостатом, что позволяет свободно регулировать температуру. Пожалуй, на сегодняшний день именно такие модели – самый частый выбор среди покупателей. Единственный минус – долгий разогрев.

Тепловентиляторы отлично прогревают небольшое помещение за короткий промежуток времени, но чаще всего имеют небольшую мощность и, соответственно, небольшую площадь прогрева. При этом, после отключения обогревателя помещение остынет практически также быстро, как и нагрелось.

Инфракрасные обогреватели не тратят энергию на прогрев воздуха, а сразу отдают тепло предметам в комнате. Соответственно, не нужно долго ждать, чтобы, пока помещение прогреется. Подходит не только для небольших, но и для средних комнат. Правда, серьезный минус – комната остывает практически сразу после выключения аппарата. Соответственно, для поддержания температуры необходимо держать прибор постоянно включенным, что может сказаться на счетах за электроэнергию.

Выгодно отличаются в этом плане конвекторные обогреватели. Принцип их работы основан на физическом явлении конвекции, когда теплые потоки воздуха поднимаются вверх, а их место занимает более тяжелый холодный воздух. Они мобильны (можно повесить на стену или поставить на пол), безопасны, имеют стильный дизайн и не «сжигают кислород». Кроме того, помещение довольно долго сохраняет тепло даже после отключения прибора.

Термогенератор своими руками: инструкция по изготовлению преобразователя тепловой энергии в электрическую

Количество цифровых гаджетов постоянно увеличивается. К сотовому телефону добавились мобильная радиостанция, GPS-навигатор и фотоаппарат.

Таскать с собой полный котелок запасных аккумуляторов для всей этой электронной братии тяжело, а в холодное время года еще и бессмысленно – их емкость и мощность при низких температурах сильно сокращаются.

Поэтому каждый путешественник хотел бы обзавестись устройством, преобразующим в электричество доступную в походе энергию.

Весьма практичными оказались термогенераторы – источники, для работы которых необходимо тепло. На чем основан принцип их работы и как можно сделать термогенераторы электричества своими руками – об этом пойдет речь в этой статье.

Читайте также  Правила опрессовки тепловых сетей

Как определить термоЭДС металла?

Термоэлектродвижущая сила возникает в замкнутом контуре при соблюдении двух условий:

  1. Если он состоит хотя бы из двух проводников, изготовленных из различных материалов.
  2. Если все входящие в состав контура разнородные участки имеют различную температуру (хотя бы в области соединения).

В физике данное явление называют эффектом Зеебека.

Величина термоЭДС зависит от вида материалов и разности их температур.

Определяют ее по формуле:

Е = к (Т1 – Т2),

  • Где Т1 и Т2 – температура проводников;
  • К – коэффициент Зеебека.

Наибольшей производительностью обладают контуры, состоящие из разнородных полупроводников (обладающих р- и n-проводимостью). В металлах эффект Зеебека проявляется незначительно, за исключением некоторых переходных металлов и их сплавов, например, палладия (Pd) и серебра (Ag).

Теплообменники широко применяются в быту. Довольно легко можно сделать теплообменник своими руками – инструкция по сборке представлена в статье.

Пошаговая инструкция по облицовке камина своими руками представлена тут.

Знаете ли вы, что напряжение всего в 12 Вольт может служить источником тепла? По ссылке https://microklimat.pro/otopitelnoe-oborudovanie/obogrevateli/12-volt-svoimi-rukami.html инструкция по изготовления обогревателя 12 Вольт своими руками.

Принцип работы

Решать задачу по производству электричества из тепловой энергии приходится, как принято говорить в науке, от обратного. Противоположным эффекту Зеебека является эффект Пельтье, который состоит в изменении температур двух объединенных в замкнутый контур разнородных полупроводников при пропускании через них постоянного тока: один из них нагревается, второй – остывает.

Если направление тока изменить, изменится и направление теплового потока: первый полупроводник будет остывать, а второй – нагреваться. В качестве полупроводников чаще всего применяют твердую смесь кремния с германием и теллурид висмута.

