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Peltier Kühlung fürs Terrarium - doch eine Option?


Martin Reiner

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Ein paar Experimente, erste Ergebnisse und Fragen...

 

Ausgangslage:

 

Seit ca. 4-5 Jahren wohne ich in meiner aktuellen Wohnung, die im Sommer für mehrere Monate hinweg auch nachts über 20°C warm ist, während Hitzewellen sind es dann auch mal 25°C nachts. Ist halt heiße Innenstadt und die Wohnung ganz oben.

 

Ich kühle mein Terrarium (160cmx100cmx48cm) im Sommer seitdem mit einem eher unansehnlichen "Provisorium". Das ist eine mit Lüftern und Wärmetauscher ausgestattete Kompressorkühlbox, die mir tagsüber Eis produziert, das ich dann nachts zum Kühlen in der klassischen Wasserkühlung (Radiator) verwende, wenn der Kompressor aus ist.

Der Strombedarf liegt bei täglich 15h (tagsüber) Kühlen bei rund 1kWh pro Tag und man hat die große Kühlbox herum stehen und natürlich das Gebrumme. Außerdem landet die Abwärme zusätzlich in der Wohnung.

Zumindest nachts ist das System so aber leise genug.

 

Hier mal das Wärmebild. Man sieht schön die Kälteverluste und auch die Abwärme.

peltier02.jpg

 

Da das Terrarium nun an eine andere Stelle umziehen soll wo kein Platz mehr für die Kühlbox ist überlege ich seit Monaten nach einer vernünftigen Lösung. Die hier praktizierte klassische Lösung "Durchlaufkühler" kommt für mich nicht in Frage, die Dinger empfinde ich schlichtweg als unzumutbar laut, außerdem finde ich die üblichen Lösungen mit großen Puffervolumina im Kühlkreislauf technisch unelegant und im Havariefall hat man die Brühe Literweise in der Wohnung.

 

Meine Überlegung war, dass hochwertige Peltierelemente von der Theorie her eigentlich sooo furchtbar schlecht nicht sind.

 

Ich habe mir daher ein relativ hochwertiges und leistungsstarkes QC-161-1.6-15.0M besorgt. Betrachtet man die techn. Daten, so kann so ein Element bei ca. halber Leistung durchaus relativ effizient betrieben werden, vorausgesetzt Delta T bleibt halbwegs klein.

http://www.quick-cool-shop.de/en/download/Performance-QC-161-1_6-15_0.pdf

 

Dazu verwende ich auf der heißen Seite eine CPU Wasserkühlung, auf der kalten Seite einen CPU Luftkühler mit heatpipe als Sandwich. Verbunden ist das wilde Konstrukt mit den mitgeliefertem Montagematerial und vier Stück 3mm Edelstahlschrauben.

 

Sieht ungefähr so aus. (die Dämmschicht dazwischen war mal ein Versuch, der so aber nicht funktioniert hat)

peltier05.jpg

 

Die wilde Verkabelung mit den Powerpole Steckern ist ein Testlauf mit einem aufgeklebten Thermoswitch, der bei 50-60°C am Wasserkühlergehäuse den Stromkreis für Peltier öffnet. Bei einem Versagen des Wasserkreislaufs (Schlauch geknickt, undicht, Pumpe defekt, etc...) hätte man sonst womöglich gefährliche Überhitzungsprobleme.

Wenn das so funktioniert wird es fest verlötet.

Bei Strömen von 6-10A muss man es mit den Übergangswiderständen und Leitungswiderständen nicht übertreiben.

 

Peltier04.jpg

 

Ohne Lüfter kann mans bis zum Vereisen treiben, das aber nur zur Demonstration, ein ausreichender Wärmestrom ist viel wichtiger und den gibts nur mit Lüfter dran.

 

peltier01.jpg

 

Die heatpipes funktionieren auch "über Kopf", weil kalt nach wie vor oben ist. Allerdings dürfte die Leistung der vermutlich mit Wasser(dampf) gefüllten heatpipes nahe dem Gefrierpunkt dramatisch einbrechen, ist für de Praxis aber egal, da bewegt man sich eher bei 10°C herum.

 

Im Gegensatz zu Kompressoren ist zwar die Arbeitszahl zwar deutlich schlechter, andererseits landet 100% der Kälte auch tatsächlich im Terrarium und geht nicht in großen Puffervolumina verloren, durch schlecht gedämmte Wärmetauscher in Wasserkühlern, durch die thermische Trägheit großer Wasservolumina, beim Takten, in der Pumpe, in den Zuleitungsschläuchen, usw...

