Qu'est-ce que la cellule Peltier et comment fonctionne-t-elle

La cellule Peltier est largement utilisée dans différents secteurs de l'industrie pour les travaux de réfrigération, car il s'agit d'un système qui présente plusieurs avantages par rapport aux systèmes de refroidissement plus traditionnels. Dans cet article, nous expliquons ce qu'est une cellule Peliter et comment elle fonctionne.

Qu'est-ce qu'une cellule Peltier

Un refroidisseur thermoélectrique, un radiateur ou une pompe à chaleur Peltier est une pompe à chaleur active à semi-conducteurs qui transfère la chaleur d'un côté à l'autre de l'appareil, en utilisant de l'énergie électrique, selon la direction du courant. Un tel instrument est également appelé cellule Peltier, pompe à chaleur Peltier, refroidisseur à semi-conducteurs ou refroidisseur thermoélectrique (TEC). Une cellule Peltier peut être utilisée pour le chauffage ou le refroidissement, bien qu'en pratique l'application principale soit le refroidissement. Il peut également être utilisé comme régulateur de température qui chauffe ou refroidit.

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Le refroidissement thermoélectrique utilise l'effet Peltier pour créer un flux de chaleur entre la jonction de deux types de matériaux différents. Cette technologie est beaucoup moins appliquée à la réfrigération que la réfrigération à compression de vapeur. Les principaux avantages d'une cellule Peltier par rapport à un réfrigérateur à compression de vapeur sont son manque de pièces mobiles ou de liquide en circulation, une très longue durée de vie, l'invulnérabilité aux fuites, une petite taille et une forme flexible. Ses principaux inconvénients sont son coût élevé et sa faible efficacité énergétique. De nombreux chercheurs et entreprises tentent de développer des réfrigérateurs Peltier bon marché et efficaces.

Un refroidisseur Peltier peut également être utilisé comme générateur thermoélectrique. Lors du fonctionnement en tant que refroidisseur, une tension est appliquée à travers l'appareil et, par conséquent, une différence de température sera générée entre les deux côtés. Lorsqu'il fonctionne en générateur, un côté de l'appareil est chauffé à une température plus élevée que l'autre, et par conséquent, une différence de tension sera générée entre les deux côtés (effet Seebeck). Cependant, un refroidisseur Peltier bien conçu sera un générateur thermoélectrique médiocre et vice versa, en raison de différentes exigences de conception et d'emballage.

Comment fonctionne la cellule Peltier et quels sont ses avantages

Les refroidisseurs thermoélectriques fonctionnent par effet Peltier (qui est également connu par l'effet thermoélectrique plus largement connu). L'appareil a deux côtés, et lorsqu'un courant électrique continu traverse l'appareil, il transporte la chaleur d'un côté à l'autre, de sorte qu'un côté se refroidit tandis que l'autre se réchauffe. Le côté "chaud" est fixé à un dissipateur de chaleur afin qu'il reste à température ambiante, tandis que le côté froid descend en dessous de la température ambiante. Dans certaines applications, plusieurs refroidisseurs peuvent être montés en cascade pour abaisser la température.

Deux semi-conducteurs uniques sont utilisés pour les fabriquer , l'un de type n et l'autre de p, car ils doivent avoir des densités d'électrons différentes. Les semi-conducteurs sont placés thermiquement en parallèle les uns avec les autres et électriquement en série, puis attachés avec une plaque conductrice thermique de chaque côté. Lorsqu'une tension est appliquée aux extrémités libres des deux semi-conducteurs, il y a un flux de courant continu à travers la jonction des semi-conducteurs provoquant une différence de température. Le côté avec la plaque de refroidissement absorbe la chaleur qui est ensuite déplacée de l'autre côté de l'appareil où se trouve le dissipateur de chaleur. Les refroidisseurs thermoélectriques sont généralement connectés côte à côte entre deux plaques en céramique. La capacité de refroidissement de l'unité totale est proportionnelle au nombre de TEC qu'elle contient. Un TEC à un seul étage produira généralement une différence de température maximale de 70 ° C entre ses côtés chaud et froid. Plus vous déplacez de chaleur avec un TEC, moins il devient efficace, car vous devez dissiper à la fois la chaleur qui se déplace et la chaleur qu'il génère à partir de votre propre consommation d'énergie. La quantité de chaleur qui peut être absorbée est proportionnelle au courant et au temps.

Certains avantages de l'utilisation d'un TEC sont les suivants:

• Aucune pièce mobile, donc un entretien moins fréquent est nécessaire Pas de chlorofluorocarbures (CFC) Le contrôle de la température peut être maintenu en quelques fractions de degré Forme flexible (facteur de forme); En particulier, ils peuvent être de très petite taille. Peut être utilisé dans des environnements plus petits ou plus sévères que la réfrigération conventionnelle. Longue durée de vie, avec un temps moyen entre pannes (MTBF) supérieur à 100 000 heures. Contrôlable en changeant la tension d'entrée / stream

Certains inconvénients de l'utilisation d'un TEC sont:

• Seule une quantité limitée de flux de chaleur peut être dissipée.Retour à des applications à faible flux de chaleur.Pas aussi efficace, en termes de coefficient de performance, que les systèmes de compression de vapeur (voir ci-dessous)

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