Эффект, открытый Жаном Пельтье, получил широкое применение в различных сферах человеческой жизнедеятельности, где требуются холодильные машины, но нет возможности применить компрессорный тепловой насос на фреоне. Поэтому именно его именем назвали выпускаемые для этой цели устройства – элементы Пельтье.

Конструкция термогенератора

Итак, идея термогенератора довольно проста: необходимо взять элемент Пельтье и сильно нагреть одну из его поверхностей. В генераторах заводского изготовления для этого применяются газовые горелки. Но создать такой прибор в домашних условиях довольно сложно – трудно обеспечить стабильное горение пламени в течение длительного времени.

Поэтому народные умельцы отдают предпочтение более простой версии термогенератора, о которой мы сейчас и расскажем.

Изготовление своими руками

Схематично устройство самодельной термоэлектростанции можно представить так:

  1. Элемент Пельтье положим на дно глубокой посудины – миски или кружки.
  2. Далее в эту посудину вставим еще одну: если используются миски, то понадобится такая же; если ваш выбор пал на кружки, то вторая должна быть чуть меньше первой.
  3. К выведенным от элемента Пельтье проводам присоединим преобразователь напряжения.
  4. Внутреннюю посудину заполним снегом или холодной водой, после чего всю конструкцию поставим на огонь.

Через какое-то время снег растает, превратится в воду и закипит. Производительность генератора при этом понизится, но зато турист получит возможность выпить горячего чайку. После чаепития можно будет заправить генератор новой порцией снега.

Порядок работ

Теперь рассмотрим процесс создания самодельного термогенератора в деталях:

  1. Поверхность каждой посудины в месте контакта с элементом Пельтье следует выровнять и зачистить, что обеспечит максимальный теплообмен. Для идеального прилегания можно отполировать донышки смазанным пастой ГОИ куском войлока, закрепленным в шпинделе электродрели.
  2. Присоединяем к контактам элемента Пельтье провода от электроплиты, снабженные термостойкой изоляцией. За неимением таковых можно применить, к примеру, провод МГТФЭ-0,35, обернув его термостойкой тканью.
  3. Смазав дно одной из посудин термопроводящей пастой, например, КПТ-8, укладываем на него элемент Пельтье. Подсоединенные к нему провода следует расположить так, чтобы их концы оказались вне емкости.
  4. Сверху элемент Пельтье снова смазываем термопастой и вставляем в нашу кружку или миску вторую емкость подходящего размера (у кружки нужно будет отрезать ручку).
  5. Пространство между емкостями необходимо заполнить термоустойчивым герметиком (можно купить в автомагазине состав для ремонта выхлопных труб). Он послужит теплоизоляцией между горячей и холодной сторонами генератора и дополнительной защитой для проводов.

Походный генератор электричества

Изготовление преобразователя

В ходе эксперимента установленный на электроплитку термогенератор при наличии снега во внутренней емкости обеспечил ЭДС в 3В и ток в 1,5А. После превращения снега в воду и ее закипания мощность генератора упала в три раза (напряжение составило 1,2В).

Чтобы использовать такой прибор в качестве зарядного устройства для телефона или другого гаджета, которому требуется стабильное напряжение в 5 В или 6,5 В, его необходимо оснастить преобразователем напряжения.

Рассмотрим два варианта.

Вариант 1

Проще всего применить в качестве преобразователя микросхему КР1446ПН1, снабженную DIP-корпусом.

Производится она в России и ее легко можно найти в магазине радиодеталей или на радиорынке.

Воспользоваться не возбраняется и более мощными аналогами, но все они выпускаются в миниатюрных корпусах для поверхностного монтажа, так что придется помучиться с распайкой.

На вход микросхемы подается напряжение с элемента Пельтье, а сама она включается в режиме «5 Вольт» (штатный). Параллельно с элементом Пельтье на вход преобразователя напряжения следует припаять достаточно мощный шунтирующий диод. Он предотвратит движение тока в обратном направлении, если на генератор будет оказано противоположное температурное воздействие.

К примеру, будучи заполненным горячей водой он может быть по неосторожности установлен на какую-нибудь холодную поверхность.

К выходу преобразователя нужно припаять кабель от старого зарядного устройства, подходящего для нашей модели телефона или фотоаппарата, а также светодиодный индикатор на 5 В.

