Тепловой элемент домашний
Ardenergy.ru

Канализация и водоснабжение

Тепловой элемент домашний

Бытовой обогреватель. Виды и типы. Как выбрать. Плюсы и минусы

Бытовой обогреватель — это устройство, которое используется для обогрева помещений. Обогреватели бывают разных типов, но все они применяются в домах, офисах и квартирах преимущественно в виде дополнительного отопления. Больше всего они пользуются спросом в осенний период, когда трубы центрального отопления еще холодные, но в комнатах уже прохладно. Но не каждое обогревательное устройство способно справиться с поставленной задачей, ведь помещение может быть большим, да и температура воздуха бывает довольно низкой. К тому же не каждый агрегат является экономичным.

Поэтому, чтобы выяснить, какое обогревательное устройство подойдет именно Вам и сможет в полной мере решить поставленные задачи, следует узнать его функциональные возможности и технические характеристики. Отправившись в магазин за покупкой, иногда можно даже растеряться, ведь они различаются габаритами, внешним видом, устройством, техническими возможностями и иными параметрами. Некоторые нагреватели к тому же имеют дополнительные функции, которые могут быть невероятно полезными.

Виды
Масляные обогреватели

Подобные устройства внешне напоминают чугунные батареи.

К достоинствам подобных агрегатов можно отнести:
  • Температура нагрева в большинстве случаев менее 60 градусов, вследствие чего здесь не будет неприятного запаха гари. Кислород не выжигается.
  • Такие агрегаты способны работать несколько суток без остановки, ничего с ним не случится.
  • Пожаробезопасность.
  • Бесшумная работа агрегата.
К минусам масляных радиаторов можно отнести:
  • Медленная отдача тепла.
  • Значительные затраты на электрическую энергию.
Тепловентиляторы, а также тепловые пушки

Данные агрегаты имеют простейшую конструкцию. В них используется нагревательный элемент, который нагревает воздух, а также вентилятор, который гоняет нагретые воздушные массы. Благодаря такой конструкции тепловентилятор быстро нагревает помещение, распределяя теплые воздушные массы.

К плюсам подобных агрегатов можно отнести:
  • Небольшие габариты и вес.
  • Быстрое распределение тепла в помещении.
  • Невысокая стоимость.
  • Экономичность.
К минусам тепловентиляторов можно отнести:
  • Высокая шумность, которая может раздражать домашних питомцев и домочадцев.
  • Сжигают кислород, а также загрязняют воздух.
Тепловентиляторы подходят для небольших помещений. Они также могут быть трех видов:
  1. Спиральные. Здесь главным элементом является нагревательная спираль.
  2. Керамические. Здесь главным элементом выступают керамические пластины. Они являются более безопасными, но и стоят дороже.
  3. Трубчатые. Здесь главным элементом является трубка, которая выполнена из нержавеющей стали. Внутри нее располагается графитовый стержень либо проволока. Устройство с подобным элементов обеспечивает постепенный нагрев и высокую безопасность.
Конвекторный бытовой обогреватель

Это одни из наиболее мощных и компактных обогревательных устройств. Их применяют и в жилых и промышленных помещениях. Данные устройства весьма эффективны. Большая часть таких обогревателей имеют таймеры, позволяющие контролировать температуру воздушных масс и временной период работы. Бывают модели, которые имеют повышенную изоляцию, благодаря чему их можно использовать даже в помещениях с высокой влажностью.

К плюсам подобных устройств можно отнести:
  • Безопасность
  • Простота и удобство в эксплуатации.
  • Бесшумность.
  • Долговечность.
К минусам конвекторных устройств можно отнести:
  • Высокая стоимость.
  • Длительное время обогрева помещения.
Инфракрасные обогреватели

Главным элементом подобного агрегата выступает инфракрасный нагреватель, который запаян в кварцевой трубке. Именно он излучает тепловые волны, которые соприкасаются с поверхностью тел, отдают свою энергию. В результате эти тела начинают нагревать воздушные массы, которые окружают их.

К плюсам подобных устройств можно отнести:
  • Высокую защищенность.
  • Безопасность.
  • Небольшие габариты.
  • Удобство использования.
  • Сравнительно низкое потребление энергии.
К минусам инфракрасных устройств можно отнести:
  • Высокая стоимость.
  • Низкая мобильность.
  • Ограниченность применения.
По исполнению инфракрасные устройства могут быть:
  • Напольными.
  • Потолочными.
  • Настенными.

Разновидностью обогревателя может быть и обычный электрический камин.

Устройство
Масляные нагреватели имеют следующие основные элементы:
  • Металлический резервуар, в котором размещается тепловой носитель. В большинстве случаев это минеральное масло.
  • Нагревательный элемент, который нагревает масло.
  • Корпус агрегата.
  • Термостат и панель управления, необходимые для регулирования температуры.
Тепловентилятор имеет следующее конструктивное исполнение:
  • Корпус, выполненный из термостойкого и ударопрочного пластика.
  • Нагревательный элемент, который может быть выполнен в виде металлической спирали, ТЭНа или керамической пластины.
  • Встроенный вентилятор.
  • Панель управления.
Основными элементами инфракрасных обогревателей являются:
  • Нагревательный элемент-излучатель.
  • Рефлектор, который выполнен из алюминия либо отполированной стали.
  • Термостойкий металлический корпус.
  • Датчик пожароопасности.
  • Термостат.
Принцип действия
Бытовой обогреватель имеет принцип действия в зависимости от конструктивного исполнения. Так стандартный тепловентилятор бытового применения работает так:
  • Для начала работы необходимо повернуть регулятор на панели управления.
  • Включается нагревательный элемент и вентилятор, который перемещает воздушные массы.
  • Степень разогрева нагревающего элемента контролируется с помощью отдельного регулятора, который располагается на панели управления.

Принцип работы инфракрасного обогревателя похож на работу солнца. Устройство формирует тепловые лучи, они поглощаются элементами обихода, стенами, потолками. Эти поверхности разогреваются, обогревая помещение. В результате образуется точно такой же эффект, создаваемый солнцем.