 

Die Wasserleitungen sind nun auf der warmen Seite und müssen nicht mehr gedämmt werden. Es braucht nur einen kleinen Ausgleichsbehälter, so kann auch wenig auslaufen. Thermische Trägheit ist unnötig. Gekühlt wird mit einem großen und leisen Radiator mit drei 140mm Lüftern:

 

peltier06.jpg

 

 

Als Netzteil verwende ich ein ausreichend dimensioniertes Meanwell HLG-150H LED Netzteil mit einstellbarem Strom und passender Spannung (12V). Die sind recht preiswert und für lüfterlosen Dauerbetrieb auch im Hochsommer geeignet. Peltier brechen im Wirkungsgrad deutlich ein, wenn die Versorgungsspannung einen hohen "Brummfaktor" hat.

 

Soweit so gut, die ersten Ergebnisse sind ganz vielversprechend, mit dem Peltierelement auf 60W Leistung eingestellt bekomme ich mein großes Terrarium (langsam) um ca. 5-6°C unter Umgebungstemperatur gekühlt, das ist für meine Zwecke an den meisten Tagen ausreichend.

 

Die Grafik zeigt die ersten drei Nächte mit meiner Kühlboxkühlung als Referenz.

(Nacht 1 durchlaufend, Nacht 2 nur mit Eisspeicher, Nacht 3 nur kurzzeitig abends Eis gekühlt, weil tagsüber nicht eingeschalten).

 

Die folgenden vier Nächte zeigen erste Experiemente mit dem Peltiersystem, Temperatur und Luftfeuchte:

peltier10.jpg

 

Zimmertemöeratur ist ca. 22 Grad.

 

Der seltsame Temperaturverlauf tagsüber kommt davon, dass ich die 2x35W LSR nur morgens und abends jeweils für ein paar Stunden betreibe, mittags müssen 4x 24W LED Strahler genügen.

 

Folgende Dinge sind noch nicht optimal:

 

- ich hatte beim Ausprobieren wohl mal zu wenig Wärmeleitpaste auf der heißen Seite, das wurde dann partiell recht heiß und der Wirkungsgrad sank deutlich. Das Befestigungssystem ist nicht ideal, möglicherweise bekomme ich keinen gleichmäßigen Anpressdruck hin. Mir fehlt derzeit die Idee, wie ich das besser machen könnte. Dieses Peltier sollte über 100kg an Anpress"druck" verkraften/benötigen.

 

Hotspots:

peltier08.jpg

 

- Ich bin mit der Leistung bei ca. 60W Leistungsaufnahme schon zufrieden, allerdings bin ich irritiert, dass die Kühlleistung darüber hinaus nicht mehr nennenswert steigerbar ist. Das wäre schön für die Hochsommernächte mit 25°C in der Bude.

Sicherlich sollte der Wirkungsgrad bei 120W etwas kleiner sein, aber eine Steigerung der Kältewirkung um ein paar Grad hatte ich schon erwartet, passiert aber nicht.

Ich vermute Schwächen bei der Wärmeabfuhr, wobei es an Pumpe und Radiator nicht liegt, die arbeiten beide gut, die Wassertemperatur bleibt niedrig.

 

Ich hab jetzt mal Wärmeleitpads aus einer Metalllegierung bestellt (siehe: http://www.computerbase.de/2006-12/test-coollaboratory-liquid-metalpad/ ), die bei 60°C schmilzt und angeblich einen besseren Wärmeübergang schaffen soll. Ich hoffe mal, das klappt besser.

Irgendwo scheint mir da derzeit noch der Wurm drin zu sein.

 

- der von mir gewählte CPU Luftkühler bremst den Luftstrom des Ventilators deutlich aus, hier wäre evtl. ein anderes Modell mit 140mm Lüfter besser gewesen.

 

- Ich habe Kondenswasserprobleme am Peltier und schon nach kurzerr Testzeit Korrosionseffekte und muss das Peltierelement ganz offensichtlich abdichten. Eignet sich dafür Baumarktsilikon?

 

peltier11.jpg

 

Möglicherweise hat das Peltier schon Schaden genommen? Leider ist das von mir gewählte Modell nicht ganz billig.

 

Erstaunlicherweise macht es kaum was aus, in welcher Umgebungstemperatur der Kühlradiator steht. Ich dachte mir es bringt was, wenn der im Freien steht wo es kühler ist, aber der Effekt ist erstaunlicherweise minimal auf die kalte Seite des Peltiers. (das Wasser auf der heißen Seite ist natürlich ein paar Grad kälter)

Wahrscheinlich wäre es eine Option, den Radiator doch in der Nähe des Terrariums zu verbauen, wenn man mit der Abwärme in der Wohnung leben mag. dann reichen sehr kurze Leitungen.

 

Für die CPU Kühler gibt es verschiedene Einsätze für diverse CPU. Hat da zufällig jmd. Erfahrung damit, was sich für das Kühlen einen 40mm x 40mm Fläche am besten eignet, also welche CPU am ehesten auf einer so großen Fläche gekühlt werden muss? Evtl. ist hier noch Verbesserungspotenzial?

 

Letzte Frage: Welcher Wasseezusatz ist empfehlenswert, der Algenbildung und Korrosion unterdrückt und ggf im Abfluss entsorgt werden kann?