Недостаток этого варианта: предложенная в качестве преобразователя микросхема ограничивает мощность генератора, поскольку ток на ее выходе не превышает 100 мА. Таким образом, элемент Пельтье используется приблизительно на 20%, чего будет достаточно только для телефонов устаревших моделей.

Вариант 2

Более мощный преобразователь можно собрать по двухкаскадной схеме с применением пары микросхем MAX 756. Чтобы при отключении потребителя генерируемый ток не пропадал зря, оснастим преобразователь встроенными аккумуляторами. Соединенные последовательно, они включены в нагрузку первого каскада через выключатель, диод и токоограничивающий резистор. Сам каскад настроен на режим выхода «3,3 Вольт».

К выходу каскада №1 подключаем каскад №2, настроенный на режим выхода «5 Вольт». Оба каскада реализованы согласно схеме, приведенной в документации на микросхему MAX 756 (опубликована в Сети). Единственное отличие – цепь обратной связи каскада №2 (между выходом каскада и ногой №6 его микросхемы) дополняется последовательностью из 3-х кремниевых диодов, расположенных анодом к выходу.

Простейший походный термогенератор

Такое усовершенствование позволит получать на холостом ходу напряжение величиной 6,5 В (требуется для зарядки некоторых электронных устройств).

Чтобы упростить схему, можно применить микросхему MAX 757, которая снабжена отдельным выходом обратной связи.

Интерфейс этого преобразователя соответствует типу USB Type A. Но если к нему предполагается подключать USB-устройство, то последовательность диодов из цепи обратной связи 2-го каскада лучше убрать, чтобы выходное напряжение вернулось на уровень 5 В.

Вариация на тему…

Чтобы создать достаточный температурный градиент, обе его поверхности нужно оснастить ребристыми радиаторами.

На поверхности со стороны пламени радиатор должен иметь увеличенную площадь, а его ребра устанавливаются горизонтально.

На противоположной стороне элемента установлен меньший радиатор, а его оребрение – вертикальное.

Батареи отопления могут устанавливаться по-разному в зависимости от типа отопительной системы – однотрубной или двухтрубной. Схемы подключения радиаторов отопления и советы по месту их установке – читайте внимательно.

Как отремонтировать циркуляционный насос своими руками? Основные типы поломок и методы их устранения представлены в этой статье.

Видео на тему

Элементы Пельтье или мой путь к криогенным температурам

Многие слышали про «магические» элементы Пельтье — при прохождении тока через них одна сторона охлаждается, а другая — нагревается. Это работает и в обратную сторону — если одну сторону нагревать, а другую охлаждать — вырабатывается электричество. Эффект Пельтье известен с 1834 года, но и по сей день нас не перестают радовать инновационные продукты на его основе (нужно только помнить, что при генерации электричества, как и у солнечных батарей — есть точка максимальной мощности, и если работать далеко от неё — КПД генерации сильно снижается).

Читайте также  Принцип работы теплового реле магнитного пускателя

В последнее время китайцы поднажали, и заполонили интернеты своими относительно дешевыми модулями, так что эксперименты с ними уже не отнимают слишком много денег. Китайцы обещают максимальную разницу температуры между горячей и холодной стороной в 60-67 градусов. Хммм… А что если мы возьмем 5 элементов, подключим последовательно, тогда у нас должно получиться 20С-67*5 = -315 градусов! Но что-то мне подсказывает, что все не так просто…

Краткая теория

Классические «китайские» элементы Пельтье — это 127 элементов, включенных последовательно, и припаянных к керамической «печатной плате» из Al2O3. Соответственно, если рабочее напряжение 12В — то на каждый элемент приходится всего по 94мВ. Бывают элементы и с другим количеством последовательных элементов, и соответственно другим напряжением (например 5В).

Нужно помнить, что элемент Пельтье — это не резистор, его сопротивление нелинейно, так что если мы прикладываем 12В — у нас может не получится 6 ампер (для 6-и амперного элемента) — ток может изменятся в зависимости от температуры (но не слишком сильно). Также при 5В (т.е. меньше номинала) ток будет не 2.5А, а меньше.

