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