Ämne: Dags att ge Peltier element ett bättre rykte

[GDS-Jan]

Men, kan man få COP 1,5 i en hyfsat billig vamrvattenberedare utan rörliga delar så skulle det vara en bra produkt.

Det tycker jag också.

Nu sa jag COP 1,5 bara för att så fort man nämner en COP siffra här så verkar ni spika fast den på väggen istället för att se den som en variabel.

[GDS-Jan]

Rent konstruktionsmässigt så är frågan hur stora kylflänsar man behöver ha på elementen fast de ligger i vattenbad?

Jag har förstått att om varma sidan är för varm så kan det leda värme bakåt till kalla sidan.

Elementen är 62mm i kvadrat och att det är för liten yta direkt mot vattnet förstår jag.

Men om jag skulle montera elmenten mellan 2st aluminiumplåtar, säg 120-150mm i diameter, skulle det bli för liten yta mot vattnet?

[xxargs]

Jag förstår inte hur du skall få en fungerande värmepump av detta, till och börja med investeringen! 6kW värmeförflyttning med  på 5 grader och COP ca 4 kräver 70st peltar = 21000kr bara där! 21000kr för 5 ynka ºC!

(Nu hoppas jag att jag inte sticker ut med hakan allt för mycket med felresonemang pga. felräkningar nedan - har försökt dubbelkolla men fel kan det ändå bli...)

Har man bara COP 4 vid 5 grader Tdiff på en Peltier så är det uruselt,  vid så liten temperaturskillnad som 5 grader så borde COP vara minst 20 även på en tänkt kompressoranläggning med 0.5 isentropisk verkningsgrad typ kylkompressor och räknat på  en teoretiskt perfekt kylmaskin så är COP över 55 

Man kan inte bedöma om det är bra eller dålig COP med värdet ensamt om man inte samtidigt nämner vilken temperaturdiff och temperaturer man tänker jobba med. dvs. COP av ca 3 vid 50 graders Tdiff är ganska OK men är inte OK vid 5 graders Tdiff där COP snarare borde vara 20 minst...

 
Med Carnots formel n=(Thög-Tlåg)/Thög  (eller n=1-(Tlåg/Thög) om man så vill) i grader Kelvin och 'n' är den andelen exergi[1] i den totala energiflödet (eller 1/n = teoretisk värme-COP) så kan man se hur mycket exergi som kan utvinnas teoretiskt av temperaturskillnaden (och skall man pumpa värme från kall sida till varm sida så är det motsvarande mängd exergi (läs elenergi eller mekanisk energi) som måste stoppas in för att driva processen baklänges)

Om vi tar 50 grader resp 0 grader och med formeln ovan blir det 50/(50+273) = 0.1548  - dvs. av 1 kWh 50 gradig värme som kyls av mot 0 grader i en perfekt värmemaskin så kan man få ut 154.8 Wattimmar exergi - och förstås - i en perfekt värmepump så måste man stoppa in motsvarande mängd exergi för att driva processen baklänges och man får en teoretisk värme-COP av 1000W/154.8W = 6.46 och med kompressorer med 0.5 i isentropisk verkningsgrad skulle man hamna på en värme-COP av ca 2.9 då man också har förluster i form av överhettning, underkylning, tryckfall i rör, val köldmedel och kondensattemperaturen när den anländer exp-ventilen mm   

I fallet 5 grader Tdiff vid 0 grader C så blir det 5/(5+273) = 0.0180
dvs. andelen exergi är 18 Watt per kiloWatt värme som går från 5 grader till 0 grader C i en perfekt värmemaskin och motsvarande är det 18 Watt som måste stoppas in per kW när man värmerpumpar från 0 grader till +5 grader C med en perfekt VP.  Värme-COP skulle då bli 1000/18 = 55.6 och en kylmaskin med 0.5 isentropisk verkningsgrad i kompressorn ala kylskåpskompressor så skulle man fortfarande ligga med en COP kanske runt 20 (nu skall sägas att bygga en kylmaskin med bara 5 grader i tempdiff mellan kondensor och evaporator och 20 i COP är ganska utmanade att konstruera bara det - skall den ha 10 kW kapacitet så måste kompressorn fortfarande pumpa 8,6 m³  R407C suggas i timmen, låtvara att att den går väldigt lätt med kanske runt 360 Watt då tryckdiffen är bara 0.84 bar mellan kondensor och evaporatorn... utmaningen är just att tillverka en kompressor som pumpar 8.6m³ per timme vid denna lilla tryckskillnad med bara 180W i egna förluster och till det kommer strömnings och tryckfallsförluster i rör och temperaturdifferenser i ytorna mellan ut och insida på evaporator och kondensor etc, etc. ...)

Bygger man med Peltier som förvärmning av lite för kall brine så är det betydligt billigare att göra det med ren eluppvärmning då VP-bidraget från den kalla sidan hos peltieren kommer vara liten i jämförelse med dess egna förluster då dess isentropiska verkningsgrad vid säg 4 i COP vid 5 grader Tdiff kommer bara ge motsvarande 4/55.6 = 0.072 i isentropisk verkningsgrad om det hade varit en kompressor medans en enkel kylskåpskompressor har i alla fall kring 0.5 vid normal körning, låt vara då vid högre temperaturdiff. 