Количество перенесенного тепла пропорционально току. Но помимо этого есть паразитный нагрев от протекания тока, и паразитная теплопроводность — все это делает элемент Пельтье хоть сколько-то эффективным в очень узких условиях.

Кроме того, количество перенесенного тепла сильно зависит от разницы температуры между поверхностями. При разнице 60-67С — перенос тепла стремится к 0, а при нулевой разнице — 51 Ватт для 12*6 = 72-х Ваттного элемента. Очевидно, уже это не позволяет так просто соединять элементы в серию — нужно чтобы каждый следующий был по размерам меньше предыдущего, иначе самый холодный элемент будет пытаться отдать больше тепла (72Вт), чем элемент следующей ступени может пропустить через себя при желаемой разнице температур (1-51Вт).

Элементы пельтье собираются легкоплавким припоем с температурой плавления 138С — так что если элемент случайно останется без охлаждения и перегреется — то достаточно будет отпаяться одному из 127*2 контактов чтобы выкинуть элемент на свалку. Ну и элементы очень хрупкие — как керамика, так и сами охлаждающие элементы — я нечаянно разодрал 2 элемента «вдоль» из-за присохшей намертво термопасты:

Пробуем


Итак, маленький элемент — 5В*2А, большой — 12*9А. Кулер на тепловых трубках, температура комнатная. Результат: -19 градусов. Странно… 20-67-67 = -114, а получились жалкие -19…

Идея — вынести все на морозный воздух, но есть проблема — кулер на тепловых трубках хорошо охлаждает только если температура «горячей» и «холодной» стороны кулера лежит по разные стороны фазового перехода газ-жидкость наполнителя трубки. В нашем случае это означает, что кулер в принципе не способен охладить что-либо ниже +20С (т.к. ниже работают только тонкие стенки тепловых трубок). Придется возвращаться к истокам — к цельно-медной системе охлаждения. А чтобы ограниченная производительность кулера не сказывалась на измерениях — добавим килограммовую медную пластину — тепловой аккумулятор.


Результат шокирующий — те же -19 как с одной, так и с двумя стадиями. Температура окружающего воздуха — -10. Т.е. с нулевой нагрузкой мы еле-еле выжали жалкие 9 градусов разницы.

Выкатываем тяжелую артиллерию

Оказалось, неподалеку от меня хладокомбинат #7, и я решил к ним заглянуть с картонной коробкой. Вернулся с 5-ю килограммами сухого льда (температура сублимации -78С). Опускаем медную конструкцию туда — подключаем ток — на 12В температура моментально начинает расти, при 5В — падает на 1 градус на секунду, и дальше быстро растет. Все надежды разбиты…

Выводы и видео на сладкое

Эффективность обычных китайских элементов Пельтье быстро падает при температуре ниже нуля. И если охладить банку колы еще можно с видимой эффективностью, то температуры ниже -20 добиться не удается. И проблема не в конкретных элементах — я пробовал элементы разных моделей от 3-х разных продавцов — поведение одно и то же. Похоже на криогенные стадии нужны элементы из других материалов (и возможно для каждой стадии нужен свой материал элемента).

Ну а с оставшимся сухим льдом можно поступить следующим образом:

PS. А если смешать сухой лед с изопропиловым спиртом — получится жидкий азот для «бедных» — в нем так же весело замораживаются и разбиваются цветы и проч. Вот только из-за того что спирт не кипит при контакте с кожей — получить обморожение существенно легче.

Элементы Пельтье или бесплатное электричество от костра

При помощи простых приспособлений можно использовать теплопотери от нагревания воздуха или жидкостей. В этой статье мы расскажем, как использовать бросовую энергию печей, котлов и открытого огня, преобразовав её в постоянный электрический ток небольшой силы.

  • Конструкция термоэлектрического модуля
  • Собираем ТЭМ на 5 В
  • Энергопечь

Любой химический процесс проходит с выделением разного рода энергии. Такой мощный источник, как горение использовался во все времена. Его можно назвать первичным источником тепла и света. Горят практически все вещества на Земле, выделяя при этом тепло и свет в разных количествах. Преобразовать тепловую энергию в электрическую — дело несложное, если под рукой есть рабочая паротурбина, подобная тем, что установлены на ТЭЦ. Это громоздкое и сложное устройство, которому вряд ли найдётся место в котельной загородного дома. Мы попробуем извлечь пользу из выделения тепла при печном отоплении или нагревании воды.

