crazy Kühlbox...12 Volt Verwertung der ungewöhnlichen Art

[Bernd]

Hallo Leute
Ich verfolge parallel ja meist mehrere Projekte.
Derzeit interessiere ich mich auch für die Optimierung von "Peltier Kühlanwendungen".
Mittlerweile bin ich stolzer Besitzer zweier handelsüblicher Kühlboxen die ich zunächst
"pimpen" wollte.
Später ging mir dann auf das das nur über eine gescheite Isolierung geht.
So wurde das Projekt "Selbstbau einer super isolierten Peltier Kühlbox für das Wohnzimmer"
ins Leben gerufen.

Derzeit ist diese Box im Rohbau fertig.
Ein erster Probelauf ergab im Inneren ( ca. 22 L Nettovolumen) über Nacht eine Abkühlung
auf 5,3 Grad, allerdings fehlte dabei oben noch der obere Styropordeckel der für den Test durch Handtücher
ersetzt wurde.

In der letzten Nacht dann mit Styropordeckel, aber nur mit einem Peltierelement, dafür einem etwas stärkeren
als die zwei letztendlich vorgesehenen.
Heute morgen ergaben sich in der Box im Inneren unten ca. 1,3 Grad und weiter oben sogar nur 0,4 Grad.
Die Box war dabei leer. Diese Nacht folgt ein Test mit 4 Stück Colaflaschen 1 Liter.
Derzeit ca. 6,5 Grad



Oben ein grosser Alukühlkörper mit 4cm Höhe. Ich habe ihn auf das Innenmaß von 25 x 25cm zurecht
geflext. Darauf sitzt eine Kupferschiene mit 6 x 1cm, darauf dann Kupferquader von 4 x 4 x 5cm.
Die Kupferblöcke sind für die gute Wärmeleitung nötig, da ich ja 5cm Isolierung überbrücken muss.
Die Kühlkörper- Kupferwärmeleitblöcke Kombination wiegt ca. 4 Kg.



Oben drauf dann ein "Scythe Mugen" PC-Cooler, den ich wegen seiner enormen Leistung und seines wirklich
fast lautlosen Betriebs auswählte. Im Endausbau sitzen dann zwei davon oben auf der Box, die sich die Arbeit teilen.
So könnte ich, falls nötig, sicher auch in den Bereich um oder unter 0 Grad vorstossen. Geplant sind aber
normale Kühlschrank Temperaturen von ca. 7 Grad. Da die beiden Peltierelemente dann im Teillastbereich arbeiten,
steigt auch der eher sehr mässige Wirkungsgrad der Peltierelemente etwas an.



Das ist eine Aufnahme vom zweiten Test, bei der die Temp im Inneren unter 1 Grad sank.
Später wird natürlich noch eine Aussenhülle folgen, vermutlich Eisbärenfell...
Zugegeben, man muss schon duchgeknallt sein wenn man so etwas baut, aber vielleicht ist es eine Anregung
in "weniger schlimmer Ausprägung" die 12Volt seines Windrades mit einer gut isolierten Kühlbox zu nutzen.



Grüsse

Bernd

[jb79]

Hehe, nicht schlecht. Die Teile lassen sich dann ja auch mit dem 12V Akku speisen der seine Energie vom Windrad holt.
Man könnte auch einen PWM Regler mit nem FET und nem Poti bauen, mit dem man die Spannung am Peltier und damit die Leistung stufenlos einstellen kann.

[finn]

wenn man ihn erstmal in echt gesehen hat, ist der Kühlschrank echt cool
als ich bei bernd war, waren es bis zu -2,8°C... grade sind es wohl noch weniger...

[Bernd]

Wie tief kann man sinken ??
Derzeitiger (für mich selbst fast unfassbarer) Temperatursinkrekord, sind minus 6,9 Grad.
Das bei einer Raumtemperatur von 22,6 grad.
Das macht eine Differenz von fast 30 Grad.
Gute käufliche Peltierkühlboxen erreichen meist nie mehr als 20 Grad. Viele sogar noch weit weniger.
Sau teure kommen dann auf 25 Grad.....

Allerdings laufen dafür beide Peltiers bei mir derzeit auf " grosse Fahrt voraus " was natürlich alles andere als sinnvoll ist.
Aber auch bei einem Bruchteil der "Vollgasleistung" erreiche ich noch um die 5 - 7 Grad plus und das ist genau die
richtige Temperatur für eine Kühl- und nicht Gefrierbox.

Grüsse

Bernd

[jb79]

Wie hoch die erzielbare Temperaturdifferenz ist hängt von 2 Faktoren ab:
1.) Stromstärke und damit der Leistung die das Element hat.
2.) dem Wärmeverlust bzw. der Kühlleistung, die das Element leisten muß.