Конвекторный бытовой обогреватель функционирует по принципу конвекции. Воздух в зависимости от текущей температуры на разной высоте имеет различную плотность. Благодаря этому холодный воздух заставляет перемещаться более легкие теплые воздушные массы.

В нижней части агрегата располагается теплообменник, к нему направляется воздушный поток через соответствующие прорези в корпусе. Сверху располагаются отверстия, через них выходят нагретые воздушные массы. Они направляются вверх, направляя холодный воздух вниз. Холодный воздух засасывается в конвектор, цикл повторяется вновь.

Применение

Бытовой обогреватель соответствующего типа применяется в соответсвующих помещениях бытового значения. Так тепловентиляторы часто используются для местного обогрева небольших комнат и помещений. Конвекторы используются в качестве простых, эффективных и экономичных электрических приборов, которые применяются в холодный период времени для дополнительного обогрева комнат. Подобные агрегаты часто встречаются в квартирах и домах, в том числе офисах и кабинетах.

Инфракрасные устройства часто применяются в домах, оздоровительных и лечебных учреждениях, в том числе на производстве. Их также с успехом применяют в уличных условиях, к примеру, для обогрева дачных беседок, балконов, веранд летних кафе, сараев и так далее.

Как выбрать бытовой обогреватель

  • Обогреватель следует приобретать с умом. Поэтому перед покупкой следует решить, где и как он будет работать. Для домашних условий лучше всего подойдет один тип обогревателей, для большого дома или уличного гаража – совершенно иной.
  • Необходимо обратить внимание на мощность обогревателя. От этого будет зависеть, какую площадь и за какое время он сумеет обогреть. Следует учесть, что на квадратный метр для неотапливаемого помещения должно приходиться порядка 0,1 кВт мощности. При покупке устройства для дополнительного обогрева комнаты дома или квартиры площадью 20 квадратных метров вполне хватит мощности до 1 кВт. При наличии внешней стены или двух окон потребуется 0,2 кВт на квадратный метр площади. Имеются специальные программы, которые помогают рассчитать мощность агрегата для конкретного помещения.
  • Для быстрого обогрева помещения лучше всего подойдет тепловентилятор. Уместен и масляный обогреватель с вентилятором. Если Вам важна безопасность, то важно приобретать бытовой обогреватель с термостатом. Такой агрегат будет поддерживать необходимую температуру даже при отсутствии в помещении людей. Однако необходимо учитывать, что такой агрегат будет сжигать кислород и шуметь. Если Вы не готовы к этому, то лучше присмотреться к другим устройствам.
  • Для обогрева маленького помещения отлично подойдут конвекторные обогреватели. При наличии встроенного термостата можно установить комфортную температуру.
  • Для обогрева конкретной поверхности лучше всего обратить свой взор на инфракрасный бытовой обогреватель. Устройство удобно в применении, оно также хорошо подходит для небольших помещений. Однако следует учитывать, что подобные инфракрасные устройства вызывают не совсем привычные ощущения: в квартире изначально будет прохладно, а телу будет тепло, словно оно будет находиться под небольшим солнцем.

Термогенераторы: как «сварить» электричество на газовой плите

На одном из электрических форумов был задан такой вопрос: «Каким образом можно получить электроэнергию, использую обычный бытовой газ?» Мотивировалось это тем, что газ у этого товарища, да собственно, как и у многих, оплачивается просто по нормативам без счетчика.

Сколько ни пользуйся, платить все равно фиксированную сумму, и почему же не превратить уже оплаченный, но не использованный газ в халявную электроэнергию? Так на форуме появилась новая тема, которая была подхвачена остальными участниками: задушевная беседа помогает не только сократить рабочий день, но еще и убить свободное время.

Было предложено множество вариантов. Просто купить бензиновый генератор, а заправлять его бензином, полученным перегонкой бытового газа, либо переделать генератор для работы сразу на газу, как автомобиль.

Вместо двигателя внутреннего сгорания предлагался двигатель Стирлинга, известный также как двигатель внешнего сгорания. Вот только топикстартер (тот, который создал новую тему) претендовал на мощность генератора не менее 1 киловатта, но его урезонили, мол, такой стирлинг не поместится даже в кухне небольшой столовой. Кроме того немаловажно, чтобы генератор был бесшумным, иначе, ну, сами знаете что.

После множества предложений кто-то вспомнил, как видел в какой-то книжке рисунок, где показана керосиновая лампа с приспособлением в виде многолучевой звезды для питания транзисторного приемника. Но об этом будет сказано чуть дальше, а пока…

Термогенераторы. История и теория

Для того, чтобы получить электричество непосредственно от газовой горелки или другого источника тепла, применяются термогенераторы. Так же, как и у термопары, их принцип действия основан на эффекте Зеебека, открытом в 1821 году.

Упомянутый эффект состоит в том, что в замкнутой цепи из двух разнородных проводников появляется э.д.с., если места спаев проводников находятся при разных температурах. Например, горячий спай находится в сосуде с кипящей водой, а другой в чашке с тающим льдом.

Эффект возникает от того, что энергия свободных электронов зависит от температуры. При этом электроны начинают перемещаться от проводника, где они имеют более высокую энергию в проводник, где энергия зарядов меньше. Если один из спаев нагрет больше другого, то разность энергий зарядов на нем, больше, чем на холодном. Поэтому, если цепь замкнута, в ней возникает ток, именно та самая термоэдс.

Приблизительно величину термоэдс можно определить по простой формуле:

E = α * (T1 – T2). Здесь α – коэффициент термоэдс, который зависит только от металлов, из которых составлена термопара или термоэлемент. Его значение обычно выражается в микровольтах на градус.

Разность температур спаев в этой формуле (T1 – T2): T1 – температура горячего спая, а T2, соответственно, холодного. Приведенную формулу достаточно наглядно иллюстрирует рисунок 1.