Эффект Пельтье — это явление перепада температур при взаимодействии термопар двух различных типов проводников (p-типа и n-типа) при прохождении через них постоянного тока. Эффект Зеебека — следствие эффекта Пельтье, когда при нагревании одной из термопар образуется электрический ток. Мы не будем подробно описывать термодинамику процесса — эту сложную для восприятия информацию можно легко найти в справочной литературе. Нас интересует результат и варианты его практического использования.

Конструкция термоэлектрического модуля

Термоэлектрический модуль (ТЭМ) состоит из множества термопар, соединённых между собой медной пластиной. Поле термопар вклеивается между двух керамических пластин. Собрать такой модуль возможно только в заводских условиях. Но скомпоновать несколько ТЭМ для собственных нужд получится и дома. Элементы Пельтье-Зеебека имеются в свободной продаже в специализированных магазинах (и на сайтах) по продаже технологического оборудования.

Собираем ТЭМ на 5 В

  • модуль Пельтье TEC1–12705 (40×40) — 2 шт.;
  • повышающий преобразователь постоянного напряжения ЕК-1674;
  • лист дюралюминия толщиной 3 мм;
  • ёмкость для воды с идеально ровным дном (ковш);
  • термоклей;
  • паяльник.

Вырезаем из листа дюралюминия две одинаковые пластины, размерами чуть более двух модулей, лежащих рядом. Укрепляем термоклеем пластины на модулях с обеих сторон. Фиксируем (термоклеем) получившийся «сэндвич» на дно ковша. Такую конструкцию уже можно ставить на огонь, но мы получим на выходе бесполезные 1,5 В. Для улучшения характеристик нам и нужен повышающий преобразователь, который мы впаиваем в цепь. Он повысит напряжение до 5 В, а этого уже достаточно для зарядки мобильного телефона.

Внимание! Преобразователь имеет размеры 1,5х1,5 см. При отсутствии профессиональных навыков доверьте пайку специалисту.

Разность температур в нашей конструкции получается за счёт нагрева одной стороны (от печи или пламени) и охлаждения другой (вода в ковше). Разумеется, чем больше разница, тем эффективнее работа модуля. Поэтому, для работы в режиме микрогенератора понадобится сравнительно низкая температура воды в ковше (её лучше периодически заменять). Для выработки заветных 5 В достаточно поставить конструкцию на стакан с горящей свечой.

Пропорционально комбинируя большее количество модулей, мы получим более эффективную систему выработки энергии. Соответственно, увеличивая конструкцию, пропорционально увеличиваем теплообменник. При этом охлаждаемая поверхность должна быть полностью покрыта ёмкостью с водой (самый простой и доступный вариант).

Всё так просто, что сразу возникает желание собрать побольше модулей в одну систему и вырабатывать 220 В из костра. А потом подключить масляный обогреватель или кондиционер. Такая простая система имеет свои недостатки, и главный из них — низкий КПД. Обычно этот показатель не превышает 5%. Это обуславливает сравнительно малую силу тока 0,5 — 0,8 А и очень малую мощность — до 4 Вт.

Читайте также  Бурение скважин под тепловые насосы

Для насоса или лампы накаливания это ничтожно мало, но вполне достаточно для:

  • зарядки аккумуляторов вплоть до мотоциклетных (в вариантах, пропорциональных требованиям);
  • работы светодиодных (LED) ламп;
  • радиоприёмника.

В зимнее время система, помещённая на источник тепла, находящийся на улице, будет работать максимально эффективно.

Затраты на материалы для сборки термоэлектрического микрогенератора на 5 В:

Наименование Цена, руб. Примечание
Модуль Пельтье TEC1–12705 (40×40)* — 2 шт. 600 Цена за 2 шт.
Повышающий преобразователь постоянного напряжения ЕК-1674 320
Дюралюминий 300 Лист для варианта с ковшом
Термоклей Radial 150 2 мл
Ковш 100 Новый
Итого на материалы 1470

*- данная модель элемента выбрана из соображений цены. Ассортимент ТЭМ у фирм-поставщиков довольно широк, что позволяет подобрать более производительные (до 8 В) модели (они ощутимо дороже).

