Ermittlung benötigte Kühlleistung ?
Moderatoren: Heaterman, Finger, Sven, TDI, Marsupilami72, duese
- Raja_Kentut
- Beiträge: 1554
- Registriert: Mi 14. Aug 2013, 13:11
- Wohnort: Veitsbronn-Bernbach
Ermittlung benötigte Kühlleistung ?
für mein Kühlboxprojekt stellt sich mir die Frage "wieviel Kühlleistung brauchste denn überhaupt?"
Mein Denkansatz :
Kühlen oder heizen ist doch Wurst, auf den Temperaturunterschied kommts an.
Also würde ich eine Isolierbox so bauen wie sie später aussehen sollte, einen Sixpack reinstellen und innen heizen bis sich gewünschte Temperaturen konstant einstellen.
Die Heizleistung für sagen wir 15°C Unterschied zur Außentemperatur müßte gleich groß sein wie die Kühlleistung für den gleichen Temperaturunterschied.
Müßte doch gehen, oder hab ich einen Denkfehler ?
Rechnen ist wohl nicht zielführend, da gibt's zu viele Annahmen und Unsicherheiten...
Mein Denkansatz :
Kühlen oder heizen ist doch Wurst, auf den Temperaturunterschied kommts an.
Also würde ich eine Isolierbox so bauen wie sie später aussehen sollte, einen Sixpack reinstellen und innen heizen bis sich gewünschte Temperaturen konstant einstellen.
Die Heizleistung für sagen wir 15°C Unterschied zur Außentemperatur müßte gleich groß sein wie die Kühlleistung für den gleichen Temperaturunterschied.
Müßte doch gehen, oder hab ich einen Denkfehler ?
Rechnen ist wohl nicht zielführend, da gibt's zu viele Annahmen und Unsicherheiten...
Re: Ermittlung benötigte Kühlleistung ?
Es gibt da durchaus "Wärmedioden": z.B. wie z.B. ein unisolierter Deckel. Ein kalter Deckel (gegenüber dem Innenraum) regt Konvektion an, ein warmer tut es nicht.
Als Näherungslösung dürfte es aber deutlich genauer sein, als "Rechnen" auf Basis von Daten, die wir nicht kennen.
Als Näherungslösung dürfte es aber deutlich genauer sein, als "Rechnen" auf Basis von Daten, die wir nicht kennen.
- Raja_Kentut
- Beiträge: 1554
- Registriert: Mi 14. Aug 2013, 13:11
- Wohnort: Veitsbronn-Bernbach
Re: Ermittlung benötigte Kühlleistung ?
Ohne zu wissen, ob dir das bei den energetischen Betrachtungen weiterhilft: Kalorimeter.
Ich wollte auf diese Weise mal die Messung von Wirkungsgraden an elektrischen Maschinen gegenprüfen. Wollte...
Ich wollte auf diese Weise mal die Messung von Wirkungsgraden an elektrischen Maschinen gegenprüfen. Wollte...
Re: Ermittlung benötigte Kühlleistung ?
das hab ich so auch schon versucht, 50mm XPS dämmung, kühlrippenanordnung so wie bei dir, leistungsstarkes pelztierelement mit 100W, außen eine riesige kühlrippe (20x40cm) mit lüfterunterstützung. Durch die senkrechte innenkühlrippe stellt sich von selbst eine gewisse luftbewegung ein.
Ein zusätzlicher mini lüfter mit 40x40x10 radiallüfterchen betrieben mit reduzierte spannung, von außen schaltbar, hat leider auch kaum einen unterschied gebracht.
Allein das ergebnis war enttäuschend. 22 grad temperaturdifferenz, mehr war nicht drinn, und in der kiste etwas herunterkühlen zu wollen vollkommen aussichtslos.
Im sommer damals noch ohne klimaanlage im auto, hat man mit müh und not die gegenstände in der box auf temperaturen gehalten, die kaum kühler aus die 30 grad warme außenluft waren.
Also wenn du ernsthaft was kühlen willst, hilft nur ein vorrat an Eis, z.B. in durchgefrorenen PET Flaschen, oder eine richtige kompressorkühlbox.
