自製半導體製冷冰箱全過程(圖文)

2021-12-30 一休老師家電網

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製作啟迪與原理:

 

 製作冰箱的起始想法來源於以為好心的「張哥」,認識也有3年多了吧,雖然聊天的機會很少,但是我們都從對方學到了許多東西。一直沒有時間的劉哥,去年年底放棄了製作「車載冰箱」的計劃。今年年初,鑑於夏季的強烈熱潮,我決定製作一個冰箱。

    最開始沒有想到用半導體製冷片(限於本人見識),因為覺得功率並不是很理想,而且,效率達不到55%。鑑於最小的壓縮制冷機的體積和噪音,轉向於半導體製冷片。半導體製冷片,基於帕爾貼效應,將半導體製成的熱泵,將冷端的熱轉移到熱端,並用散熱片或者換熱扇將多餘熱量散去。下邊是工作原理圖: 


                製作過程:

     原理基本就是這樣子的,下邊我講一下製作過程:
     首先肯定是設計思路與方案了。腦海裡形成很多方案。

     例如:採用多級製冷還是多片並聯?風冷還是水冷?水冷的話,用水箱/流水/換熱扇?內膽材質?內膽厚度?等等等等,這是個很複雜的過程,尤其是在定做內膽的時候,需要精細到0.1mm的精確計算,這樣箱內膽才會很好的閉合,達到很好的導熱絕熱效果。

     採購:保溫箱體材質選擇:聚苯乙烯泡沫。

           箱體內膽:1系列3mm純鋁箱體。

           製冷片:72W或者108W(TEC1-12706 / TEC1-12709)  價格商家不同,價格13-60元不等。

           換熱系統:風冷 / 水冷。

           溫度指示:電子溫度計。

           內反射膜:鋁箔膠帶。

           蒙皮:防水貼紙。

           電源:12V開關電源,電源的功率很重要,因為半導體製冷片耗電量巨大,一般200W以下的電源很難滿足,個人建議收購一個二手計算機電源。

         

     最初方案是用風冷,僅處於試驗時期,因為強制風冷效果很顯著。半導體製冷片又稱「溫差片」,散熱越好,製冷越好,跟功率沒有太大關係,反而功率大了,難以散熱,製冷效果反而變差。風冷優點是:換熱快,結構簡單,低碳;缺點也比較顯著:製冷停止後,生熱效率也比較高,因為相當於箱內外間接聯通。

     水冷雖然比較費電,製作相當的複雜精細,耗費RMB也比較高,但是能達到很好的保溫效果。

 

     我拍照的地方不是很多,但是大家應該能比較看清楚。下邊是初版的製作過程:

 

1.這個是初版成品的使用圖,水盆有點礙眼。。。因為沒有水箱。。。

     

2.用大閘蟹的聚苯乙烯泡沫箱為內部保溫層,鋁板為內膽,轉眼,固定兩片並聯疊放的TEC1-12706製冷片作為二級製冷(大家千萬不要這麼做,這個有敗筆之處,由於計算不當,兩片疊加的製冷片內片功率應該小於外片的45%,否則會燒毀!切記!),最外邊固定純銅水冷頭,接好水管。

  

注意:因為製冷片工作溫度不能超過65度,否則有燒毀的危險,這裡,我接了一個55度常閉溫控開關,貼到水冷頭上,接到開關電源開關上。可以保護電路。所有導熱面,需要用導熱矽脂填塗(不要用矽膠,經驗之談,因為以後換零件很費事。。。)

3.將鋁板外漏部分用泡沫板貼上,所用保溫材料縫隙用 聚氨酯 發泡膠填充,並用透明膠帶固定。

4.內層保溫箱的外層,全部用鋁箔膠帶覆蓋,以達到能減少熱輻射的目的。


5.這部分照片也有點偷工減料了。最外層厚度不夠,需要5-7cm泡沫才能保溫比較好,我用的材料不是很好,有條件的可以買聚苯乙烯泡沫,很便宜。

6.全覆蓋後,貼上防水貼紙,旨在 外觀,保護,隔熱,防水。順便,把溫度計裝上,探頭貼在鋁膽內壁上(需要事先鑽眼)

7.頂蓋的材料不夠了,用硬質泡沫代替,用 聚氨酯 發泡膠粘接

8.凝固後,去除多餘部分,貼紙,大體外觀已經出來了

9.連結並固定水泵浦,管子用矽膠管,貴,但是非常好用

10.大功告成,暫時沒有換熱扇,用水箱吧(耗時斷斷續續的3天,11年2月24號完成)

 

 下邊是3月3號完成的改進,前面說到,製冷片不能簡單疊加,所以後來改了方案,而且水箱改成了換熱扇。下邊沒有說明,相信聰明的各位看圖就明白了(製冷片採用12709,大功率)

總結:
提醒大家:注意線路散熱!散熱才是製冷的關鍵,同時也是安全的必要條件!

 

下邊我說幾個整體製作過程需要主要的問題,如果製作過程不加以考慮的話,很有可能導致失敗:

1.製冷片在沒有精確計算的條件下,不要疊放!

2.製冷片不是功率越大越好,散熱才是王道!

3.開關電源選擇要注意功率!

4.線路電線導電能力要強,要不200W/12V=16A,普通電線滿足不了。

5.儘量不要用插頭,要用小夾子,拆卸簡單,不容易發熱。

 

 

製作過程貌似就這麼簡單,但是我製作的時候,由於網絡沒有比較全面的介紹,在試驗階段,燒壞2塊製冷片,剩餘了一塊60多元的銅水冷頭,一個風冷散熱器等等。。。關鍵是拆裝過程太麻煩,基本每次改裝都需要一整晚。

 

總耗資:400元之內(有剩餘材料),因為搭進去的感情和精力比較多,不低價轉讓。

教程有點裹腳布了,但是希望能給大家一些經驗。

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