 

Mein Zwischenfazit ist, dass ich das jetzt weiter optimieren möchte und wenn man keine extremen Kälteleistungen braucht, dann kann man so scheinbar doch eine sehr leise Lösung realisieren. Den Radiator auf der heißen Seite könnte man im Extremfall sogar Lüfterlos betreiben (hab ich einmal über Nacht versehentlich die Lüfter ausgeschalten und das Wasser pendelte sich dann bei knapp über 30°C ein), die Pumpe im Abwärmekreislauf kann auch so  gedämmt werden dass sie unhörbar wird. Ich verwend eine Laign DCC T1, die ist bei 7.5V oder 9V sehr leise. Das Peltier ist logischerweise lautlos. Die Netzteile auch.

 

Bleibt noch der Lüfter im Terrarium selbst. Für einen vernüftigen Luftstrom hört man den bei mir und diesem Kühlemodell aus der Nähe säuseln, wenn es eine brauchbare Luftumwälzung geben soll.

 

Das ist aber um viele Größenorndungen leiser als die von mir besichtigten Durchlaufkühler und deren Brüllgebläse...

 

Denkbar wäre wohl, auch die heiße Seite wasserlos zu kühlen, so wie in etwas hier gezeigt: http://ameisencafe.de/cafe/index.php/Thread/8277-Ganzjahres-Formicarium-mit-Peltier-Elementen-für-die-Winterruhe/
 

 

Mal schauen, wie es sich entwickelt, das Potenzial für eine sehr leise Lösung, die problemlos im Schubladen verschwinden kann scheint mir gegeben. Zumindest wenn man keine extreme Kühlleistung braucht. Im Grunde bin ich mit 5-6°C unter Umgebung zufrieden und damit ist der Stromvebrauch sogar geringer geworden als mit meiner bisherigen Kompressorkühlbox und Eisspeicher, das Ziel sollte aber noch sein, mit der doppelten elektrischen Leistung für die ganz heißen Nächte auch 8°C zu schaffen. Das geht derzeit noch nicht.

 

Vorschläge sind sehr willkommen.

 

Martin

 

Bearbeitet von Martin Reiner
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Sehr guter Bericht! Habe auch schonmal mit sowas gespielt, allerdings die Billigvariante aus Kühlboxen. Wohl ein großer Unterschied was den Wirkungsgrad und Leistung angeht.

 

Ich denke da du keine Isolation am Terrarium hast wirst du nur einen gewissen Temperaturgradienten erreichen können egal wieviel Leistung das PE ausübt.

Natürlich auch andere Faktoren die du bereits genannt hast.

Wieviel kWh verbraucht das PE bei ~60W pro Nacht und welche Maße hat dein Terrarium denn? Ich denke das ist auch ganz wichtig um hier einen Vergleich mit deiner alten Radiatorkühlung aufzustellen.

 

Silikon sollte schon abdichten, weiß aber nicht wie es um die Wärmeleitfähigkeit aussieht.

Wieviel kostet das PE denn in etwa?

Theoretisch sollte die Kühlleistung steigen, je kälter du die Abwärmeseite bekommst. Längere Leitungen bis zum Radiator arbeiten also als zusätzliche Wärmetauscherfläche. Weiß nicht wie genau diese Thermobilder deiner App sind, aber 60°C werden da doch garnicht erreicht, wieso also dieses "liquid metalpad"?

Wenn du mit 60W schon genug Kühlleistung produzierst sollte doch alles gut sein ?! :)

 

Die Frage nach welcher CPU auf der 40x40mm Fläche versteh ich nicht.

 

Habe bei mir seit einem Jahr keinen Wasserzusatz drin und da sieht alles noch gut aus, ist aber auch im Keller kühl und dunkel.

 

Ja bin schon auf deine Berichte gespannt

 

 

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Ich habe sowas seit ca. einem Jahr in Betrieb, allerdings rein luftgekühlt. Das System funktioniert prinzipiell gut.

 

Die Quick Cool Peltiers gibt es ab Werk mit Silikonversiegelung. Da ich von vornherein mit Kondenswasser gerechnet habe, habe ich gleich ein versiegeltes geordert. Abdichten sollte aber auch nachträglich möglich sein.

 

Die Frage nach der CPU bzw. der Fläche verstehe ich auch nicht.

 

Der Sinn für den Wasserzusatz erschließt sich mir nicht. Du meinst vermutlich einen Zusatz für den Wasserkühler, oder? Da dort kein Licht vorhanden ist, werden im Kühlkreislauf auch keine Algen wachsen. Bei Verwendung von destilliertem Wasser fehlen außerdem Nährstoffe für Bakterien.

 

Für einen sinnvollen Wirkungsgrad wirst du dein Terrarium vollständig abdichten und dämmen müssen. Ich habe mein Terrarium daher mit einer Doppelwand gebaut.