Ich hab dann irgendwann letzteres gekauft und bin sehr zufrieden damit. Kann man auch sachen gefroren halten drinn.
Ein zusätzlicher mini lüfter mit 40x40x10 radiallüfterchen betrieben mit reduzierte spannung, von außen schaltbar, hat leider auch kaum einen unterschied gebracht.
Allein das ergebnis war enttäuschend. 22 grad temperaturdifferenz, mehr war nicht drinn, und in der kiste etwas herunterkühlen zu wollen vollkommen aussichtslos.
Im sommer damals noch ohne klimaanlage im auto, hat man mit müh und not die gegenstände in der box auf temperaturen gehalten, die kaum kühler aus die 30 grad warme außenluft waren.
Also wenn du ernsthaft was kühlen willst, hilft nur ein vorrat an Eis, z.B. in durchgefrorenen PET Flaschen, oder eine richtige kompressorkühlbox.
Ich hab dann irgendwann letzteres gekauft und bin sehr zufrieden damit. Kann man auch sachen gefroren halten drinn.
- Bastelbruder
- Beiträge: 11541
- Registriert: Mi 14. Aug 2013, 18:28
Re: Ermittlung benötigte Kühlleistung ?
Was bei Peltierkühlern Sinn ergibt, ist ein möglichst kleiner Kühlkörper (Wärmespeicher) mindestens auf der heißen Seite des Wandlers. Es ist eher schade, wenn man die mühsam im kalten Aluklotz zwischengespeicherte Kälte wegwirft. Auch wenn der "Luftstromschalter" im ersten Moment attraktiv aussieht - er ist an der Stelle nicht so sinnvoll. Auf der heißen Seite ist ein wirkungsvolles Gebläse notwendig, das erst abgeschaltet werden darf, wenn es keine Wärme mehr abzuholen gibt. Der Luftstrom muß dann aber auch wirklich unterbrochen werden, vielleicht mit einer Klappe.
Bei den meisten Peltier-Kühlboxen sind Kühler und Lüfter parallel geschaltet, wodurch beim Ausschalten der Lüfter aus dem jetzt "rückwärts" arbeitenden Wandler weiterversorgt wird ...
Bei Dauerbetrieb ist das natürlich alles uninteressant.
Bei den meisten Peltier-Kühlboxen sind Kühler und Lüfter parallel geschaltet, wodurch beim Ausschalten der Lüfter aus dem jetzt "rückwärts" arbeitenden Wandler weiterversorgt wird ...
Bei Dauerbetrieb ist das natürlich alles uninteressant.
- Raja_Kentut
- Beiträge: 1554
- Registriert: Mi 14. Aug 2013, 13:11
- Wohnort: Veitsbronn-Bernbach
Re: Ermittlung benötigte Kühlleistung ?
kaum beschäftigt man sich mit was wundert man sich.
Bei meinen geplanten Maßen brauche ich rechnerisch 3W Kühlleistung um 20°CTemperaturunterschied aufrecht zu erhalten. Es wird auch eher eine Kalthaltebox als ein echter Kühlschrank.
(Um ein Sixpack um 20°C mit 5W runterzukühlen braucht man ca. 14 Stunden. Also muss was kaltes rein, und die Kiste hält es kühl)
Eine Peltierregel ist : Mit möglichst kleinem Strom betreiben. Also lieber viele Elemente parallel. Ein Element mit Maximalstrom zu beballern ist für den Wirkungsgrad schlecht.
Außerdem besser mit Gleichstrom und kontinuierlicher Regelung als mit Ön/Öff Regelung. Sonst leidet die Lebensdauer durch die thermischen Zyklen.
Das Peltierelemente "einen schlechten Wirkungsgrad" haben stimmt nicht. Sie haben bei Maximalstrom einen schlechteren eta als bei geringerem.
Der "sweet spot" kann im Datenblatt im COP Diagramm abgelesen werden.
Bei einem typischen EGAY Peltierelement liegt der bei ca 30% des Maximalstroms
Sehr interessant dazu :
https://www.meerstetter.ch/de/kundencen ... emente#COP
Diese Grafik zeigt das Verhältnis von abzuführender Wärmeleistung auf der Warmseite zu aufgenommener Wärmeleistung auf der Kaltseite :
https://www.meerstetter.ch/images/compe ... urrent.png
Das Vorhaben mit Peltiers zu machen und keine Igoristischen Wirkungsgrade oder Ströme beherrschen zu müssen, scheint nicht aussichtslos zu sein.
Wenn ich also 5W Kühlleistung haben möchte, bedeutet das bei halbem Nennstrom eines Peltiers, das bei 20°C Temperaturdifferenz ungefähr 10W Weggeblasen werden müssen.
Bei meinen geplanten Maßen brauche ich rechnerisch 3W Kühlleistung um 20°CTemperaturunterschied aufrecht zu erhalten. Es wird auch eher eine Kalthaltebox als ein echter Kühlschrank.
(Um ein Sixpack um 20°C mit 5W runterzukühlen braucht man ca. 14 Stunden. Also muss was kaltes rein, und die Kiste hält es kühl)
Eine Peltierregel ist : Mit möglichst kleinem Strom betreiben. Also lieber viele Elemente parallel. Ein Element mit Maximalstrom zu beballern ist für den Wirkungsgrad schlecht.
Außerdem besser mit Gleichstrom und kontinuierlicher Regelung als mit Ön/Öff Regelung. Sonst leidet die Lebensdauer durch die thermischen Zyklen.
Das Peltierelemente "einen schlechten Wirkungsgrad" haben stimmt nicht. Sie haben bei Maximalstrom einen schlechteren eta als bei geringerem.
Der "sweet spot" kann im Datenblatt im COP Diagramm abgelesen werden.
Bei einem typischen EGAY Peltierelement liegt der bei ca 30% des Maximalstroms
Sehr interessant dazu :
https://www.meerstetter.ch/de/kundencen ... emente#COP
Diese Grafik zeigt das Verhältnis von abzuführender Wärmeleistung auf der Warmseite zu aufgenommener Wärmeleistung auf der Kaltseite :
https://www.meerstetter.ch/images/compe ... urrent.png
Das Vorhaben mit Peltiers zu machen und keine Igoristischen Wirkungsgrade oder Ströme beherrschen zu müssen, scheint nicht aussichtslos zu sein.
Wenn ich also 5W Kühlleistung haben möchte, bedeutet das bei halbem Nennstrom eines Peltiers, das bei 20°C Temperaturdifferenz ungefähr 10W Weggeblasen werden müssen.
Re: Ermittlung benötigte Kühlleistung ?
10W für 5W wärmetransport erscheint mir utopisch, sind denn bei den 10W die transportierten 5W überhaupt schon enthalten, und für welche temperaturspreizung zwischen der warm und kalt-seite gilt das? (0 Kelvin delta-T) ?
- Raja_Kentut
- Beiträge: 1554
- Registriert: Mi 14. Aug 2013, 13:11
- Wohnort: Veitsbronn-Bernbach
Re: Ermittlung benötigte Kühlleistung ?
das Bild zeigt mal die "gepumpte" Leistung eines 40x40mm Peltiers (CUI CP455535H) wenn seine heiße Seite 50°C hat.
Solls im Innenraum 10°C haben brauch ich ein deltaT von 40°C. Ergibt bei meiner 50mm Styroporisolierung für Sixpackgröße einen Kühlleistung von 12W um die Temperatur konstant zu halten
Das Bild sagt : 2,7A bei 11V -> ca 30W elektrisch (gibt ein eta von 40% ist doch super!)
Wenns im Auto 40°C warm ist, brauch ich einen Kühlkörper mit 0,24 K/W (10K/(30W+12W)) DA liegt der Hase im Pfeffer. (Auf der kalten Seite brauchts ja auch so ein Monster)
Um zur Ursprünglichen Frage zurück zu kehren : Hab ich da Bullshit gedacht ?
Solls im Innenraum 10°C haben brauch ich ein deltaT von 40°C. Ergibt bei meiner 50mm Styroporisolierung für Sixpackgröße einen Kühlleistung von 12W um die Temperatur konstant zu halten
Das Bild sagt : 2,7A bei 11V -> ca 30W elektrisch (gibt ein eta von 40% ist doch super!)
