DIY Kühlschrank - Leistung erhöhen?
Hi, in der letzten Zeit habe ich mir vorgenommen einen Kühlschrank selbst zu bauen. Leider habe ich das Problem, dass meine Kühlleistung nicht ausreicht um den Kühlschrank runter zu kühlen. Zurzeit benutze ich lediglich ein Peltier-Element (60W Leistung). Damit ich das Projekt doch noch retten kann würde ich mir ein weiteres Kühlelement (bzw. eigentlich 3 mit ingesamt 180W Leistung) besorgen. Der zu kühlende Raum ist ca. 50cm breit, 70cm hoch und 17cm tief - also ca. 50L.
Meine Frage ist daher:
Denkt ihr die 4 Peltier-Elemente (240W) reichen um diesen Raum auf 5-6 Grad runter zu kühlen?
Das Ergebnis basiert auf 3 Abstimmungen
3 Antworten
Es kann reichen, aber nur unter bestimmten Voraussetzungen.
Erst mal brauchst du eine gute Dämmung, je weniger Energie transportiert werden muss, desto weniger muss das Peltierelement leisten und desto effizienter ist es auch.
Du brauchst auf beiden Seiten des Peltierelements einen Kühlkörper und einen Lüfter auf jeder Seite.
Jetzt musst du noch bedenken dass dieses Peltierelement selbst auch Wärme leitet. Wenn du dieses Element also abstellst und natürlich auch die beiden Lüfter abstellst, dann bewegt sich die Wärme wieder durch das Peltierelement durch in die Kiste.
Es wäre gut, wenn man mit einem Servo einen Art isolierende Schiebeklappe vor das Element schieben könnte, dann nimmt das Element mit der Zeit überall die selbe Temperatur an wenn es abgeschaltet ist und die "Tür" verhindert dass die Wärme das Element erreicht.
Aber vielleicht geht es auch ohne Wärmeschutz für das Peltierelement.
Der Wirkungsgrad eines Peltierelements beträgt etwa 10%, das bedeutet dass du mit 60 Watt eingespeiste Leistung nur 6 Watt an Energie transportieren kannst. Du kannst ja mal eine 6 Watt Heizung anfassen, das dauert bis die warm geworden ist.
Bei einem normalen Kühlschrank, da kann die Wärmepumpe die 3 bis 5 fache Menge an Wärme transportieren. Du steckst also 10 Watt rein um den Motor zu betreiben und kannst damit 30 bis 50 Watt an Energie transportieren.
Um 6 Watt an Wärme transportieren zu können, bräuchtest du also eine Wärmepumpe die eine Leistung von 1,2W bis 2 Watt aufweist. Also so einen ganz kleinen Elektro-Motor. :-)
Wie sieht dein Aufbau aus? (Kühlkörpergröße, Isolationsdicke, 2x Lüfter)
Du kannst dir sehr gut ausrechnen ob die Isolierung ausreichend ist.
Styropor hat einen Lambda-Wert von 0,04 W/m*K
Also ist der U-Wert für 1cm dickem Styropor: 4 W/m²*K
Die Oberfläche deines Würfels beträgt: 0,5m*0,7m*2 + 0,5m*0,17m*2 + 0,7m*0,17m*2 = 0,7+0,17+0,238= 1,108m²
Draußen sind es aktuell etwa 25°C und du willst den Inhalt auf 5°C runter kühlen, hast also eine Temperaturdifferenz von 20 Kelvin.
4 W/m²*K * 20K * 1,108m² = 88,64W sind nötig um die Temperaturdifferenz bei der Isolation aufrecht zu halten.
Wenn du 10cm dickes Styropor nehmen würdest, dann müsstest du nur noch 8,864W als Kühlleistung aufbringen.
Bei 20cm dickem Styropor dann eben nur noch 4,432W reine Kühlleistung.
Wenn dein 60W Element einen Wirkungsgrad von 10% besitzt, dann würdest du damit die Kühlung theoretisch schon erreichen.
Jetzt hast du aber noch den Energieeintrag des internen Lüfters, den musst du ja auch noch aufbringen und nach draußen pumpen. Kommt drauf an wie schnell er sich dreht, vielleicht nur 0,25W oder 1W?
Peltier Elemente haben einen furchtbaren Wirkungsgrad, die kannst du dafür nicht nehmen.
Die elektronische Leistungsaufnahme ist um Welten größer als die thermische Leistung.
Hey Kiboman, dass Peltier Elemente keinen guten Wirkungsgrad haben, habe ich auch schon gelesen. Nur hatte ich noch eins rumliegen, weshalb ich mich dafür entschieden habe. Der Kühlschrank ist auch eher ein kleiner Gag, weshalb der Energieverbrauch weniger wichtig ist. Aber wenigstens sollte er funktionieren 😅 sonst wären 2 Wochen Arbeit umsonst gewesen... Daher frage ich mich ob es reicht noch 3 weitere Elemente zu kaufen oder nicht.
So rechne es dir aus.
Wie viel Energie brauchst du um ihn zu kühlen.
Wie hoch ist der Wärmeverlust, das kannst du mit Eiswürfeln ermitteln.
Dein peltier Element hat als Thermische Leistung in etwa 1/10 der elektrischen Leistung das sind ganze 6W...
Achja berechne nicht nur die Luft im Inneren sonder auf Getränke Dosen also dem Flüssigen Inhalt.
Ich vermute rein geschätzt kann die Luft in einer annhemnbaren Zeit gekühlt werden kommt aber Wasser dazu geht die Rechnung ins Bodenlose
Kannst ihn ja overclocken
Hey PredatorWorks,
Vielen Dank erstmal für deinen Optimismus und deinen langen und detaillierten Text.
Mein Aufbau besteht zur Zeit aus einem Holzkasten mit ungefähr 15-20mm Dicke (Größe: ungefähr 80x50x20cm). Ausgekleidet ist der Holzkasten mit 1-2cm dickem Styropor und wasserdichtem Klebeband (welches das Kondenswasser innerhalb des Kühlschranks halten soll). Zusätzlich gibt es zwei Glasscheiben, die ebenfalls (bis auf die Bereiche in denen man durchschauen soll) mit Styropor gedämmt/isoliert. Ein Schaumstoff isoliert dabei die Schnittstelle.
Betrieben wird das Ganze wie gesagt von einem 60W Peltierelement (40x40mm) mit einem 120x120mm großen Lüfter auf der warmen und ein 45x45mm Großen auf der kalten Seite.
Das Innenvolumen beträgt wie gesagt ca. 50x70x17cm. Falls nötig, kann ich diese jedoch noch etwas von den Seiten her leicht verkleinern, wobei das hoffentlich nicht nötig ist.
Auf jedenfall muss ich die Kühlleistung erhöhen. Dabei Frage ich mich nur, ob die Erweiterung um 3 extra Elemente (also insgesamt 4 Stück a 60W) ausreicht oder ob ich noch mehr installieren muss. Nur aus Lüftern und Peltierelementen sollte es am Ende jedoch auch nicht bestehen 😅.
Überlegung meinerseits:
Eine Idee, die mir gekommen ist, wäre das Unterteilen des Kühlschranks in 2 Teile. Ein Teil mit einem 60W Kühlelement für einen 45x17x17cm Volumen und ein separater Teil mit einem Volumen von 45x50x17cm und 3 Kühlelementen je 60W - also 180W.