Обзор мини холодильника

В этом обзоре вы увидите и прочитаете.
Немного истории изобретения. Разборка. Тестирование работы.
Внимание: обзор содержит снимки голого холодильника и его внутренних органов.



Изначально холод древние люди добывали так:



Если эти куски льда заложить сеном или опустить в погреб(ледник), то холод мог дожить и до конца лета.

Но было это не очень удобно и хлопотно и ленивые, но наблюдательные люди заметили, что при испарении жидкостей, они охлаждаются и придумали холодильник.

Эта идея испарения жидкостей заложена в принцип работы большинства современных холодильных устройств, будь то домашний или промышленный холодильник, авто или домашний кондиционер.

Схема работы таких устройств такая.
В металлическом пОлом радиаторе жидкость испаряется, охлаждая радиатор, и всё вокруг него.
В другом аналогичном радиаторе, связанным с первым радиатором трубопроводом, испарившаяся жидкость конденсируется, выделяя тепло. Таким образом, происходит перенос тепла из области первого радиатора в область второго при помощи этой жидкости/газа, называемых хладагентом.

Почему же в одном радиаторе жидкость испаряется, а в другом конденсируется? Дело в том, что в разрыве трубопровода, соединяющего радиаторы, стоит компрессор, который повышает давление хладагента в одном радиаторе и соответственно понижает в другом. При низком давлении жидкость кипит и испаряется, охлаждая всё вокруг себя, при повышенном давлении пар конденсируется, а при конденсации, как известно из физики, выделяется тепло:



Вот цветная картинка и чуть ближе к реальному устройству:



Так выглядит примерная схема работы компрессорных холодильных устройств.
Но к нашему обзору она не имеет никакого отношения.



Наш холодильник основан на другом принципе работы. На каком?
Для начала давайте посмотрим, чем же нас не устраивает описанная выше система и зачем нам другие принципы работы холодильников?

В общем эта схема почти всем хороша — давно отлажена, обладает высоким КПД и надёжностью. Некоторые советские холодильники работают/работали десятки лет без ремонтов или с минимальными ремонтами непосредственно холодильной системы. Но всё же у неё есть и недостатки.

Наличие подвижных частей в виде компрессора. Шум, издаваемый этим компрессором. Наличие трубопроводов, которые ещё должны быть и герметичными. Наличие хладагента, который часто из кондиционеров куда-то девается. А некоторые типы хладагента могут быть очень опасны при аварийных ситуациях (аммиак, например). Ну и наконец относительная громоздкость всей этой конструкции.

Поэтому для некоторых холодильных устройств получила распространение, хоть и гораздо меньшее, вторая технология – на элементах Пельтье. Если коротко, то элемент Пельтье это соединение (переход) двух полупроводников, на месте контакта которых, в зависимости он направления протекаемого тока либо выделяется тепло, либо поглощается. Реальная конструкция элемента Пельтье состоит из большого количества таких переходов, одна сторона которого холодная, другая горячая:




Эта конструкция очень компактна, не имеет в составе никаких трубопроводов, газов, жидкостей подвижных элементов и абсолютно бесшумна.

Но есть и недостатки.
Прежде всего это низкий КПД.

Но достоинства перевешивают при использовании в компактных устройствах, например таких, как обозреваемый мини холодильник. Или, например, элементы Пельтье применяют при охлаждении матриц некоторых фото/видео камер, где использование компрессорной схемы практически невозможно.



Вообще элементы Пельтье крайне интересная штука и применений им уже есть и ещё можно найти великое множество, но обзор не о них, а о холодильнике, поэтому вернёмся к нему:











Крышка находится вверху, открывается откидыванием, и держится на петлях:



и магнитной защёлке:



Комплектация включает ремень для переноски и провод со штекером для прикуривателя автомобиля, предохранитель в штекере имеется:



Обычно такие устройства называются авто-холодильники, в виду питания от 12 вольт. Но ничто не мешает использовать его и дома, как локальное хранилище холода для напитков, например, чтобы не бегать каждый раз к его большому брату.

А наш брат маленький и размеры у него примерно такие:
Габариты холодильника: 32 х 17.5 х 26 см.
Размер холодильной камеры: 20 х 13 х 19 см.

Но наш холодильник хоть и маленький, но зато не только холодильник, но и нагревальник.
У этого холодильника есть функция не только охлаждения, но и нагрева. Как мы выяснили ранее, при использовании элементов Пельтье переключение между охлаждением и нагревом осуществляется без всяких танцев с бубном, простым переключением полярности подаваемого напряжения, здесь это реализовано с помощью этого переключателя:



Это удобно, когда в одном приборе сочетается две функции, не нужна — не используем, нужна — используем.
А в данном случае эта дополнительная функция почти ничего не стоит.

Кроме того, нагрев здесь будет более экономичен, чем использование классических нагревателей, поскольку здесь, как и в компрессорных системах происходит перенос тепла, что экономичнее, чем выработка его классическим способом пропуская ток через проводник с тем или иным сопротивлением.

Для меня всегда это мыло магией. Как кондиционер, с потребляемой из розетки мощностью 0,9 кВт, может давать тепла на 2,5 кВт?!
Но тем не менее это так. Кому интересно, как такое может быть могут самостоятельно изучить эту тему подробнее.



Теперь залезем в сердце нашего холодильника.



Здесь нас ждёт небольшая плата со светодиодами и переключателем режима работы, алюминиевый радиатор и вентилятор 80х25 мм для охлаждения этого радиатора.

Открутим радиатор, и там ожидаемо элемент Пельтье, одной стороной контачащий с радиатором, второй — с мощным теплораспределительным алюминиевым блоком, который в свою очередь прикручен к алюминиевой чаше холодильника, которая в свою очередь покрыта тонким голубым пластиком (на фотках выше). Тут же можно увидеть слой пенопласта между стенками холодильника для теплоизоляции:



Помимо элемента Пельтье, под радиатором обнаружилась и термопаста, нанесённая вполне прилично — тонким слоем и равномерно:



Посмотрим, что за элемент используется:



Это TES1-12704.
Размеры 30 х 30 мм.
Питание 12-15 В, максимальная мощность 36 Вт.



Тест.

При подключении к 12 В, холодильник потребляет в начальный момент около 3.4 А, в дальнейшем при прогреве/охлаждении ток снижается до примерно 3 А.

В тесте замерялась температура воздуха внутри холодильника, включенного в режиме охлаждения.
Вот небольшой график. По горизонтали минуты работы холодильника, по вертикали температура воздуха внутри камеры:



Думаю комментировать тут особо нечего, на графике всё видно.



В тесте на нагрев, меня интересовало, не будет ли течь конденсат из радиатора. Не течёт. Но в процессе этого теста, обнаружился интересный эффект.

После теста на нагрев, я отключил питание, а красный светодиод продолжил светиться. Это повергло меня в некоторый ступор.
Конденсаторов внутри обнаружено не было, а провода я точно отсоединил от холодильника.
Ступор длился не долго, я понял, что это элемент Пельтье вырабатывает электричество от разницы температур на его поверхностях.

Так что у этого холодильника помимо двух режимов работы — на охлаждение и нагрев, выявился и третий, не задокументированный — работа на выработку электроэнергии.
Как его использовать, я думаю будет предложено в комментариях к этому обзору, поскольку полёт фантазии тут может быть бесконечный :)