Рисунок 1. Принцип работы термопары

Рисунок этот классический, его можно найти в любом учебнике физики. На рисунке показано кольцо, составленное из двух проводников А и Б. Места соединения проводников называются спаями. Как показано на рисунке, в горячем спае T1 термоэдс имеет направление из металла Б в металл А. А в холодном спае Т2 из металла А в металл Б. Указанное на рисунке направление термоэдс справедливо для случая, когда термоэдс металла А положительна по отношению к металлу Б.

Читать еще:  СНИП по внутреннему водоснабжению и канализации

Как определить термоэдс металла

Термоэдс металла определяется по отношению к платине. Для этого термопара, одним из электродов которой является платина (Pt), а другим испытуемый металл, нагревается до 100 градусов Цельсия. Полученное значение в милливольтах для некоторых металлов, показано ниже. Причем следует обратить внимание на то, что изменяется не только величина термоэдс, но и ее знак по отношению к платине.

Платина в этом случае играет такую же роль, как 0 градусов на температурной шкале, а вся шкала величин термоэдс выглядит следующим образом:

Сурьма +4,7, железо +1,6, кадмий +0,9, цинк +0,75, медь +0,74, золото +0,73, серебро +0,71, олово +0,41, алюминий +0,38, ртуть 0, платина 0.

После платины идут металлы с отрицательным значением термоэдс:

Кобальт -1,54, никель -1,64, константан (сплав меди и никеля) -3,4, висмут -6,5.

Пользуясь этой шкалой очень просто определить значение термоэдс развиваемое термопарой, составленной из различных металлов. Для этого достаточно подсчитать алгебраическую разность значений металлов, из которых изготовлены термоэлектроды.

Например, для пары сурьма – висмут это значение будет +4,7 – ( – 6,5) = 11,2 мВ. Если в качестве электродов использовать пару железо – алюминий, то это значение составит всего +1.6 – (+0,38) = 1,22 мВ, что меньше почти в десять раз, чем у первой пары.

Если холодный спай поддерживать в условиях постоянной температуры, например 0 градусов, то термоэдс горячего спая будет пропорциональна изменению температуры, что и используется в термопарах.

Как создавались термогенераторы

Уже в середине 19 века делались многочисленные попытки для создания термогенераторов – устройств для получения электрической энергии, то есть для питания различных потребителей. В качестве таких источников предполагалось использовать батареи из последовательно соединенных термоэлементов. Конструкция такой батареи показана на рисунке 2.

Рисунок 2. Термобатарея, схематическое устройство

Первую термоэлектрическую батарею создали в середине 19 века физики Эрстед и Фурье. В качестве термоэлектродов использовались висмут и сурьма, как раз та самая пара из чистых металлов, у которой максимальная термоэдс. Горячие спаи нагревались газовыми горелками, а холодные помещались в сосуд со льдом.

В процессе опытов с термоэлектричеством позднее были изобретены термобатареи, пригодные для использования в некоторых технологических процессах и даже для освещения. В качестве примера можно привести батарею Кламона, разработанную в 1874 году, мощности которой вполне хватало для практических целей: например для гальванического золочения, а также применения в типографии и мастерских гелиогравюры. Примерно в то же время исследованием термобатарей занимался и ученый Ноэ, его термобатареи в свое время также были распространены достаточно широко.

Но все эти опыты, хотя и удачные, были обречены на провал, поскольку термобатареи, созданные на основе термоэлементов из чистых металлов, имели весьма низкий КПД, что сдерживало их практическое применение. Чисто металлические пары имеют КПД лишь несколько десятых долей процента. Намного большим КПД обладают полупроводниковые материалы: некоторые окислы, сульфиды и интерметаллические соединения.

Полупроводниковые термоэлементы

Подлинную революцию в создании термоэлементов произвели труды академика А.И. Иоффе. В начале 30 – х годов XX столетия он выдвинул идею, что с помощью полупроводников возможно превращение тепловой энергии, в том числе и солнечной, в электрическую. Благодаря проведенным исследованиям уже в 1940 году был создан полупроводниковый фотоэлемент для преобразования световой солнечной энергии в электрическую.

Первым практическим применением полупроводниковых термоэлементов следует считать, по-видимому, «партизанский котелок», позволявший обеспечить питанием некоторые портативные партизанские радиостанции.

Основой термогенератора служили элементы из константана и SbZn. Температура холодных спаев стабилизировалась кипящей водой, в то время как горячие спаи нагревались пламенем костра, при этом обеспечивалась разница температур не менее 250…300 градусов. КПД такого устройства был не более 1,5…2,0 %, но мощности для питания радиостанций вполне хватало. Конечно, в те военные времена конструкция «котелка» была государственным секретом, и даже сейчас на многих форумах в интернете обсуждается его устройство.

Бытовые термогенераторы

Уже в послевоенные пятидесятые годы советская промышленность начала выпуск термогенераторов ТГК – 3. Основное его назначение состояло в питании батарейных радиоприемников в неэлектрифицированной сельской местности. Мощность генератора составляла 3 Вт, что позволяло питать батарейные приемники, такие как «Тула», «Искра», «Таллин Б-2», «Родина – 47», «Родина – 52» и некоторые другие.

Внешний вид термогенератора ТГК-3 показан на рисунке 3.

Рисунок 3. Термогенератор ТГК-3

Конструкция термогенератора

Как уже было сказано, термогенератор предназначался для использования в сельской местности, где для освещения использовались керосиновые лампы «молния». Такая лампа, оснащенная термогенератором, становилась не только источником света, но и электричества.

При этом дополнительных затрат топлива не требовалось, ведь в электричество превращалась именно та часть керосина, которая просто улетала в трубу. К тому же, такой генератор был всегда готов к работе, конструкция его была такова, что ломаться в нем просто нечему. Генератор мог просто лежать без дела, работать без нагрузки, не боялся коротких замыканий. Срок службы генератора, по сравнению с гальваническими батареями, казался просто вечным.