 

MFG, Markus

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Hallo,

 

mein Terrarium ist mit 160cm Breite, 100cm Höhe und 48cm Tiefe relativ groß. Die Wände bestehen aus Forex, sind also halbwegs gut gedämmt. Daran will ich auch nichts ändern, die thermischen Schwachstellen sind eh das Front"glas" und der Luftaustausch.

 

Die Heisswasserseite sieht reichlich Licht weil die Schläuche durchsichtig sind. Daher scheint mir ein Zusatz sinnvoll.

 

Beim CPU Kühler gibt es verschiedene Einsätze je nach Modell. Das werden die nicht zum Spass machen. Meine Frage: welche CPU kommt vom thermischen Verhalten einem 40mm x 40mm Peltier am nächsten?

 

Mit der Effizienz bei geringer Leistung bin ich zufrieden. Der fehlende Leistungsgewii bei verdopplung der el. Leistung erscheint mir aber ein Indiz für mangelhafte Wärmeabfuhr. Das muss besser gehen.

 

Die Metallpads schmelzen jenseit der 60 Grad und ermöglichen dann einen angeblich guten und Langzeit stabilen thermischen Kontakt. Das "Einbrennen" muss man nur einmal machen.

 

Leider hat sich bei meinem Peltier gestern ein Kontakt gelöst (mitsamt dem thermokoppler abgebrochen) so dass derzeit nur noch ein provisorischer Betrieb möglich ist.... Muss erst ein neues besorgen. Leider mit ca. 60 Euro kein ganz billiger Spaß... :(

 

Martin

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Nur zur Sicherheit: geschlossen ist das Terrarium aber schon, oder?

 

Wasserzusatz: ohne Nährstoffe kein Bewuchs! Ich würde einfach destilliertes Wasser verwenden.

 

Zitat

Beim CPU Kühler gibt es verschiedene Einsätze je nach Modell. Das werden die nicht zum Spass machen. Meine Frage: welche CPU kommt vom thermischen Verhalten einem 40mm x 40mm Peltier am nächsten?

 

das kann man so nicht vergleichen. Du kannst lediglich nachsehen, ob die Kühlleistung bei deinem CPU-Kühler angegeben ist und dir dann ausrechnen, ob diese für die Leistung deines Peltiers ausreicht. Sowohl für den "warmen" und den "kalten" Kühlkörper.

 

Leistungsgewinn ist häufig durch die Dämmung limitiert. Zumindest der eine Kühlkörper auf dem Foto sieht recht leistungsfähig aus, der ist vermutlich nicht das Limit bei einem 60W-Peltier.

 

Zu den Pads: meines Wissens haben Pads eine deutlich schlechtere Wärmeleitfähigkeit als Pasten. Welchen Wert haben deine Pads? Gute Wärmeleitpaste hat eine Wärmeleitfähigkeit von etwa 10W/mK.

 

MFG, Markus

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vor 14 Minuten schrieb Triffid:

Wasserzusatz: ohne Nährstoffe kein Bewuchs! Ich würde einfach destilliertes Wasser verwenden.

 

Würdest du oder tust du? Ich habe sehr lange destilliertes Wasser im Tank meiner Kühlung gehabt. Irgendwann bilden sich Algen etc. Destilliert hin oder her.

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Der Kühlkörper auf der kalten Seite limitiert vermutlich nicht. Wenn die heatpipes begrenzen (was bei den kalten Temperaturen denkbar wäre, warm können die ca. 300W wegschaffen) würde man das im Wärmebild sehen. Ich denke es ist die heisse Seite oder aber mein Peltier hatte von Anfang an eine kleine Macke. Ich bekomme es wohl auf Garantie ersetzt. :)

 

Das Terrarium kann oben offen sein, man kann es aber auch oben schliessen. Soo viel macht das nachts garnicht aus, die Kälte sammelt sich unten. Unten auf ist problematischer.

Wenn ich länger nicht zuhause bin lasse ichs offen, bei Test hier war es nachts relativ stark geschlossen. 

 

Aus der Erinnerung raus hat das Pad aus einer Wismut Indium Kupfer Legierung einen Wärmedurchgang um die 100W/mK also eine ganze Grössenordnung besser als übliche Pasten. Genau das ist ja der Witz draran. Zweiter Vorteil ist dass es nicht austrocknet. Ist halt reines Metall. Leitet zwar den Strom aber das ist für unsere Zwecke recht egal. 

 

Ich warte mal auf das neue Element und teste dann mal das "Flüssigmetall". Mein Ziel ist -8 Grad weniger bei 100W elektrisch. Vom Datenblatt her müsste das klappen. Für normale Tage wäre ich mit -6 Grad bei 60W zufrieden.

 

Bei den CPU Wasserkühlern geht es um die optimale Wärmeabfuhr an der Kontaktfläche. Das Wasser selber könnte bei entsprechender Durchflussrate auch 1000W abführen. CPUs unterscheiden sich scheinbar in der geometrischen Verteilung der hotspots. Daher unterschiedliche Adapter. Ich hab von modernen CPUs exakt 0 Ahnung, daher die Frage welche CPU sich ähnlich einer 40mm x 40mm Heizplatte verhält.