Just den låga isentropiska verkningsgraden pga. egna förluster (koppar och friktionsförluster om det hade varit en kompressor) och att värme leder i hög takt från varma sidan till den kalla sidan i Peltier/termoelementet (vilket i kompressorsammanhang är att betrakta som gasläcka mellan höga och låga trycksidan och snabbt ruinerar COP) gör att ett Peltier och termoelektriska element förmodligen aldrig blir ett vettigt alternativ vid större effektnivåer som husuppvärmning - medans som temperaturkontroll som kan både kyla och värma för en känslig laserdiod eller kristall i någon elektronikpryl så är det en excellent kompakt lösning - och där bryr man inte inte om några COP-faktorer.

---


[1]

Inom termodynamiken så finns begreppet exergi och anergi där energi = exergi + anergi

Exergi och anergi och dess förhållande gentemot varandra anger kvaliten på energi - dvs. dess användbarhet då dom flesta anser att 10 liter 100 gradigt vatten är mer användbart än 1000 liter 1-gradig vatten trots att båda har exakt samma mängd energi räknat i kcal, Joule eller Wh relativ 0 grader C temperatur.

Den renaste versionen av exergi är elenergi (mekanisk snurrande axel med vridmoment hör också dit) och det har gått åt en hel del energi med både exergi och anergi i sig som via värmemotor (=ångturbin) plockat ut en del av bränslets exergi till att bli ren exergi i form av elenergi eller mekanisk energi - sedan är det upp till förbrukaren att hantera denna exergi till så nyttiga saker som möjligt då det i slutändan ändå blir anergi i form av lågtemperaturvärme som ventileras bort till slut. - dvs. det är vettigare att använda exergin till att driva en datormonitor/flat-TV och visa bilder för användaren och sedan bli värme som värmer rummet än att putta den direkt till elelementet för att värma samma rum.
 
Exergi har alltså egenskapen att den konsumeras och omvandla till anergi medans anergi inte kan omvandlas tillbaka till exergi igen hur man än försöker (om man lyckats med detta så har man uppfunnit evighetsmaskinen...) - att hälla i 10 liter kokande vatten i 990 liter 0-gradigt vatten så omvandlar man nästa all exergi som fanns i den kokande vattnet till anergi när det blandats ut med isvattnet och höjer hela vattenmängden med en grad medans energimängden som fanns i det kokande vattnet räknat i kcal, Joule eller Wh är fortfarande kvar i hela vattenmängden - men nu tämligen oanvändbar form.   

[David Rinnan]

trevlig läsning så här på kvällskvisten och än en gång exemplifierar xxargs begreppet hög signal to noise ratio

[hplp]

Det var mycket att läsa det. Jag begrep inte häften, men det är inte ditt fel att jag har svårt för att fatta, du har säkert rätt, påläst som du är.
Tänkte på en tryckskilnad på 0,84bar, behöver man en kompressor till det? Borde väl räcka med en pump, eller?

[GDS-Jan]

Det var inte mycket jag begrep heller.

Men skall man värma huset med platt-tv apparater så krävs det ca 50st.
Och då åker Exergin åt pepparn med alla tvilling abbonemang man får betala för så vanliga elradiatorer måste vara bättre 

Däremot förstår jag att han vill säga att Peltier är alltid COP 1 eller sämre och kompressor är alltid högre COP än 1?

Det går nog inte att kyla några laserkomponenter heller om det inte skulle finns någon kyleffekt utan varma sidan alltid läcker över till kalla sidan.

[Paxmax]

GDS-Jan: "Men skall man värma huset med platt-tv apparater så krävs det ca 50st."

Har man stor plasma räcker det med 10st

COP på peltier blir mindre än 1 när du har större i en sluten tank än vad en peltier kan uppehålla med sagd ström. Hamnar du nedanför grafens slut, dvs du pumpar inte ens 0W från Tcold till Thot, då hamnar då på en EXPORT av värme från tanken till omgivningen där Tcold verkar.
Du använder kanske 55W i pelten men pga peltens inre templäckage så läcker kanske 5W till kalla sidan och 50W hamnar i vattnet = COP under 1.
Visst värms vattnet, men mer ineffektivt än en värmeslinga i tanken.

Du måste pumpa minst 0W för att bibehålla COP 1 annars överstiger det termiska läckaget i pelten mängden värme den pumpar. Sen kanske inte värmen är helt bortkastad i omgivningen, men det är inte del av systemet vi räknar COP på.

[Avstängd]

inte förstår eller inte vill förstå....

Det är inte svårare än att energi är oförstörbar å kan bara omvandlas.....koncentreras eller spädas ut
den försvinner alldrig...
säg att du har 2 rum  som ligger vägg i vägg rum A vill du ha varmt i,å lånar energi från rum B för att värma rum A ...det går ett tag sen tar energin slut i rum B pga den sugs in i rum A och värmer det rummet.
Ska det funka måste du ha ett väldigt stoort rum B eller till föra energi i det rummet,dvs man får inget gratis
Att installera tex en stor tank i huset å hämta energi från den låter som en väldigt dum ide...lagret kommer å kallna/fysa på några dagar å kyler rummet lokalen den står i,då måste man till föra energi inne i rummet eller strunta i att rummet kyls ut.