Роль вытяжной трубы у керосиновой лампы «молния» играет удлиненная цилиндрическая часть стекла. При использовании лампы совместно с термогенератором стекло делалось укороченным, и в него вставлялся металлический теплопередатчик 1, как показано на рисунке 4.

Рисунок 4. Керосиновая лампа с термоэлектрическим генератором

Внешняя часть теплопередатчика имеет форму многогранной призмы, на которой установлены термобатареи. Чтобы увеличить эффективность теплоотдачи теплопередатчик внутри имел несколько продольных каналов. Проходя по этим каналам горячие газы уходили в вытяжную трубу 3, попутно нагревая термобатарею, точнее, ее горячие спаи.

Для охлаждения холодных спаев использовался радиатор воздушного охлаждения. Он представляет собой металлические ребра, прикрепленные к внешним поверхностям блоков термобатарей.

Термогенератор – ТГК3 состоял из двух независимых секций. Одна из них вырабатывала напряжение 2В при токе нагрузки до 2А. Эта секция использовалась для получения анодного напряжения ламп с помощью вибропреобразователя. Другая секция при напряжении 1,2В и токе нагрузки 0,5А использовалась для питания нитей накала ламп.

Нетрудно подсчитать, что мощность данного термогенератора не превышала 5 Ватт, но для приемника ее вполне хватало, что позволяло скрашивать долгие зимние вечера. Сейчас, конечно, это кажется просто смешным, но в те далекие времена такое устройство было, несомненно, чудом техники.

В 1834 году француз Жан Шарль Атаназ Пельтье открыл эффект, противоположный эффекту Зеебика. Смысл открытия в том, что при прохождении тока через спай из разнородных материалов (металлов, сплавов, полупроводников) выделяется или поглощается тепло, что зависит от направления тока и типов материалов. Об этом подробно рассказано здесь: Эффект Пельтье: магическое действие электрического тока

Термоэлектрический генератор(ТЭГ) на модулях Пельтье

Приветствую всех читателей. В предыдущей теме:Автономная солнечная система в Подмосковье я упомянул про свой ТЭГ, который помогает при отсутствии солнца. В комментариях люди просили на этом остановиться подробнее. Вот, вспомнил, что да как. И отвечаю. Сперва идут мои материалы с Форумхауса многолетней давности. Не все, а для понимания.

Итак, год назад, перед ноябрьским отключением электричества, я сваял примитивный термоэлектрический агрегат из одного модуля Пельтье из Вольтмастера, самый дешёвый на 127 ватт холода. Особенности таких модулей – эффективность в генерации 2-3%, максимальная температура нагрева – 150 градусов Цельсия. Из разнообразных обрезков(см. фото)

алюминия склеил/скрутил вокруг модуля два радиатора – один(нижний) на печку для уменьшения температуры, поступающей к модулю, второй – сверху для быстрейшего охлаждения холодной стороны модуля. Оговорюсь, что в охлаждении не силён совсем, посему лепил алюминь, как попало.
Весь агрегат ставился на печку( печь-шведка), точнее на её чугунную плиту, перед растопкой(температура чугунины максимум-до 250 градусов). Эффективная температура на плите держится около 3 часов, средняя выработка энергии в эти часы – 2-2.5 ватт/час. За одну топку получается около 6 ватт энергии кошкины слёзы. Печь топилась каждый день, поэтому в месяц выходило что то около 200 ватт. К выводам агрегата крокодилами подключался простой стабилизатор( из набора e-kits) и потом заряжались пальчиковые батарейки.
В таком виде, в силу маломощности, перспектив я не увидел

Были приобретены модули Пельтье американские от Thermal Enterprises ( вот такие: Model CP1-12730
62mm x 62mm x 3.8mm
Maxiumu power consumption 545 Watts
Operates from 0-16 volts DC and 0-32 amps
Operates from -60 deg C to +180 deg C
Each device is fully inspected and tested
Fitted with 6-inch insulated leads
Perimeter sealed for moisture protection)
Блок из 4 шт этих Гигантиков, соединённых последовательно. Общая тепловая мощность 2180Вт. Радиатор снизу и сверху алюминий+ вентилятор большой.
Подключены были первый год к большому контроллеру (на фото), во второй год – к малому (на фото 30А), все подключения шли через ваттметры (на фото), люблю я их, удобно. Вот мощность с них и снимал – правый нижний угол – мощность на данный момент, левый нижний общая выработка.
0ватт – когда печь холодная, потом постепенное увеличение до прим 30ватт (максимум, что наблюдал, без записи это 37ватт), потом остывание и опять 0 ватт.

Все что выше – это цитаты с Форумхауса 2011-2014 годов.
Теперь о том, что есть сейчас. И о опыте.
Маленький и маломощный ТЭГ на одном элементе Пельтье сгорел на второй год. Не предназначены они все таки для печки. А вот большой блок из мерканцев вполне живой

Хотя года два я его и не доставал. Расчехлил его только в декабре 19-го. Солнца было мало и в качестве малой поддержки покатил.
Итак конструкция: четыре элемента, последовательно соединённых, между двумя ал.радиаторами. Нижний радиатор для того, чтобы немного снизить температуру чугунины, а верхний, чтобы рассеять побыстрей максимум. Сверху ручка. Снял-поставил обратно. Провода на автомат

А с него, через DC-DC преобразователь, на аккумуляторы.
В первые года крепилась еще стойка с вентилятором для обдува радиатора, но потом выкинул ее. Не нужна. Проще передвинуть по чугунине печки куда нибудь на край. Там где похолодней.
Этой зимой топлюсь осиной и липой в основном, а от них жара мало. И чугунина особо и не разогревается. Почти нужные 180 градусов и есть.
Теперь по выработке. Жить на такой выработке невозможно. Только в качестве хобби или для малой подзарядки аккумуляторов.
Реальный КПД на производство энергии с них, при дельте в 60градусов – 2,4%. То есть от 2 с лишним штатных киловатт остается 52 ватт в час.
У меня при средней топке в 2.5-3 часа, идет выработка энергии до 5 часов(вместе с остыванием). И суточная выработка от 140 до 190 ватт. В месяц около 5квт.
Последние года я забросил эту игрушку, потому как и ветряк и солнечные батареи даже зимой дают на порядок больше, но в этом году как-то звезды неудачно сошлись. И контроллер ветряка полетел. Пришлось две недели новый ждать. И солнца до нового года почти не было. Поэтому и вытащил с антресоли этот агрегат.
Но на 21 января он опять закинут на антресоль.