Denn genau das muss ich kühlen.

 

Dachte hier gäbs evtl auch PC tuner die das wissen. Dito mit dem Wasserzusatz.

 

Triffid, hast Du Bilder und eine Beschreibung zu Deinem Luft Luft Peltier System?

 

Martin

 

 

Bearbeitet von Martin Reiner
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Hallo zusammen,

 

Am 22.6.2016 um 01:04 schrieb Martin Reiner:

Ich habe Kondenswasserprobleme am Peltier und schon nach kurzerr Testzeit Korrosionseffekte und muss das Peltierelement ganz offensichtlich abdichten. Eignet sich dafür Baumarktsilikon?

 

Aber sicher. Einfach sich an den ab Werk versiegelten Peltierelementen orientieren.

 

Am 22.6.2016 um 01:04 schrieb Martin Reiner:

Welcher Wasseezusatz ist empfehlenswert, der Algenbildung und Korrosion unterdrückt und ggf im Abfluss entsorgt werden kann?

 

Ich habe keine Erfahrungen mit der Wasserkühlung im PC-Bereich (ich übertakte nicht und Hardware wird immer effizienter), würde jedoch zu einem Mittel aus der PC-Szene greifen. Die sind nämlich auf die Radiatoren und Kühlkörper ausgelegt (Stichwort: Korrosion).

 

Hier hast du eine Auswahl als Beispiel: https://www.caseking.de/wasserkuehlung/komponenten/wasserzusaetze

 

vor 17 Stunden schrieb Stefan Tiamat:

Wieviel kostet das PE denn in etwa?

 

Die Preisspanne bewegt sich grob zwischen 60€ und 70€.

 

vor 17 Stunden schrieb Stefan Tiamat:

Habe bei mir seit einem Jahr keinen Wasserzusatz drin und da sieht alles noch gut aus, ist aber auch im Keller kühl und dunkel.

 

Langfristig wirst du Probleme kriegen. Auch destilliertes Wasser wirkt korrosiv. Reines Wasser besitzt keine Mineralien, die das Wasser puffern. Bei Kontakt mit dem in der Luft enthaltenen CO2 wird schnell ein pH-Wert von 4,5 bis 5 erreicht.

 

Ergo wenn destilliertes Wasser, dann bitte mit einem speziellen Zusatz puffern. Diese Zusätze haben ebenfalls eine algizide und bakterizide Wirkung.

 

vor einer Stunde schrieb Triffid:

Zu den Pads: meines Wissens haben Pads eine deutlich schlechtere Wärmeleitfähigkeit als Pasten. Welchen Wert haben deine Pads? Gute Wärmeleitpaste hat eine Wärmeleitfähigkeit von etwa 10W/mK.

 

Das gilt für normale Pads. Martin's Pads bestehen aus einer Metalllegierung auf Galliumbasis (reines Gallium hat einen Schmelzpunkt von 29,76°C - das zerfließt euch in der Hand!) [Edit: wohl doch kein Gallium (siehe Martin's Post)]. Bei Erwärmung zerfließt die Metalllegierung und füllt die Unebenheiten aus, wie normale Wärmeleitpaste (WLP). Die klassischen Pads aus einer Folie bestehend haben diese Eigenschaft nicht und sind dadurch schlechter.

 

Beim PC bleibe ich bei der klassichen WLP, da günstiger und ergiebiger. :)

 

Gruß

Kevin

 

PS: Martin war schneller...

Bearbeitet von Kevin G.
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Christoph Hübner

Hey Martin,

 

richtig super geschriebener Beitrag!

 

Zur Algenbildung: Ich kann Marco bestätigen. Trotz geringer Temperaturen und destilliertem Wasser im Kühlkreis bildeten sich bei mir auch Algen. Verantwortlich dafür waren die kurzen Schlauchstücken die ins Terrarium reichten und da wohl genügend Licht bekamen. Seit ich an diesen Stellen schwarze Schläuche verwende, das System also "lichtdicht" ist, habe ich keine Algen mehr gehabt und das auch, obwohl ich jetzt normales Leitungswasser verwende.

 

Zu den CPU-Kühlern: CPUs haben eigentliche immer eine einheitliche Metallplatte auf dem Chip, auf die dann die Wärmepaste/ -pad kommt. Dadurch sollte eine relativ homogene Wärmeverteilung gewährleistet sein. Die unterschiedlichen Adapter ergeben sich aus den Besonderheiten der verschiedenen Sockel der Hersteller (also Intel und AMD). Der eine ist da bisschen größer, der andere vielleicht nicht ganz qadratisch, etc. Da kommt es vor allem darauf an, dass die Kühler mit den Bohrungen der Mainboards kompatibel sind.

 

Zu den Pads: Interessant ist doch, wieviele Schmutzteilchen und Luftbläschen zwischen den Verbindungen sind. Da hat Paste beim Aufbringen natürlich einen Vorteil. Wie das jetzt bei den beschriebenen Pads ist, weiß ich nicht. Keine Ahnung, ob durch das Schmelzen im Betrieb ein besserer Kontakt hergestellt werden kann. Würde ich aber schon vermuten. Andererseits muss die Luft aber auch irgendwie entweichen können.

 

Zur Wärmeleistung: Also wird der Kühlkörper auf der kalten Seite bei höherer Leistung kälter? Wenn ja, liegt das Problem bei den Verlusten im Terra. Falls nicht, wohl bei der Kühlung des Peltier-Elements.

 

 

Viele Grüße

Christoph

Bearbeitet von Christoph Hübner
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Hallo,

 

sehr Interessanter Bericht Martin, bin mal gespannt wie es weitergeht.

 

Zu dem Verhalten von Peltierelementen bei steigender Leistung gibt es einige Berichte.

Prinzipiell kann man sagen das die Elemente bei Nennstrom bereits deutlich über den Effizienzpeak hinaus sind.

Je nach Aufbau und Element selbst liegt der meist bei 70-80% Nennleistung.

 

Die meisten Energie beim Kühlen wird sowieso für die Kondensation am Kühler aufgewendet.

Der Phasenübergang schluckt deutlich mehr Energie als das kühlen dieses geringen Luftvolumens.

Das ist natürlich in so einer feuchten Umgebung mit der doch recht schwachen Wärmepumpe in Form eines Peltierelementes ein dauerhaftes Problem.

 

Was mir noch einfällt zu den Wärmeleitpasten, und den angegebenen Werten...

Diese sind meist nicht zu gebrauchen. Das sind meist theoretische Optimalwerte basierend auf den verwendeten Substanzen, aber die Praxis sieht ganz anders aus.

An diesem Punkt würde ich nicht so viel Arbeit investieren. Die Hauptsache für den Wärmeübergang ist eine plane Oberfläche, ein gleichmäßiger Anpressdruck (Die Elemente reißen ansonsten auch mal gerne bei thermischer Belastung) und vorallem eine dünne durchgängige Schicht aus Wärmeleitpaste ohne Luftblasen.

Lufteinschlüsse und zu dicke Übergangsschichten sind der größte Problemfaktor.

 

Bin mal gespannt wie viel du noch optimieren kannst.

 

Grüße

Lukas

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Hallo Lukas,

 

es ist richtig, dass die Effizienz von Peltierelemnten bei ca. 50% des maximalen Wärmestroms am besten ist. Deshalb habe ich auch ein sehr leistungsfähiges Eleemnt gekauft um das dann nur in Teillast zu benutzen

 

Hier ist nochmal das Leistungsdiagramm:

 

http://www.quick-cool-shop.de/en/download/Performance-QC-161-1_6-15_0.pdf

 

Mit der Leistung bie 6A Strom bin ich bisher zufrieden (da bei mir die Spannung am Messpunkt recht hoch ist gehe ich auch von einem größeren Delta T aus und einen schlechten wärmeübergang zu den Kühlkörpern), alleridngs hatte ich mir bei 9-10A deutlich mehr erwartet. Die kalte Seite wird dabei aber kaum kälter, obwohl die doppelte elektrische Leistung aufgenommen wird.

Die Diagramme geben das nicht her, hier müsste der Wärmestrom noch deutlich ansteigen.

 

Ich bekomme wohl zum Wochenende eine Ersatzlieferung, dann mache ich den nächsten Versuch....

 

Ganz allgemein: Ich bin vermutlich nicht ganz unschuldig, dass peltierelemente als untauglich für Terariumkühlung bezeichnet werden, meine Versuche vor und 15 Jahren waren katastrophal. Heute weiß ich, dass das so auch nicht funktionieren konnte.

Wie gut die billigen Dinger auf ebay sidn weiß ich nicht, da varrieren die Meinungen von "totaler Schrott" bis "ganz gut".

 

Man muss bedenken, dass mein Terraium ziemlich groß ist und auch ca. 80l feuchtes Substrat enthält mit einer gewissen thermischen Trägheit. Trotzdem kommt man schon mit dem jetzigen System mit nur 60W zu immerhin passablen Resultaten. Das reicht jetzt nicht für die ultrahochlandkammer mit 5°C, aber für meine Zwecke ist es ok, die Nachttemperaturen eben unter die meiner Einschätzung nach kritische Schwelle von 20°c zu bringen.

 

Kondensation sehe ich aus effizienzsicht nicht sonderlich kritisch, außer dass es bei diesem Kühler den Luftstrom etwas beeinträchtigt.

 

Das ist ein Nullsummenspiel, der radiator holt das Wasser aus der Luft und dabei wird Kondensationswärme frei, gleichzeitig vedunstet am Boden und an den Pflanzen diese Menge Wasser wieder und nimmt dieselbe  Wärme auf.

Wie man der Grafik entnehmen kann beträgt die Luftfeuchte nachts in Bodennähe ca. 90%. Genau so will ich das haben.

 

Bei 60W für das Pletier + 20W für die Peripherie (4 Lüfter, Netzteile inkl netzteil für Peltier, Pumpe, Zeitschaltuhr) lande ich bei 11h Nutzung bei unter 1kWh pro Nacht.

 

Ich glaube nicht, dass man mit Durchlaufkühlern viel effizienter weg kommt, wenn man auch hier die Peripherie mit einrechnet. wäre schön, wenn jemand Vergleichszahlen hat.

 

Mit der Kühlbox lande ich bei typischerweise bei fast 1,5kWh am Tag, wenn ich den Umweg über das Eis mache, bei direkter Kühlung (wenn ich nicht zuhause bin und die lautsträrke nicht stört) sind es dann knapp 1kWh.

 

Das Verhältnis mag sich verschlechteren, wenn man sehr starke Kühlleistungen braucht, aber die meisten Terrarien sind eher kleiner als das meine.

 

Die für mich entscheinden Vorteile sind aber:

 

1. Es braucht wenig Platz

2. Es ist leise.

 

Ich hoffe, dass ich die Effizinez noch besser hinbekomme, vor allem bei hoher Leistung und zur Lebensdauer des Peltiers kann ich natürlich auch noch nichts sagen. Von den Datenblätteren müsste so ein teures Modul eher Jahrzehnte als Jahre halten. Nun ja, das erste hat nur ein paar Tage gehalten, hatte aber evtl auch ne Macke.

 

@Triffid, Dein Luft-Luft-System finde ich sehr spannend. Das war seinerzeit meine erste Überlegung und vielleicht baue ich sowas noch aus Neugierde zum Vergleich und als Reserveeinheit / Booster...

Luft/Luft wäre deutlich billiger und auch unproblematisch bzgl. Havarie. Allerdings hat man die Schallemissionen des  größeren Abwärmelüfters und auch die Abwärme selbst dann direkt im Zimmer über den Terrarium.

 

Martin

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@Martin Reiner: Nachfolgend zwei Bilder von meinem Prototyp. Der Kühler arbeitet völlig geräuschlos.

 

Zur Kontaktfläche: bei meinen Kühlern war Planschleifen erforderlich, da sie in der Mitte leicht gewölbt waren.

 

Wärmeleitpasten/pads: sind diese Pasten und Pads mit deutlich mehr als 10 W/mK auch für Alu-Kühlkörper geeignet?

 

Kühler 1.jpgKühler 2.jpg

 

MFG, Markus

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  • 2 Wochen später...
Marian Strauch

Hi 

ich kühle meine Helis ebenfals mit Peltierkühlung. Mein Terra ist eine große Isobox (innen ca 60x50x40). Vorne und Oben mit Plexiglas verkleidet. 

Ich nutze dafür den Deckel einer Kühlbox, den ich an die hintere Wand geklebt habe. Die kalte Luft wird dann im Terra umgewälzt und auf der warmen Seite abgeführt. Mit einem zusätzlichen Ventilator, der die warme Luft effektiver abführt, kann bestimmt auch noch ein besseres Ergebnis erzielt werden. In einem kleinem Setup mit Isolierung funktionieren diese Elemente. 

Grob kann ich sagen Tagsüber habe ich 25 Grad. Wenn das Licht ausgeht fällt die Temperatur auf ca 20-21 Grad (Zimmertemp.) mit der Kühlung komme ich dann in der Nacht auf ca 17-17,5 Grad. Mit den Werten bewegt man sich bei Helis im sicheren Bereich.

Es hat sich auch noch keine Heli beschwert :-)

 

Die Kühlbox hat 50€ gekostet und braucht 54W/h. Sie läuft jetzt im Sommer 5 und im Winter 3 Stunden in der Nacht. 

 

 

Der größte Nachteil ist das Kondenswasser, das sich im Zwischenraum zwischen kalt und warm, bildet. Das findet einen Weg und tropft dann hinten runter. Ich hab zur Zeit ein Behälter drunter der das Wasser auffängt. Irgendwann werd ich noch mal versuchen das mit Silikon zu isolieren (Bauschaum bringt bei Wasser nicht viel und Heißkleber brutzelt mir nur die isobox weg)

Ein zweiter Nachteil ist das an heißen Tagen (als es zb 36 Grad hatte) die Kühlung kaum noch unter 20 Grad kommt. Auch mit sehr langen Laufzeiten. ( Sie schafft halt nur bis max 10 Grad unter Raumtemperatur) 

Je größer das Terra wird desto geringer wird dann auch die Effektivität.

 

Alles in allem bin ich aber sehr zufrieden vom Preis-/Leistungs-/Aufwandverhältnis. Die hier im Forum auch schon beschriebenen Möglichkeiten hatten für mich immer einen Haken. (Teuer, viel Bastelarbeit, große Pet-Flaschen einfrieren, sehr Platzintensiv ect)

 

 

Also bei mir passt das und man stürzt sich nicht komplett in Umkosten für andere Kühlmöglichkeiten.Lg

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  • 2 Monate später...

Ich kann nach diesem Sommer nun berichten, dass das Abkleben der Seiten des Peltiers mit normalem Haushaltssilikon scheinbar funktioniert. Ich kann bisher keine Korrosion fest stellen. Wie es unter dem Silikon aussieht weiß ich aber nicht. Die Flüssigmetallplatten brachten bei mir leider keinen merkbaren Erfolg, die Wärmeabfuhr ist eher etwas schwächer als bei den ersten Versuchen. An was das liegt kann ich nicht sagen, Vermutlich ist der Kontakt nicht ideal. Gerade an den Ecken sieht man im Wärmebild sehr heiße Bereiche.

Allerdings kostet auch das Silikon an der Seite etwas Wirkungsgrad.

 

Ich hab das System den Sommer über mit ca. 60-70W el. Aufnahmeleistung genutzt und damit bis ca. 5-6°C Temperaturabsenkung erreichen können. Ich hatte mir etwas mehr erhofft, aber für meine Zwecke hat es auch so genügt. Dieser Sommer war aber auch nicht besonders heiß...

 

Für künftig besonders heiße Nächte habe ich mir noch ein billiges Raumklimagerät besorgt und kühle dann eben nachts den ganzen Raum noch ein paar Grad runter.

 

Im Kühlwassersystem wachsen übrigens tatsächlich Algen trotz demineralisiertem Wasser, man sollte also wirklich Zusätze nutzen.

 

Martin

Bearbeitet von Martin Reiner
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Hallo,

 

solang die Algen im Kühlwasser-Kreislauf bleiben, ist das meines Erachtens unkritisch. Ich betreibe meinen Durchlauf-Kühler nun schon mehr als zwei Jahre ohne Zusätze und habe in der Vergangenheit erst einmal das Wasser gewechselt, weil ich einen Umbau vorgenommen habe.

 

Gruß,

Marco

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Hallo Marco,

 

Trotzdem sind Algen im Kühlkreislauf etwas, was man nicht braucht oder haben will. Neben optischen Gründen, wenn man transparente Materialien benutzt, senken die Algen auch die Effizienz, wenn sie Teile des Radiators verstopfen.

 

Gruß

Kevin

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  • 1 Monat später...

Hallo Martin,

 

tolles Projekt. Bin auch gerade auf der suche nach Terra-Kühlung bei dieser Kühlmöglichkeit gelandet und dein Versuch sieht doch schon gaz gut aus. Ich hoffe du hälst uns auf dem laufenden. Denn auch ich sehe die Peltier Kühlung als mögliche Alternative zu den bisherigen Durchlaufkühlern (ist mir auch einfach zu viel gedöhns und zu groß).

 

 

Edit:

nur ne Frage, wäre es nicht auch möglich an die kalte Seite des Peltirelementes + Kühler einen Lüfter anzubringen der dann die kalte Luft direkt im Terrarium verteilt?. Das wäre ja das einfachste und villeicht vereisst dann der Kühler+Peltierelement nicht so schnell. Hab davon noch nicht wirklich ne Ahnung aber so wäre es doch vielleicht am einfachsten umzusetzen oder????

 

bitte mich nicht sofort steinigen :P

 

Grüße und frohes Basteln

 

J.

Bearbeitet von Johannes K
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Meiner Einschätzung nach ist gerade der große Heatpipe Kühler auf der kalten Seite entscheidend und das fehlende einer effizienten Wärmezufuhr ist der Grund, warum Peltiersysteme iwe z.B. Kühlboxen idR einen so schlechten Ruf haben.

Zum einem erlaubt der "Winkel" einen vertikalen Betrieb des Lüfters was ich für grundsätzlich besser halte (Kondens tropft nicht in den Ventilator), zum zweiten ist die Wärmezuführ zum Peltier ansonsten kaum effizient möglich.

 

Optisch ist es nicht ideal, aber das gilt ja für alle Radiatorsysteme. Mein Terarium hat hinten noch eine doppelte Wand, ursprünglich wollte ich mittels Flüssigkeitskühlung nur die Rückwand kühlen, haben das aber wieder aufgegeben...

 

Für andere Anwdungszwecke mag die Luftumwälzung stören, für Karnivoren ist das nicht der Fall, das sehe ich das eher positiv. Mit einem kleineren Kühlkörper bräuchtest Du einen lauteren Lüfter. Würde ich es neu machen würde ich vermutlich sogar auf ein 140mm System auf der kalten Seite gehen. Der Lüfter im Terarium ist bei meinen System das "lauteste", wobei auch das für mich schon im unkritischen Bereich liegt.

 

Martin

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