1. Forum
  2. Bolig
  3. Grøn energi og sparetips

Kølebox totalt uafhængig af elnettet

Kan I hjælpe mig bl.a. med at vælge et passende Peltier-element til mit gør-det-selv projekt? Der er jo rigtigt mange forskellige at vælge imellem!
Ideen er en solcelledreven køleboks, der helst skal kunne fungere helt uafhængigt af elnettet.

 
Jeg har tænkt mig at disse komponenter skal indgå i projektet:
Solpanel, monokrystallinsk, på 100 - 120 Watt, med dimensioner der passer til mit Velux vindue.
MPPT laderegulator.
12 Volt batteri (AGM eller gelbatteri). Måske er det tilstrækkeligt med et 60 - 100Ah-batteri. (?)
Termostat, f.eks. W1209, med sensoren placeret i bunden af boksen. Foreslået temperaturinterval fra +0,5 grader til  +3 eller +4 grader.
Afbryderkontakt og sikring.
Flamingoboks med 150 mm tykke vægge nøjagtigt udskåret og samlet fuldstændigt tæt. Tykkelsen kan fordobles til 300 mm for et beskedent beløb. Filosofien er: jo bedre isoleret desto mindre energiforbrug for at holde temperaturintervallet. Beregnet volumen i boksen er 108 liter, ud fra de indre dimensioner 30x60x60 cm.
Boksens ydre mål er 60x90x90 cm.
Peltier-modul (har ikke lyst til at jonglere med kompressorgiftgasser) med blæsere på både den varme og den kolde side. På den varme yderside, foruden standard aluminium køleribber, nok også indskudt en 0,7 mm's kobberplade af passende stor størrelse, da kobbers varmeledningsevne er ca. dobbelt så god som aluminiums. Samling med god kølepasta efter foreskrifterne.
 
Det fremgår af litteraturen, at spændingen over Peltier-elementet med fordel kun skal være ca. 70% af den maximale spænding/strømstyrke som elementet kan klare efter specifikationerne, derfor f.eks. ikke 12V over et 12volts element. Eller man kunne sige hvis spændingen er 12V bør Peltier'en være rated til ca 17V.

Jeg fandt på nettet denne formel for boksens "varmetab", reelt varmetilførsel Q:
Q = (boksens ydre areal X temperaturforskellen mellem indre og ydre boksvæg X varmeledningsevnen) /vægtykkelsen.
Boksen ydre areal er beregnet til 3,78 m2 (regnefejl?). Typisk temperaturforskel +22 gr. minus +2 gr. = 20 grader. Et typisk værdi for flamingos varmeledningevne skulle angiveligt (goerdetselv) være ca. 0,041 W/meter/grad
For den ideelle perfekt samlede boks (nok lidt teoretisk) er Q derfor =(3,78 X 20 X 0,041) /0,15 = ca 20,7 Watt.
Foruden varmefluxen Q skal jo også indregnes energiforbruget til termostaten og til Peltier-modulet, inklusive de 2 blæsere!
Jeg gider ikke købe mig fattig i enorme solpaneler og batterier, det må være smartere at fordoble boksens vægtykkelse om nødvendigt. Til skæring af flamingo hentede jeg inspiration hér:
https://www.youtube.com/watch?v=kTcWTa0bVqg
- og det virker!  De flamingoskærere man kan købe er for dyre efter min smag.

Nu glæder jeg mig til at få reaktioner, kommentarer og gode råd, helst da fra gode folk med egne erfaringer og/eller bedre forstand på disse ting end jeg selv, det kunne f.eks være fra ingeniører eller lignende.
I andre, der ikke er ingeniører er dog også velkomne
12 svar
 Følg tråden
Annonce
Annonce
Annonce
Du blander Lambda- og U-værdier sammen.

Varmeledningsevne (lambda) er pr. meter materiale. Du skal bruge U-værdien.  Så en U-værdi på 0,041 passer kun hvis boksen er 1 meter tyk. Hvis den er 15 cm tyk er U=0,27, hvis din L-værdi er rigtig.  
Så kan jeg tilføje at for hver 10W varme du vil flytte med et peltier element skal du tilføre omkring 50W elektrisk energi.  På den varme side skal du altså bortlede 60 watt varme, for 10 watt kulde.