Читать еще:  Площадь обогрева одной секции алюминиевого радиатора

PS стоили 8 лет назад такие штатовские элементы на ебэе 25$. Сейчас таких не видел, только гонконгские.

PPS есть у меня почти со школьных лет приятель Витя. Человек очень сложной судьбы. Сейчас он вроде как бомж. И живет в основном рядом или под или над тепломагистралями. Вот ему я подарил пять лет назад такую установку. Бочины трубы больше 100 градусов, и 24 часа в сутки. Теперь Он с нотебуком не расстается. И лампочка светит постоянно.

Дубликаты не найдены

приятель витя пикабушник по-любому..))

ахаха модер скорее)

Все это полная хуйня, уж извини афтар. В свое время рассчитывал, но учитывая КПД пельтьешек на генерацию даже на стадии расчета получается полная хуйня.

У меня при средней топке в 2.5-3 часа, идет выработка энергии до 5 часов(вместе с остыванием). И суточная выработка от 140 до 190 ватт. В месяц около 5квт.

Ну во первых не ватт – а ватт/ч. 5 квт/ч стоят для сельской местности рубля 3 за штуку – и того за ГОД – 12*5*3 = 225р – на такую сумму можно нагенерить за целый год, это же почти 4$. Круто, учитывая что один элемент стоит 25$ – можно за 6 лет отбить, если не сгорит.

Во вторых – он скорее всего сгорит, так как надо во первых его не перегреть, а во вторых стремится максимально нагреть – как контролить нагрев, нууу я ваще хз. А насколько помню – паяны они низкотемпеатурным припоем. Нагревать нужно по максимуму – нужна дельта как можно больше с холодной стороной, которую нужно снабжать гигааантским радиатором если в него реально запулить 2квт ))) С радиаторм и некоторой системой контроля нагрева вся эта шарабайка не отобъется и за 50 лет.

ПыСы: у мну была идея для походного генератора от костра, при чем была мысля делать что-то типа котла с кипящей водой, что не давало бы элементам перегреться.

Вот что за привычка, с первых слов матюгаться, как малолетка. Зачем оно здесь?

Во-первых если быть точным, то никаких ватт/ч или квт/ч тем более не существует. Вы ошиблись. Если писать точно, то только ватт*ч и квт*ч. На профильном ресурсе так бы и написал, но Пикабу ресурс в основном развлекательный и упрощённый. Поэтому, чтобы не заморачивать читателям голову и написал, как было.

Во-вторых, если вы читали заметку, то должны были заметить, что вопрос окупаемости и подключения к центральным сетям не стоит, так как центрального электричества нет совсем. Дом стоит в полной автономии от МОЭСК.

В-третьих, не сгорел за восемь лет. Это уже не теория.

В-четвёртых, дельта по максимуму, как раз вредна. Делал я к нему водяное охлаждение, и обдув, и много чего ещё, восемь лет назад, но всё смысла нет. Идеальная дельта, как я написал в заметке 60 градусов. Будет больше – выработка резко снижается.

В-пятых, это и не делалось, как выше было сказано, с оглядкой на окупаемость.

Похоже у автора холодная сторона не совсем холодная. А если холодную сторону до уличной остудить, пельте не полетит? Ну типа +50 – (-20) = 70градусов к примеру

Не полетит – у него паспортный КПД не выше 20% (могу пиздеть, пишу по памяти).

Но паспортный это в идеальных условиях, что вряд ли получится сделать без сложных заморочек. Теперь на пальцах – афтар пишет про модель 540вт – вычитаем 20% КПД которое пойдет на эл-во, остается 430вт которые нужно рассеять с холодной стороны, причем рассеять быстро. Если использовать пассивный конвекционый радиатор (чтобы энергию на вентилятор не тратить), то (опять же если не путаю) рекомендуется МИНИМУМ 10-15см2 площади ребер на 1вт для охлада. 430*10=4300см2=0.43м2 те минимальный радиатор нужен с площадью поверхности под полметра квадратного минимум, а лучше метр. Если кулер будет пассивный – то это нехилая такая вещь, раз в пять больше самого большого компутерного.

ПыСы: как холодную сторону охлаждать на улице если печь в доме – я хз, не двух метровую же тепловую трубу делать.

в далеком будущем когда сделают ткань с таким эффектом то одевшись в одежду из неё можно будет собирать с тела человека энергию, охлаждать в жару и обогревать в холод

вот есть аэрогель материал с очень малой теплопроводимостью, вот бы его внутрь Пелтешки чтоб он не давал одной стороне так сильно нагреваться от другой

а сейчас это баловство не больше

ГыГы. Как он не даст ей сильно нагреваться, он вообще потом тепла перекроет и все.

Читать невозможно! Автор, купи букварь!

Нет, это не Криотермовские модули. Для каждого модуля паспорт с датой и место производства. Мои то ли Калифорния, то ли Коннектикут ( CA or CO). Во всяком случае в 2011 было так.

что мешает купить еще пару модулей или всю печь ими облепить? если она постоянно топится.

Ага, и трястись как бы не сунуть лишнее полено.

Во, блин! Это с печи можно ещё и электричество вырабаттывать? Круто!

А я думал элементы Петлье только в системах охлаждения используются.

У меня же печка до красна раскаляется когда угля засыпаю. Надо тоже собрать такую штуковину!

Может и есть такие, что “до красна” держат, но я про них не слышал. Максимум градусов 200. Потом разваливаются.