Заводские изделия подобной конструкции только начинают появляться в продаже. Серийное производство ведётся мелкими партиями, да и ассортимент невелик. Стоимость такого «ковшика» стартует с 2500 руб.

Заводской термогенератор — устройство, основанное на эффекте Пельтье-Зеебека, которое можно закрепить прямо на разогретую поверхность. От конструкции, описанной выше, его отличает заводское исполнение (а значит, надёжность), отсутствие жидкостного теплообменника (вместо него — рёбра для воздушного охлаждения) и более высокая цена.

Стандартный «походный» термогенератор имеет следующие характеристики:

Напряжение 13,5 В
Сила тока 0,16 А
Мощность 2,2 Вт
Вес 1,6–2 кг
Кабель в бронерукаве Да
Защита от перегрева Да
Набор стандартных разъемов Да
Размеры (примерно) 150х150х200 мм
Цена От 7000 руб.

Как видно из таблицы, заводская надёжность и утилитарность обходится недёшево. При этом нельзя сказать, что он функционально превосходит самодельный вариант с ковшом. Впечатляющие 13,5 В ускорят зарядку мобильника, но для этого будет нужно носить с собой 2 кг веса в походе, а это непозволительная роскошь (с учётом размеров прибора). Ну и, конечно, цена заставляет задуматься. На эту сумму можно собрать уже не «термоковшик», а «термокастрюлю» и спокойно заряжать ноутбук. И ещё один нюанс — прибор всё равно требует закрепления на металлической пластине в случае использования открытого огня.

В целом это приятное и удобное дополнение для тех, у кого нет проблем с деньгами и свободным местом в багажнике.

Энергопечь

На сегодняшний день энергопечь — апофеоз применения ТЭМ в быту. Это заводское изделие, по сути дела топка-«буржуйка», для любого вида твёрдого топлива с интегрированным теплоэлектрическим модулем. Идеальный вариант для охотничьих домиков, дач, отдалённых зимовок и вообще любого вида жизни вдали от цивилизации. Рассчитана на автономное использование (без периферических теплоотводов), имеет только очаг и дымоход. Предусматривает приготовление пищи. На эту печь устанавливают самые мощные элементы Пельтье-Зеебека.

Выходная мощность 25–50 Вт
Выходное напряжение 12 В
Объём топки 30–60 литров
Вес 30–60 кг
Тепловая мощность 4–6 кВт
Стабилизатор Да
Заводские разъёмы Да
Защита от перегрева Да
Цена 23000–40000 руб.

Хотя печь и переносная, безусловно, это «супертяжёлая весовая категория» среди бытовых приборов. Однако и спектр задач у энергопечи довольно широк — она может заряжать даже автомобильные аккумуляторы, освещать LED лампами целые комнаты. Ей найдётся место в экспедиционном обозе и в охотничьем вездеходе, в техническом помещении и на даче. Иными словами, в этом случае источник тепла у нас всегда с собой, осталось найти топливо.

В своей нише энергопечь незаменима, хотя и немного настораживает заявленный производителем срок службы — 10 лет. Следует отметить, что, как и в термогенераторе, есть возможность профилактической (или аварийной) замены всех деталей вплоть до корпуса.

Термоэлектрические модули — крайне занятные объекты. Помимо описанных методов применения их также используют для кондиционирования воды и воздуха. При этом на такой же элемент подаётся постоянный ток и он работает «в обратную сторону» — охлаждает воздух. Эта технология с успехом применяется в автомобильных кондиционерах и кулерах для воды, в автомобилестроении и при производстве микропроцессоров. Мы опишем эти устройства в следующей статье.

Обогрев помещения с помощью элементов Пельтье. Миф или реальность?