Peltier-elementer har en ekstremt dårlig effektivitet.
En ting er at holde temperaturen. Noget andet er at køle ned.
Du skal bruge 4.2 kJ/kg oC - hvis du så har 100 liter 20 grader varmt vand der skal afkøles til 0 grader så kommer det til at tage tid med en peltier element. (~2kWh køl og 12kWh varme)

Hvis du har 120 W solstrøm - så kan du også drive et alm. køleskab via en 200W inverter.
Hej og TAK for Jeres hurtige reaktioner! Flere kommentarer og beregninger, både fra Jer og andre er stadigt varmt velkomne, thi Kuskefingeren hér er absolut begynder på dette område, f.eks. er forskellen mellem lambda og U-værdi noget jeg lige skal "forske" i.
Formlen for varmeflux Q fik jeg fra:    https://media.digikey.com/pdf/Data%20Sheets/CUI%20Inc%20All%20Brands%20PDFs/peltier%20application%20notes.pdf
Enhederne i formlen ser ud til at passe, dvs. W = (m2 x grader x (W/m x grader)) /m.
Den relativt ringe effektivitet af Peltier-løsningen kender jeg meget vel fra diverse internetsider, men dette forhold behøver ikke nødvendigvis at umuliggøre projektet, i bedste fald kan det være et spørgsmål om at tænke sig godt om, og at få hjælp fra andre. Så vidt jeg ved sælges der en del fix&færdige 12V Peltierkølebokse til bilfolket og til campingfolket, bokse der godt nok er mindre, men som til gengæld ikke har vægtykkelse på hverken 15 eller 30 cm. Så der kan være en vej frem.
Den indledende afkøling kunne være med hjælp af dybfrosne køle-elementer, inden jeg kobler solcelle, batteri og W1219-termostaten til.
Dét der vil gøre projektet realistisk eller ej er snarere om systemet  (inkl. bl.a. ca 100 W solcelle, ca 60-100 Ah AGM-batteri) evner at fastholde det ønskede temperaturinterval på de foreslåede +0,5 gr. til +3 gr. Eventuelle matematikere eller fysikere iblandt os er også velkomne til at regne med.

Annonce
Lamda siger noget om hvor godt et materiale leder varmen (eller isolerer om man vil)
SI-enheden er W/mK, altså watt pr. meter pr. grad.

U-værdien siger noget om hvor godt materiale i en bestemt tykkelse leder varmen (eller isolerer)
SI-enheden er W/m2K, altså watt pr. kvadratmeter pr. grad.

Som du bemærker har U-værdien en ekstra "meter" i enheden. Derfor er værdierne ens for 1 meter tyk isolering.

Når du regner isoleringen af en kasse er du nød til at bruge U-værdier.  Du må ikke bruge W/mK, hvor du skal bruge W/m2K. Så din beregning er forkert.
Du skal regne med indvendige areal ikke udvendigt.
Når du kender kassens varmetransmission, skal du gange med 5 for at få energien der skal tilføres peltier-elementet. Det forudsættes at varmen transporteres væk fra kassen således at der ikke skal regnes med højere omgivelses temperatur.

Da kassen både skal nedkøle og kompensere for åbning af kassen, bør effekten være det dobbelte af det mindste krav. Hvis effekten holdes på det mindste krav, behøves ingen regulering. Det sidste er metoden, der normalt bruges til køletasker. Derfor er køletasker elendige til at køle varer ned. Deres store energiforbrug gør at de aflade en bil akkumulator til kritisk niveau på under 10 timer.

Et peltier-element skal bruge meget mere energi end det flytter, mens en kølekompressor kan flytte meget mere energi, end den får tilført. Derfor bruges peltier-elementer kun der hvor kostprisen har større betydning end forbrugsomkostningerne. ​
OK GodeVen, jeg går stærkt ud fra at du ved mere om emnet end jeg, det ser sådan ud.
Det bliver opadbakke at finde den officielle U-værdi for disse plader købt i et af de kendte lavprisbyggemarkeder, hvor formentlig hverken skoleeleven i skranken eller chefen kan formodes at kende tallet.

Citat fra Goerdetselv:  
Hvordan beregner man u-værdi?
U-værdien beregnes ud fra, hvor meget varme der trænger ud af 1 kvadratmeter ved 1 grads temperaturforskel mellem den udvendige side og indvendige side af bygningsdelen.
Jo lavere u-værdien er, jo bedre isoleret er bygningsdelen - og jo mindre varmetab vil der være.
U værdi måles i watt pr. kvadratmeter pr. varmegrad i kelvin, dvs. W/m2 * K.
Så hvordan finder man u?
Når du skal regne u-værdien ud, skal du først finde isolansen (også kaldet R-værdi), og derefter skal du finde varmeledningsevnen (den såkaldte Lambda-værdi).
Isolans udregnes ud fra materialets tykkelse i meter divideret med materialets lambda-værdi.

