热电冷却模块应用

热电冷却模块应用

热电制冷应用产品的核心是热电制冷模块。根据热电堆的特点、弱点及应用范围，选择热电堆时应确定以下问题：

1、确定热电致冷元件的工作状态。根据工作电流的方向和大小，可以确定电抗器的冷却、加热和恒温性能，虽然最常用的是冷却方式，但也不能忽视其加热和恒温性能。

2、确定冷却时热端的实际温度。由于电抗器是温差设备，为了达到最佳冷却效果，必须将电抗器安装在良好的散热器上，根据散热条件的好坏，确定冷却时电抗器热端的实际温度，需要注意的是，由于温度梯度的影响，电抗器热端的实际温度总是高于散热器表面温度，通常小则零点几度，大则几度、十几度。同样，除了热端存在散热梯度外，电抗器被冷却空间与冷端之间也存在温度梯度。

3、确定反应堆的工作环境和气氛。包括TEC模块、热电冷却模块是在真空中工作还是在普通大气、干燥氮气、静止或流动的空气中工作，以及环境温度，由此考虑隔热（绝热）措施并确定热泄漏的影响。

4、确定热电元件的工作对象及热负荷的大小。TEC N,P元件所能达到的最低温度或最大温差，除了热端温度的影响外，是由空载和绝热两种条件下确定的，实际上，帕尔帖N,P元件不可能真正绝热，也必须有热负荷，否则就没有意义。

5、确定热电模块、TEC模块（珀尔帖元件）的级数。电抗器级数的选择必须满足实际所需温差的要求，即电抗器的标称温差必须高于实际所需温差，否则不能满足要求，但级数也不能太多，因为随着级数的增加，电抗器的价格会大大提高。

6、热电元件N、P的规格。帕尔贴器件N、P元件的系列选定后，就可以选定帕尔贴N、P元件的规格，特别是帕尔贴制冷器N、P元件的工作电流。因为同时满足温差和产冷量的电抗器有好几种，但由于工作条件不同，通常选择工作电流最小的电抗器，因为此时配套的功率成本较小，但电抗器的总功率才是决定因素，同样的输入功率，要降低工作电流就得提高电压（每对元件0.1V），所以元件的对数就得增加。

7.确定N、P元件的数量。这是基于电堆总制冷功率满足温差要求，必须保证工作温度下电堆制冷功率的总和大于工作对象热负载的总功率，否则不能满足要求。电堆的热惯性很小，空载下不会超过一分钟，但由于负载的惯性（主要源于负载的热容量），实际达到设定温度的工作速度远大于一分钟，多则几个小时。如果工作速度要求更大，电堆的数量也会更多，热负载的总功率由总热容量加上热漏组成（温度越低，热漏越大）。

以上七个方面是选择热电模块N、P珀尔帖元件时要考虑的一般原则，原用户应首先根据要求选择热电冷却模块、珀尔帖冷却器、TEC模块。

（1）确认使用环境温度Th ℃

（2）冷却空间或物体达到的低温Tc℃

（3）已知热负荷Q（热功率Qp，热漏Qt）W

给定Th，Tc和Q，可以根据热电冷却模块，珀尔帖冷却器，TEC模块的特性曲线估算所需的热电冷却器N，P元件以及TEC N，P元件的数量。