Буквально на днях на канале YouTube смотрел фильм, где автор рассказывает об инновационной идее обогрева помещения с использованием термомодулей. Судя по дате размещения фильма, на дворе был 2013 год. К началу следующего отопительного сезона изобретатель Кондрашов А. А. обещал сделать калорифер (он же будет выполнять роль кондиционера) на базе термомодулей уже в усовершенствованном виде, протестировать его, т.е. провести все этапы опытно-конструкторских работ.

Работает такой термомодуль при подведении постоянного электрического тока напряжением 15 В как высокоэффективный тепловой насос. При этом одна сторона термомодуля становится горячей, а вторая — холодной. В зимнее время он работают на обогрев помещения, а с наступлением лета будет работать на охлаждение воздуха, подобно кондиционеру. Для этого достаточно будет поменять полярность подключения термомодуля к источнику тока. Тогда наружная пластина становится горячей, а обращенная в помещение – холодной. Преимущества таких систем очевидны – здесь нет ни одного подвижного элемента.

Монтаж системы обогрева выполняется следующим образом. В середине глубины сквозной ниши, выполненной в стене под подоконником или над окном, устанавливается набор термомодулей, с каждой стороны которых приклеены радиаторы с термопастой, желательно с обдувом.

На обогрев квартиры площадью 18 кв. м. при высоте потолка 2,6 м потребуется всего 8 термомодулей размером 40×40 мм. Заманчиво! Не правда ли?

Что это — революционная идея, которая навсегда решит проблему обогрева квартир, или очередной развод? Попробуем вначале разобраться в вопросе о термомодулях. То, что держит в руках Кондрашов А, А., очень напоминает элементы Пельтье, хотя по утверждению изобретателя — это секретное изобретение ВПК.

Что такое элементы Пельтье?

В 1834 год, пропуская электрический ток через контакт двух проводников, изготовленных из меди и висмута, Пельтье обнаружил, что температура в местах соединения металлов отличается от температуры окружающей среды примерно на 2 градуса. При этом в зависимости от направления тока соединение нагревается или охлаждается. В то время объяснить природу этого явления ученый не смог из-за отсутствия достаточной теоретической базы.

Не будем вдаваться в физические детали этого явления, а перейдем к современным модулям, собранным на полупроводниках. Высокая мощность таких элементов достигается за счет использования большого количества пар полупроводников p и n-типа, соединенных последовательно. Полупроводники заключены между двумя керамическими пластинами.

Если один провод элемента Пельтье подключить к положительному полюсу источника тока, а второй к отрицательному, то одна керамическая пластина начинает греться, а вторая охлаждаться. При смене полярности включения элемента наблюдается обратный эффект. Таким образом, при протекании электрического тока возникает разность температур. Элемент Пельтье работает как термоэлектрический преобразователь.

Элемент Пельтье используется не только для получения тепла и холода. Он позволяет получать из тепла электрический ток (используется так называемый эффект Зеемана). Подобное применение элементы Пельтье нашли в печке Индигирка.

Цена вопроса

Для эффективной работы необходимо поддерживать на керамических пластинах элемента Пельтье значительную разность температур, что достигается большими затратами потребляемой мощности в процессе работы. В ходе испытания элемента ТЕС1-12706 при номинальном напряжении 12 В ток составил почти 4 А. Потребляемая мощность 12 В х 4 А = 48 Вт. А если взять 4, 6, 10 термормодулей? При крайне низком значение их кпд на единицу перекачиваемой энергии затраты почти вдвое больше потребляемой энергии. Поэтому обогрев даже небольшого помещения потребует немалых затрат.

Таким образом, собрать эффективную систему из современных элементов Пельтье для обогрева помещения — занятие бесперспективное.

Как говорилось выше, запись фильма осуществлена в 2013 году. Сейчас начало 2017 года, а результатов опытов использования термомодулей для обогрева помещения в строящемся поселке под Одессой автор так и не предоставил. После просмотра фильма возникает законный вопрос, а чем же разработанные ВПК термомодули отличаются от китайских элементов Пельтье? Насторожил еще один момент, где Кондрашов А. А. предлагает купить секрет всего за 20 млн. «правильных» рублей. Увы, изобретатель исчез, наверное, вместе с деньгами еще одного доверчивого покупателя. Жаль, что человечеству так и осталась недоступной тайна, сулившая головную боль системе ЖКХ.