Ein Beispiel: 110W Kühlleistung, dieses Element entwickelt die 110W Kühlleistung aber nur bei ca. 225W elektrischer Leistung, zustätzlich muß für eine entsprechende Kühlung der warmen Seite gesorgt werden. Mit Maximalleistung und idealer Isolierung könnte man eine maximale Temperaturdifferenz von ca. 70° zwischen den beiden Seiten erreichen. Je höher der Verlust durch die Isolierung und die zu kühlenden Objekte im Inneren wird, desto geringer die mögliche Temperaturdifferenz. Nach einer unendlichen Zeit wird sich aber das gekühlte Objekt soweit abgekühlt haben, wie die Kühlbox im Leerlauf. Wenn du also das Datenblatt deines Elements hast, dann kannst du anhand der Kurven rausrechnen, wieviel Energie durch deine Isolierung verlorengeht.

Was noch Sinn machen würde ist ein Lüfter innen, der die kalte Luft vom Kühlkörper verteilt (ist auch in den Kühlboxen so), sonst wird nur der Kühlkörper sehr kalt und durch die obere Isolierung geht viel Kälte verloren ohne jemals das Innere gekühlt zu haben.
Du könntest die Isolierung oben auch noch verbessern, indem du noch eine weitere Styroporplatte draufmontierst, dann schaut quasi nur noch der Kühler aus dem Styropor raus und der Wärmeübergang zwischen dem kühlen Innenraum und dem heißen Kühler oben wäre noch geringer.

[finn]

Bernd und ich haben das System heute mal getestet, als erstes haben wir 2 messpunkte hinzugefügt...
Es stellte sich raus, dass von oben nach unten die Temperator von -10 auf -5 grad steigt...
Also haben wir nen 120er Lüfter reingestellt und nach wenigen minuten verteilte sich die kälte gleichmäßig...
Als ich vorhin das letzte mal draufgeguckt habe auf die Thermometer, waren es -8,5... Vorhin hat Bernd mir geschrieben, dass es inzwischen -9,2 sind !
Morgen früh werden es wohl schätzungsweise -12 oder gar noch weniger sein...

Mfg finn ^^

[Bernd]

hmm die Angaben des Herstellers erscheinen mir aber überaus optimistisch.
In allen Realtest die ich bisher finden konnte waren die Wirkungsgrade der Module
weit schlechter als im dem PDF angegeben.

Was auch viel einspart ist die Module im Teillastbereich zu fahren. Das erhöht den Wirkungsgrad
deutlich. Leider ist das aus den Kurven innerhalb des PDF Dokumentes nicht so zu erkennen, aber
in einigen Test die ich im Netz fand ist das gut zu erkennen.

Ferner ist es auch besser zwei Module mit halber Leistung parallel einzusetzten als nur eines mit voller.
Das liegt einfach daran das zwei Module eine grössere Oberfläche haben und daher der Wärmemengen Durchsatz
grösser ist.
Beide gerade genannten Dinge habe ich in meiner Box schon realisiert.

Den Kühler kann ich leider nicht mehr höher setzen ohne den Wärmeleitwiderstand zum Kühlkörper weiter
zu vergrössern. Da sind jetzt schon 5cm Kupfer dazwischen. In der jetzigen Konstellation (ohne höher setzen
des Kühlers) noch mehr Isolierung drauf zu packen würde die wärmsten Teile des Kühler, z.B. die Heatpipes,
in die Isolierung hinein verlagern. Das wollte ich eigentlich nicht. Ich finde es auch schöner wenn die Kühler
so vollständig heraus gucken. Es kommt ja noch ein Pelz drauf.

Wie Finn schon geschrieben hat, haben wir heute den Lüfterversuch gestartet. Ich hatte gehofft das ich ohne
auskommen würde, denn die Bedinungen in der Box sind für elektrische Systeme überaus ungünstig, den dort
ist überall Schwitzwasser zu erwarten.
Meine Befürchtungen das die schnelle Luftumwälzung neben dem positiven Effekt auch eine höhere Wärmeaufnahme
über die Aussenwände nach sich ziehen würde, hat sich als unbegründer heraus gestellt.
Die Temperatur im Inneren ist deutlich gesunken und geht derzeit gegen minus 10 Grad, aktuell minus 9,9 Grad.

Grüsse

Bernd

[jb79]

Temperaturen, schon fast wie in Sibirien.

[finn]

das einzige problem bei diesem testaufbau ist nur, dass man dadürch n großteil der fläche (=>volumen) nicht nutzen kann, aber in der endversion wird das dann ja behoben sein

[jb79]

Das mit dem Kondenswasser hab ich die letzten 2 Jahre auch immer festgestellt, da waren wir mit der Elektrokühlbox in Italien und unten in der Box wars immer schön feucht, auch am Kühlkörper oben in der Box war stets Kondenswasser.
Was meiner Meinung nach verbesserungswürdig wäre ist die schlechte Wärmeverteilung, also z.B. ein Stück Blech in der Mitte rein, damit die Fläche in der Box größer wird und so die Wärmeübertragung evtl. durch Berührung mit der Flasche oder was auch immer dann drinnen ist noch besser funktioniert. Gerade bei vollen Kühlboxen funktioniert dann nämlich die Luftumwälzung kaum mehr und die Teile oben werden gut, unten aber sehr schlecht gekühlt.