Dvs man måste/bör ha ett värme lager som är fristående och ej behöver fyllas på där man "lånar" energi till det man ska värma,för att det ska funka bra eller utan problem bör lagret värma upp sig skälv utan åtgärd
se tex jordvärme som värms upp av solen på sommaren.

[GDS-Jan]

COP på peltier blir mindre än 1 när du har större i en sluten tank än vad en peltier kan uppehålla med sagd ström. Hamnar du nedanför grafens slut, dvs du pumpar inte ens 0W från Tcold till Thot, då hamnar då på en EXPORT av värme från tanken till omgivningen där Tcold verkar.

Varför skulle jag ha större delta än den klarar att pumpa med en given ström?

[GDS-Jan]

Norrmännen hade ju tänkt att lägga in dom som golvvärme, alltså sätta ihop flera tusen, och dom får som bäst en cop på under 2.

"blæser" = fläkt

De bygger en luftvärmepump.

[Avstängd]

Sen skulle jag ochså gärna vilja veta vad man har för förluster i drivdornen/nätaggregaten till ellementen ?
ett vanligt rejält dator aggregat bör lätt klara av att ge ut rejält med amp å driva flera ellement ...men dom gör värme = dom drar effekt,som blir värme å det verkar inte va speciellt snålt....

+ ska dom montera in grejerna i golvet..å hänga ner flänsarna under trossen måste dom pumpa luft in eller suga ut luft under huset för att säkra luft tillgången....så det finns nått att hämta energin ur.
Då bör kylflänsarna va kallare än luften som kommer in å iomed det misstänker jag att kondens bildas på dom..

Enklaste sättet är luftvärme eller 500m slang i marken utanför huset,funkar å har funkat å väldigt många år och kommer nog att göra det i 3000 år till utan problem,satsa på isolering å små värmepumpar det är bästa investeringen

[GDS-Jan]

Sen skulle jag ochså gärna vilja veta vad man har för förluster i drivdornen/nätaggregaten till ellementen ?
ett vanligt rejält dator aggregat bör lätt klara av att ge ut rejält med amp å driva flera ellement ...men dom gör värme = dom drar effekt,som blir värme å det verkar inte va speciellt snålt....

+ ska dom montera in grejerna i golvet..å hänga ner flänsarna under trossen måste dom pumpa luft in eller suga ut luft under huset för att säkra luft tillgången....så det finns nått att hämta energin ur.
Då bör kylflänsarna va kallare än luften som kommer in å iomed det misstänker jag att kondens bildas på dom..

Enklaste sättet är luftvärme eller 500m slang i marken utanför huset,funkar å har funkat å väldigt många år och kommer nog att göra det i 3000 år till utan problem,satsa på isolering å små värmepumpar det är bästa investeringen

En vanlig PSU har inte stora förluster och det lilla den har blir värme inomhus om du inte monterar den ute.

Norrmännen bygger INTE in den i något golv.
De bygger en luftvärmepump.

[GDS-Jan]

Funderar fortfarande om man kan växla varma sidan direkt mot vattnet eller om man måste ha flänsar på?

Den kanske får för hög yttemperatur utan kylfläns.

Men å andra sidan så är en kylfläns också ett mellansteg där man kan tappa värmeöverföring.

[Paxmax]

Det kommer nog vara mycket lättare att täta vattentryck mot en fläns än att försöka täta mot de tunna aluminiumoxidskivorna. Man kan inte belasta ytterkanterna hårt, då knäcks dom -helst skall trycket fördelas över hela peltens yta. Vissa är peltar är tätade från fabrik, är tätningen gjord med epoxi tål kanterna mer än om det var silikonbaserat. Skall du köra med så låg effektdensitet som 50W på en yta om 62x62mm känns det iofs ok att ha mot vattnet om du kan garantera strömning på kanske 20cm/sek.

Fienden vid termiska övergångar till gas/flytande media är "skiktat flöde" (laminar flow) vilket gör att ytlagret som har den faktiska vattenkontakten med AlOx rör sig avsevärt långsammare än det flödet som uppstår "mitt i strömmen". Ju längre ifrån ställen som skapar virvlar (som skarpa hörn/krökar och kanter) desto större fenomen av skiktat flöde.

Ofta krävs det flera tiotals kilo tryck på stor pelt för att få god kontakt mellan pelt > termisk gegga > kylfläns. På en yta 62x62mm är 50-100kilos monteringstryck helt normalt.

[Rickard]

På förekommen anledning vill jag påpeka att jag framöver kan komma att göra "abuse-anmälan" av tidigare medlemmar som på egen begäran, eller av mig - har stängts av från forumet.
En abuse-anmälan är en anmälan till den lokala internetleverantören, som kan resultera i att internetleverantören stänger av abonnemanget.