Там низко температурный припой, плюс полупроводник – 180С афтар выше пишет, все сходится.

Что за говняный монтаж на последней фотке?

какой есть, извините.

Автономная солнечная система в Подмосковье

Здравствуйте. Буквально вчера поднимал эту тему: Солнышко на новый год и на удивление появилось много вопросов и просьб разъяснить особенности: #comment_157927435. Многое ответил в комментариях. Здесь просто объединяю и дополняю.
Солнечная система состоит из двух независимых блоков. Первый из 15 панелей по 100ватт. Второй из ветряка на 400 ватт и панелей на 280 ватт. Отдельно в доме, в качестве аварийной палочки-выручалочки на темные дни, расположена сборка ТЭГ термогенератор на элементах Пельтье. Весь декабрь очень выручает. Про ветряк я на пикабу уже писал год назад: Про ветряк в развитие сюжета.
Управляются блоки также порознь двумя MPPT контроллерами. Один тайваньский MPP Solar на 60А, другой американский OutBack 80A: https://shop.solarhome.ru/outback-flexmax-80-kontroller-zary. . Инверторов на 220 тоже два. От немецкой Солартроникс на 1 и 2 квт. Проводок параллельных тоже две: на 12/24 и на 220 вольт. Вот такой я извращенец.
Система собиралась с 2010 года по 2015-й. Последние 4.5 года ничего не менялось.
Аккумуляторы Leoch 12/100 8 штук свинец. Работают кстати уже с 2013 года, не нарадуюсь. Аккумуляторы Deka 12/100 4 штуки тоже свинец. Похуже.
Лампы освещения везде светодиодные на 12 вольт, чаще самопайки-самоделки, реже покупные.
Телевизор и ноутбуки с зарядками подключены в низковольтовую сеть через прикуриватели.
На инверторной сети 220 вольт живет только холодильник А+ и насосы колодезные и в доме.
За 10 лет автономной жизни поменял много разных элементов системы. Могу многое сказать про аккумуляторы Delta- г.вно, заливка Пентэласт- г.вно, китайские аналоги немецких контроллеров- г.вно. Литиевые батареи неразумно. Много было выкинуто денег псу под хвост, но это в прошлом.
Цена всех компонентов в современных условиях примерно 250-300 тысяч плюс работа.
В условиях Подмосковья такая конфигурация даёт избыток энергии с февраля по октябрь включительно. Для любых нужд. Проблемы возникают с ноября по январь. Самые проблемы с 20 ноября по 20 января. Это усредненно за десять лет.
Летом же ветряк чаще стоит отключенным, также изредка включаю панели. Электричества больше, чем я могу съесть.
Мои потребности в электричестве зимой ужимаются до 60 квтч в месяц. Летом трачу 250-300 квтч. Если вести активно стройку, то до 1000 квтч в месяц. Система это позволяет. Свет, ноутбук, насосы, вентиляция, телевизор, зарядки, холодильник работают штатно всегда.

PS Если вы привыкли к электропечке/духовке, электрочайнику, микроволновке, утюгу, мощному холодильнику. Т.е. к любому мощному потребителю более 1.5 квт, то эта система не потянет ваши потребности. Только летом. Если же вы сможете без этого обходиться, то система может работать круглый год.

PPS Сделал такую систему не потому, что выпендрежник или денег некуда девать, а потому, что СНТ отключает свет на полгода, а МОЭСК не вмешивается. Судиться не прельщает. Тянуть собственную линию за 1.5 км и ставить свой трансформатор намного дороже. Слушать тарахтящий генератор на природе не хочется. Поэтому и получилось, что получилось.

PPPS Вроде приняли закон о микрогенерации и отдаче в сеть. Весной поинтересуюсь, посчитаю и может быть займусь этим.

Что такое термоэлектрический генератор?

Согласно мировой статистике, от общего числа выработанной электроэнергии, на ТЭС приходится более 60%. Как известно, для работы тепловых электростанций необходимо органическое топливо, запасы которого не бесконечны. Помимо того, положенный в основу техпроцесс не является экологически чистым. Но низкая стоимость оргтоплива и высокий КПД ТЭС, позволяет получать «дешевое» электричество, что оправдывает применение данной технологии. Выход из сложившейся ситуации – альтернативные источники энергии, к таковым относятся термоэлектрические генераторы (далее ТЭГ), о них и пойдет речь в этой статье.

Что такое термоэлектрический генератор?

Так принято называть устройство, позволяющее преобразовать тепловую энергию в электрическую. Следует уточнить, что термин «Тепловая» не совсем точен, поскольку тепло, это способ передачи, а не отдельный вид энергии. Под данным определением подразумевается общая кинетическая энергия молекул, атомов и других структурных элементов, из которых состоит вещество.

Несмотря на то, что на ТЭС сжигается топливо для получения электричества, ее нельзя отнести к ТЭГ. На таких станциях тепловая энергия вначале преобразуется в кинетическую, а она уже в электрическую. То есть, топливо сжигается для получения из воды пара, который вращает турбину электрического генератора.

Схема работы ТЭС

Исходя из выше изложенного, следует уточнить, что ТЕГ должен генерировать электроэнергию без промежуточных преобразований.

Принцип работы

В основе ТЭГ лежит термоэлектрическое явление, описанное в начале 20-х годов XIX века немецким ученым-физиком Томасом Иоганном Зеебеком. Он обнаружил появление ЭДС в цепи замкнутого типа, состоящей из проводника и сурьмы, при условии создания разности температур в местах, где эти материалы контактируют. Изображение устройства, при помощи которого был зафиксирован данный эффект, представлено ниже.

Обозначения:

  • 1 – медный проводник.
  • 2 – проводник из сурьмы.
  • 3 – стрелка компаса.
  • А и В – места контакта двух проводников.
Читать еще:  Тепловой насос для загородного дома

При нагревании одного из контактов стрелка отклонялась, что свидетельствовало о наличии магнитного поля, вызванного ЭДС. При нагреве другого контакта, направление ЭДС менялось на противоположное. Соответственно, при разрыве цепи, можно зафиксировать разность потенциалов на ее концах.