Så isolansen R i mit tilfælde må være 0,15/ (ca.) 0,041 = ca. 3,66. Forudsat altså at jeg IKKE fordobler tykkelsen.
Jeg kan forstå at U-værdien er defineret lidt forskelligt alt efter hvor man læser, således (ifølge formel.dk) U = 1/summen af diverse forskellige isolanser, hvilket nok er mest relevant for komplekse konstruktioner.
Eller (ifølge byggecentre.dk) U = lambda/tykkelse, altså revers isolans. Hvis tager det som udgangspunkt vil min U-værdi være 1/3,66 = 0,27, således præcis det tal du også fandt frem til !
Men hvilken formel skal jeg bruge for at regne boksens varmetransmission ud ?  Er det bare Q = indre areal X temperaturforskel X U  ??

Min fascination af Peltier-løsningen er at den er ren elektrisk og forholdsvis simpel.

Har du en opmuntring til mig, eller skal jeg give op og søge en ready-made kompressor at sætte ind i køleboksen?
Køling med små effekter (fx 1 watt) er simpel med peltier. Men de effekter du taler om er køling af den varme side noget af en udfordring. Passiv køling er nok ikke realistisk over 20 watt tilført effekt.
Køb dig nogle stykker og prøv dig lidt frem. De koster ikke ret meget, men brænder utroligt let af, hvis der ikke er styr på kølingen.

Nej, det er svært at sige noget positivt om dit projekt.

NB: Du behøves ikke at bruge fede typer.
Jeg kan forstå at min idé stort set er hældt ned ad brædtet, så der er selvfølgeligt lidt at tænke over.
Det positive er at du gjorde mig klogere om U-værdien, og ved at påpege at det er boksens indre areal jeg skal regne ud fra.
I mellemtiden fik jeg bekræftet (https://www.cedengineering.com/userfiles/M05-003%20-%20Heat%20Loss%20Calculations%20and%20Principles%20-%20US.pdf), at den rigtige formel er Q = areal X temperaturdifferens X U-værdi.
Med en vægtykkelse på (kun) 15 cm bliver det således Q = 1,44 X 20 X 0,27 = 7,8 W.

Jeg hæfter mig ved at du endnu ikke har henvist til egne praktiske erfaringer, men det synes jeg stadig det kunne være spændende at få hen ad vejen,

De mest almindeligt solgte køleribber er af aluminium, men der er også (dyrere) kobberversioner, se bare her:
https://fullbattery.com/products/solid-copper-turbo-fan-heatsink-for-led-peltier.
Det kan næppe være forkert at effektivisere kølingen med yderligere kobberplade, afhængig af hvor meget man vil ofre. 

Dårlig energi-effektivitet omgiver vi os med overalt, tænk bare på stempelmotoren   https://www.fueleconomy.gov/feg/atv.shtml
eller solcellepaneler, der kun kan omsætte maximalt ca 23% af solenergien.
Den beskedne effektivitet af Peltier er således intet særsyn, og er ikke nødvendigvis et NOGO.

Den billigste kompressor jeg har kunnet finde lige idag koster ca 1000 kr., heller ikke prohibitivt.
https://www.ebay.com/itm/388027062847?chn=ps&norover=1&mkevt=1&mkrid=711-172491-702938-2&mkcid=2&itemid=388027062847&targetid=4580909056880245&device=c&mktype=&googleloc=&poi=&campaignid=486362971&mkgroupid=1236951672548203&rlsatarget=pla-4580909056880245&abcId=10204027&merchantid=3584547&msclkid=a53f7a4f61411caf078f126d86104b2a

Mine fede typer har ikke til formål at fornærme nogen eller fremhæve min tekst som vigtigere end alle andres.
For mig er det lettere at læse, også når jeg vil gennemgå teksten for stave- og andre fejl inden jeg trykker "send".
Der er yderligere 2 indlæg i tråden.
 Følg tråden
Vil du være med? Log ind for at svare.

Relaterede emner

Tilmeld dig og få fordele


Deltag i forummet, stil spørgsmål og svar andre

Favoritmarkér spændende indlæg

Færre reklamer, når du er logget ind
...og meget mere



Tilmeld dig gratis