Wenns im Auto 40°C warm ist, brauch ich einen Kühlkörper mit 0,24 K/W (10K/(30W+12W)) DA liegt der Hase im Pfeffer. (Auf der kalten Seite brauchts ja auch so ein Monster)
Um zur Ursprünglichen Frage zurück zu kehren : Hab ich da Bullshit gedacht ?
Re: Ermittlung benötigte Kühlleistung ?
Nur, dass ein Kompressor einen "eta" von mehr als 200% hätte, also deutlich mehr Wärme pumpen kann, als man ihm Strom gibt.Das Bild sagt : 2,7A bei 11V -> ca 30W elektrisch (gibt ein eta von 40% ist doch super!)
Die 12W werden sich vermutlich in der Praxis nicht halten lassen. Ich habe die Erfahrung gemacht, dass man für WIRKSAME Kühlung tatsächlich mal 50W und mehr braucht, fast unabhängig von der Größe des Kühlraums: Die Oberfläche steigt langsamer als das Volumen; dicke Isolation auf kleiner Kiste ist unpraktisch und die prinzipbedingten Wärmebrücken sind von der Größe fast unabhängig.
Re: Ermittlung benötigte Kühlleistung ?
Hm, Vadderns Kühlbox aus den 90er Jahren hat um die 6A am Bordnetz gezogen. 50m Isolierung könnte hinkommen, das Ding war recht sperrig.
Der an der Kiste verbaute Stecker, der eine Ähnlichkeit zu IEC C7/C8 hatte, hat das nicht lange überlebt und wurde durch einen Antennenstecker(?) der ganz alten Norm ersetzt.
Das waren die, die zwei 4mm(?)-Stecker verbaut hatten.
Auch das Konstrukt wurde warm - aber nicht heiß.
Wo das Pelztier sitzt, ist die Dämmung meist dünner als 50mm.
Wie teuer sind die Elemente?
Bei 4 Stück vergrößert sich die Fläche, der Strom pro Element sinkt für den selben Wärmetransport.
Und die Energie hat mehr Fläche um abzuhauen.
Jetzt müsste man das durchrechnen und sich graphisch anschauen, wo so ein Gesamtkonstrukt am brauchbarsten arbeitet.
Wenn man als Kühlkörper einen Wasserbehälter mit Umwälzung nutzt - macht es das besser als ein Alublock?
Ein Kühlsystem a la CPU-Wasserkühlung ist zu viel Aufwand - mir geht es nur darum, die Wärmeenergie mit einem Medium breitzuschaffen,
sodass die sich über eine große Fläche verteilen kann, ohne dabei noch viel behindert zu werden.
Der an der Kiste verbaute Stecker, der eine Ähnlichkeit zu IEC C7/C8 hatte, hat das nicht lange überlebt und wurde durch einen Antennenstecker(?) der ganz alten Norm ersetzt.
Das waren die, die zwei 4mm(?)-Stecker verbaut hatten.
Auch das Konstrukt wurde warm - aber nicht heiß.
Wo das Pelztier sitzt, ist die Dämmung meist dünner als 50mm.
Wie teuer sind die Elemente?
Bei 4 Stück vergrößert sich die Fläche, der Strom pro Element sinkt für den selben Wärmetransport.
Und die Energie hat mehr Fläche um abzuhauen.
Jetzt müsste man das durchrechnen und sich graphisch anschauen, wo so ein Gesamtkonstrukt am brauchbarsten arbeitet.
Wenn man als Kühlkörper einen Wasserbehälter mit Umwälzung nutzt - macht es das besser als ein Alublock?
Ein Kühlsystem a la CPU-Wasserkühlung ist zu viel Aufwand - mir geht es nur darum, die Wärmeenergie mit einem Medium breitzuschaffen,
sodass die sich über eine große Fläche verteilen kann, ohne dabei noch viel behindert zu werden.
- Alexander470815
- Beiträge: 2385
- Registriert: So 11. Aug 2013, 15:42
- Wohnort: D:\Hessen\Gießen
Re: Ermittlung benötigte Kühlleistung ?