Через 12 лет, после публикации Зеебеком результатов своих опытов, французским физиком Жаном Пельтье был обнаружен обратный эффект. Если через цепь термопары пропускать ток, то в местах контакта этих веществ возникает разность температур. Мы не будем приводить описание опыта Пельтье, а также данные по современным одноименным элементам, эту информацию можно найти на нашем сайте.

По сути, оба эти эффекта обратные стороны одного термоэлектрического явления, позволяющего напрямую получать электричество из тепловой энергии. Но, до открытия полупроводников, термоэлектрический эффект не находил практического применения, ввиду неприемлемо низкого КПД. Поднять его до 5% удалось только в середине пошлого века. К сожалению, даже у современных полупроводниковых элементов, этот показатель остается на уровне 8%-12%, что не позволяет рассматривать генераторы данного типа в качестве серьезных конкурентов ТЭС.

Современный элемент Пельтье с указанием размеров

Перспективы

В настоящее время продолжаются опыты по подбору оптимальных термопар, что позволит увеличить КПД. Проблема заключается в том, что под данные исследования затруднительно подвести теоретическую базу, поэтому приходится полагаться только на результаты экспериментов. Учитывая, что на эффект влияет процентное соотношение и состав сплавов материала для термопар, говорить о ближайших перспективах неблагодарное занятие.

Велика вероятность, что в ближайшее время для повышения добротности термоэлементов, разработчики перейдут на другой уровень изготовления сплава для термопар, с использованием нано-технологий, ям квантования и т.д.

Вполне возможно, что будет разработан совершенно иной принцип с использованием нетрадиционных материалов. В качестве примера можно привести эксперименты, проводимые в Калифорнийском университете, где для замены термопары использовалась искусственная синтезированная молекула, которая соединяла два золотых микро проводника.

Молекула вместо термопары

Первые опыты показали возможность реализации идеи, насколько она перспективна, покажет время.

Сфера применения и виды термоэлектрических генераторов

В виду низкого КПД для ТЭГ остается два варианта применения:

  1. В местах, где недоступны другие источники электроэнергии.
  2. В процессах, где имеется избыток тепла.

Приведем несколько примеров таких устройств.

Энергопечи

Данные, устройства, совмещающие в себе следующие функции:

  • Варочной поверхности.
  • Обогревателя.
  • Источника электроэнергии.

Это прекрасный образец, объединяющий все оба варианта применения.

Индигирка – три в одном

У представленной на рисунке энергопечи следующие параметры:

  • Вес – чуть больше 50 килограмм (без учета топлива).
  • Размеры: 65х43х54 см (с разобранным дымоходом).
  • Оптимальная загрузка оргтоплива – 30 литров. Допускается использование лиственной древесины, торфа, бурового (не каменного!) угля.
  • Средняя тепловая мощность устройства около 4,5 кВт.
  • Мощность электронагрузки от 45-50 Вт.
  • Стабилизированное постоянное напряжение на выходе – 12 В.

Как видите, эти параметры вполне приемлемы для условий, где нет электричества, отопления и газа. Что касается небольшой электрической мощности, то ее вполне достаточно для зарядки мобильных устройств или питания других гаджетов, через адаптер от автомобильного прикуривателя.

Радиоизотопные ТЭГ

В качестве источника тепла для ТЭГ может выступать тепловая энергия, выделяющаяся в процессе распада нестабильных элементов. Такие источники называют радиоизотопными. Основное их преимущество заключается в том, что не требуется постоянная загрузка топлива. Недостаток – необходимость установки защиты от ионизирующего излучения, невозможность перезаправки топлива и необходимость утилизации.

Срок эксплуатации таких источников напрямую зависит от периода полураспада вещества, используемого в качестве топлива. К последнему предъявляется следующий ряд требований:

  • Высокий коэффициент объемной активности, то есть небольшое количество вещества должно обеспечивать нужный уровень выделения энергии.
  • Поддержка необходимого уровня мощности в течение длительного времени. На этот параметр отвечает, как было отмечено выше, влияет период полураспада, например у стронция-90 он 29 лет, следовательно, источник через это время потеряет половину своей мощности.
  • Ионизирующее излучение должно быть удобным для утилизации, то есть в нем должны преобладать α-частицы.
  • Необходимый уровень безопасности. То есть ионизирующее излучение не должно нанести вред экологии (в случае эксплуатации на земле) и питающемуся от такого источника оборудованию.

Таким критериям отвечают изотопы кюрия-244, плутония-238 и упоминавшийся выше стронций-90.

Сфера применения РИТЕГ

Несмотря на серьезные требования к таким источникам, сфера их применения довольно разнообразна, они используются как в космосе, так и на земле. Ниже на фото, изображен РИТЕГ, работавший на космическом аппарате Кассини. В качестве топлива использовался изотоп плутония-238. Период полураспада этого элемента чуть больше 87 лет. Под конец 20-ти летней мисси источник вырабатывал 650 Вт электроэнергии.

Радиоизотопное «сердце» Кассини

Кассини была приведена в качестве примера, а на счет массовости можно констатировать, что, практически, все КА для электропитания оборудования используют РИТЕГ. К сожалению, характеристики радиоизотопных источников энергии космических аппаратов, как правило, не публикуются.

На земле ситуация приблизительно такая же. Технология РИТЕГ как бы известна, но ее детали относятся к закрытой информации. Достоверно известно, что такие установки применяются в качестве источника питания навигационного оборудования в местности, где по техническим причинам невозможно получать электроэнергию другим способом. То есть, речь идет о труднодоступных регионах.

К сожалению, такие источники не самая подходящая альтернатива ТЭС с экологической точки зрения.

РИТЕГ поднятый с 14-митровой глубины возле Сахалина

Как сделать термоэлектрический генератор своими руками?