40K Differenz sind halt schon recht niedrig angesetzt, die wird man nur selten einhalten können wenn die Luft draußen schon 35°C hat.
Von einem warmen Auto mal ganz zu schweigen.
Und bei geringem Strom machen die auch nicht so viel Differenz, sieht man ja in dem einen Diagramm.
Kühlblock, Pumpe, Radiator, Lüfter, Reservoir.
Ich habe beim Schrott so einen mini Kühlschrank gefunden der hat ein TEC aber dennoch ist R134a drin? Häääää
Die nutzen einen Thermosiphon mit R134a drin um das TEC zu kühlen, sieht hinten aus wie ein Kompressor Kühlschrank, ist aber keiner.
Ich denke auch nicht das man da mit so wenigen Watt etwas reißen kann.
Wie ferdimh schon gesagt hat gibt es einfach zu viele Stellen an denen Verluste entstehen.
Mit 3,4A erreicht es wohl so 14W, da ist man dann so bei 14,5V und 3,6A -> 52W.
Macht einen COP von 0,27, bei 0/54°C hat ein BD35F ein COP von 2,4!
Also fast neun mal mehr Kälteleistung für die gleiche Stromaufnahme.
TEC hat seine Berechtigung für Präzisionstemperierung von Kleinkram, Sensoren, Laserdioden etc.
Für eine Kühlbox ist das aber reine Energieverschwendung.
Hier mal ein Auszug aus dem Danfoss BD35F Datenblatt:
Von einem warmen Auto mal ganz zu schweigen.
Und bei geringem Strom machen die auch nicht so viel Differenz, sieht man ja in dem einen Diagramm.
Das bringt ja nichts, das Wasser wird warm und das war es.
Genau sowas braucht es aber um dauerhaft wärme abzuführen.
Kühlblock, Pumpe, Radiator, Lüfter, Reservoir.
Ich habe beim Schrott so einen mini Kühlschrank gefunden der hat ein TEC aber dennoch ist R134a drin? Häääää
Die nutzen einen Thermosiphon mit R134a drin um das TEC zu kühlen, sieht hinten aus wie ein Kompressor Kühlschrank, ist aber keiner.
Ich denke auch nicht das man da mit so wenigen Watt etwas reißen kann.
Wie ferdimh schon gesagt hat gibt es einfach zu viele Stellen an denen Verluste entstehen.
Wenn man Außen 40°C hat und innen 10°C und 10K je Kühlkörper einplant braucht es 50K Differenz.Raja_Kentut hat geschrieben: ↑Mi 6. Jan 2021, 19:57 Um zur Ursprünglichen Frage zurück zu kehren : Hab ich da Bullshit gedacht ?
Mit 3,4A erreicht es wohl so 14W, da ist man dann so bei 14,5V und 3,6A -> 52W.
Macht einen COP von 0,27, bei 0/54°C hat ein BD35F ein COP von 2,4!
Also fast neun mal mehr Kälteleistung für die gleiche Stromaufnahme.
TEC hat seine Berechtigung für Präzisionstemperierung von Kleinkram, Sensoren, Laserdioden etc.
Für eine Kühlbox ist das aber reine Energieverschwendung.
Hier mal ein Auszug aus dem Danfoss BD35F Datenblatt:
- Raja_Kentut
- Beiträge: 1554
- Registriert: Mi 14. Aug 2013, 13:11
- Wohnort: Veitsbronn-Bernbach
Re: Ermittlung benötigte Kühlleistung ?
Ich werde es jetzt einfach mal probieren. Das ein Peltierdings niemals an eine Kompressorlösung ran kommt ist klar, aber ich hab da jetzt Lust drauf mal zu machen. So lütte Kompressoren samt Verdampfer und Kühler sind halt nicht so einfach zu beschaffen. 62mm Peltier, 2
Kühlkörper mit 0,85K/W und Axiallüfter sind geordert.
Es wird wohl etwas größer werden als ursprünglich gedacht, aber was solls. Igor war ja noch nie pingelig.
Kühlkörper mit 0,85K/W und Axiallüfter sind geordert.
Es wird wohl etwas größer werden als ursprünglich gedacht, aber was solls. Igor war ja noch nie pingelig.