В завершении расскажем, как сделать ТЕГ, которым можно пользоваться в турпоходе, на охоте или рыбалке. Естественно, мощность таких устройств будет уступать радиоизотопным генераторам энергии, но ввиду труднодоступности плутония, и его неприятным свойством наносить вред человеческому организму придется довольствоваться малым.

Нам понадобится термоэлектрический элемент, например, ТЕС1 12710. Желательно использовать несколько элементов, подключенных параллельно, для увеличения мощности. К сожалению, тут есть очень серьезный нюанс, потребуется подобрать элементы со сходными параметрами, что у китайской продукции практически не реально, а использовать брендовую дорого, проще купить готовый генератор. Если использовать один модуль Пельте, то его мощности едва хватит для зарядки телефона или другого гаджета. Нам также понадобится металлический корпус, например, отслужившего блока питания ПК и радиатор от процессора.

Основные моменты сборки:

Наносим на корпус термопасту в месте, где будет крепиться термоэлектрический элемент, прислоняем его и фиксируем радиатором. В результате у нас получается конструкция, как на нижнем рисунке.

Туристический ТЭГ

В качестве топлива лучше всего использовать «сухой спирт».

Теперь необходимо подключить к нашему источнику стабилизатор напряжения (схему можно найти на нашем сайте или в других тематических источниках).

Конструкция готова, можно приступать к проверке.

Термоэлектрический генератор своими руками: схемы, проекты, принцип работы и сборка самодельного устройства (155 фото и видео)

Большинство начинающих электриков интересуется о возможности создания не затратного и автономного источника электроэнергии. Зачастую, например, выехав на пикник, рыбалку либо просто отдохнуть на свежем воздухе, критически не хватает электричества для зарядки какого-либо прибора или освещения в темное время суток.

В таких случаях может помочь самостоятельно сделанный термоэлектрический генератор, для дома такой прибор не подойдет, если только в крайних случаях.

При помощи его можно вырабатывать электрического напряжение до пяти вольт, этого будет достаточно для зарядки гаджетов и подключения лампочки.

Для визуального ознакомления с ТЭГ нужно лишь посмотреть в любых источниках фото термоэлектрического генератора.

Краткое содержимое статьи:

Что такое ТЭГ

Данное устройство, дает возможность выработать электроэнергию из энергии тепла.

Нужно пояснить, что выражение «Тепловая энергия» не совсем правильное, так как тепло, это метод отдачи, не являющийся отдельным типом энергии. Этим определением обозначают общую кинетику структурных элементов:

  • молекул;
  • атомов;
  • иных частиц, которые входят в состав вещества.

Отличие ТЭГ от ТЭС

На ТЭС применяют топливо для выделения из жидкости пара, вращающий турбину электрогенератора.

С помощью теплоэлектрического генератора электроэнергия генерируется без посреднических преобразований.

Принцип работы

В девятнадцатом веке одним ученым обнаружилось возникновение электродвижущей силы в замкнутой цепи, при изменениях температуры в среде контактировании сурьмы с проводником.

Нагревая один из контактов, возникает магнитное поле, что вызывает ЭДС. При нагревании второго контакта, поток ЭДС противоположно изменяется.

Разорвав цепь, фиксируется противоположность потенциалов на ее краях. Это и является основным принципом работы термоэлектрических генераторов.

Спустя двенадцать 12 лет другой физик выявил противоположный эффект. Пропустив ток по цепи термопары, в контактах создается перепады температур.

В принципе эти оба эффекта разные стороны одного и того же явления, дающего возможность непосредственно получить электричество из тепла.

Перспективы

В данное время продолжают ставить опыты, подбирая оптимальные термопары, позволяющие повысить коэффициент полезного действия.

Большая вероятность того, что скоро разработки усовершенствования доброкачественности термических элементов, обретут высший статус производства материала для повышения взаимодействия термопар, с применением высоких технологий:

  • нанотехнологий;
  • ям квантования и т.п.

Вполне возможен вариант изобретения совсем другого принципа, с применением нестандартных материалов.

Были попытки соединения микроскопических проводников из золота искусственно синтезированной молекулой. Этот опыт в дальнейшем вполне может добиться успеха.

Сфера применения и виды

Учитывая низкий коэффициент полезного действия для теплоэлектрического генератора существуют два обстоятельства его использования:

  • там, где отсутствуют иные источники электрической энергии;
  • в местах, обладающими избытком тепла.

Как сделать собственноручно

Далее вкратце повествуем, как сделать генератор своими руками, который можно использовать в природных условиях или обесточенных местах.

Конечно, мощность этих приборов не сравнится с радиоизотопным экземпляром, но из-за трудной доступности плутония и его вредным качествам для человеческого организма, приходится радоваться и этому.

Потребуется элемент термоэлектричества. Лучше их использовать не в единственном экземпляре, подключив параллельно, это увеличит мощность.

Однако есть большая проблема, необходимо подбирать элементы с похожими параметрами, что достаточно затруднительно либо дорого обходится, легче приобрести готовый прибор.

Используя один элемент, мощности может не хватить даже зарядить самый простой гаджет.

Еще нужен будет корпус из металла, к примеру, бывшего в употреблении и уже ненужного блока питания от персонального компьютера и элемент охлаждения процессора.

Главные нюансы сборки

Изначально нужно нанести на основание термопасту там, где предназначена фиксация основного элемента, прислонить его и прижать охлаждающей деталью. В итоге получается конструктивное изделие.

Сухой спирт, пожалуй, станет лучшим топливом для этого приспособления. Далее нужно подсоединить к сделанному прибору устройство стабилизирующие напряжение.

Схему возможно посмотреть на сайтах в интернете либо в иных источниках предлагающих эту тему.

Изделие готово, теперь осталось только произвести испытание.

Заключение

В заключении можно сказать, что изготовление данного устройства лучше доверить специалистам либо приобрести его. Попытка создать его самостоятельно может привести к неудаче.

Фото термоэлектрического генератора своими руками

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector