Термоелектричните единици за ладење, Пелтиеовите ладилници (исто така познати како термоелектрични компоненти за ладење) се уреди за ладење во цврста состојба базирани на Пелтиеовиот ефект. Тие имаат предности како што се отсуство на механичко движење, отсуство на фреон, мали димензии, брз одговор и прецизна контрола на температурата. Во последниве години, нивната примена во потрошувачката електроника, медицинската нега, автомобилите и други области продолжува да се шири.
I. Основни принципи на термоелектричниот систем за ладење и компонентите
Јадрото на термоелектричното ладење е Пелтиеовиот ефект: кога два различни полупроводнички материјали (P-тип и N-тип) формираат пар термопарови и се применува еднонасочна струја, едниот крај од парот термопарови ќе апсорбира топлина (крај за ладење), а другиот крај ќе ослободува топлина (крај за дисипација на топлина). Со промена на насоката на струјата, крајот за ладење и крајот за дисипација на топлина можат да се заменат.
Неговите перформанси на ладење главно зависат од три основни параметри:
Термоелектричен коефициент на заслуги (ZT вредност): Тоа е клучен индикатор за оценување на перформансите на термоелектричните материјали. Колку е поголема вредноста ZT, толку е поголема ефикасноста на ладењето.
Температурна разлика помеѓу топлите и ладните краеви: Ефектот на дисипација на топлината на крајот за дисипација на топлина директно го одредува капацитетот за ладење на крајот за ладење. Ако дисипацијата на топлина не е мазна, температурната разлика помеѓу топлите и ладните краеви ќе се намали, а ефикасноста на ладењето нагло ќе се намали.
Работна струја: Во рамките на номиналниот опсег, зголемувањето на струјата го зголемува капацитетот за ладење. Меѓутоа, откако ќе се надмине прагот, ефикасноста ќе се намали поради зголемување на Џуловата топлина.
II Историја на развој и технолошки откритија на термоелектрични ладилни единици (Пелтиеов систем за ладење)
Во последниве години, развојот на термоелектрични компоненти за ладење се фокусираше на две главни насоки: иновации на материјали и структурна оптимизација.
Истражување и развој на високо-перформансни термоелектрични материјали
Вредноста на ZT на традиционалните материјали базирани на Bi₂Te₃ е зголемена на 1,2-1,5 преку допирање (како што се Sb, Se) и третман на наноразмер.
Новите материјали како што се оловен телурид (PbTe) и легурата на силициум-германиум (SiGe) се покажуваат исклучително добро во сценарија со средна и висока температура (200 до 500℃).
Се очекува новите материјали како што се органско-неорганските композитни термоелектрични материјали и тополошките изолатори дополнително да ги намалат трошоците и да ја подобрат ефикасноста.
Оптимизација на структурата на компонентите
Дизајн на минијатуризација: Подготовка на термопилови во микронска размер преку технологијата MEMS (микроелектромеханички системи) за да се задоволат барањата за минијатуризација на потрошувачката електроника.
Модуларна интеграција: Поврзете повеќе термоелектрични единици сериски или паралелно за да формирате термоелектрични модули за ладење со голема моќност, Пелтие ладилници, Пелтие уреди, кои ги исполнуваат барањата за термоелектрично ладење од индустриски квалитет.
Интегрирана структура за дисипација на топлина: Интегрирајте ги ладилните ребра со ребрата за дисипација на топлина и топлинските цевки за да ја зголемите ефикасноста на дисипација на топлина и да го намалите вкупниот волумен.
III Типични сценарија за примена на термоелектрични единици за ладење, термоелектрични компоненти за ладење
Најголемата предност на термоелектричните единици за ладење лежи во нивната цврста состојба, бесшумното работење и прецизната контрола на температурата. Затоа, тие имаат незаменлива позиција во сценарија каде што компресорите не се соодветни за ладење.
Во областа на потрошувачката електроника
Дисипација на топлина од мобилен телефон: Висококвалитетните телефони за игри се опремени со микро термоелектрични модули за ладење, TEC модули, пелтие уреди, пелтие модули, кои, во комбинација со системи за течно ладење, можат брзо да ја намалат температурата на чипот, спречувајќи намалување на фреквенцијата поради прегревање за време на играњето.
Автомобилски фрижидери, Автомобилски ладилници: Малите автомобилски фрижидери најчесто користат термоелектрична технологија за ладење, која ги комбинира функциите за ладење и греење (греењето може да се постигне со менување на насоката на струјата). Тие се мали по големина, имаат мала потрошувачка на енергија и се компатибилни со напојувањето од 12V на автомобилот.
Чаша за ладење пијалоци/изолирана чаша: Преносната чаша за ладење е опремена со вградена микро плоча за ладење, која може брзо да ги лади пијалоците на 5 до 15 степени Целзиусови без да се потпира на фрижидер.
2. Медицински и биолошки области
Опрема за прецизна контрола на температурата: како што се PCR инструментите (инструменти за полимеразна верижна реакција) и фрижидерите за крв, бараат стабилна средина со ниска температура. Полупроводничките компоненти за ладење можат да постигнат прецизна контрола на температурата во рамките на ±0,1℃, и не постои ризик од контаминација на фреонот.
Преносливи медицински уреди: како што се кутиите за ладење на инсулин, кои се мали по големина и имаат долг век на траење на батеријата, се погодни за носење од страна на дијабетичарите кога излегуваат, со што се обезбедува температурата на складирање на инсулинот.
Контрола на температурата на ласерската опрема: Основните компоненти на медицинските уреди за ласерски третман (како што се ласерите) се чувствителни на температура, а полупроводничките компоненти за ладење можат да ја дисипираат топлината во реално време за да обезбедат стабилно работење на опремата.
3. Индустриски и воздухопловни области
Индустриска опрема за ладење од мал обем: како што се комори за тестирање на стареење на електронски компоненти и прецизни инструментални бањи со константна температура, кои бараат локална средина со ниска температура, термоелектрични единици за ладење, термоелектричните компоненти може да се прилагодат со моќност за ладење по потреба.
Воздухопловна опрема: Електронските уреди во вселенските летала имаат тешкотии со дисипацијата на топлината во вакуумска средина. Термоелектричните системи за ладење, термоелектричните единици за ладење, термоелектричните компоненти, како уреди во цврста состојба, се многу сигурни и без вибрации и можат да се користат за контрола на температурата на електронската опрема во сателитите и вселенските станици.
4. Други сценарија во развој
Носливи уреди: Паметните кациги и одела за ладење, со вградени флексибилни термоелектрични плочи за ладење, можат да обезбедат локално ладење за човечкото тело во средини со висока температура и се погодни за работници на отворено.
Логистика на ладен синџир: Мали кутии за пакување со ладен синџир, напојувани со термоелектрично ладење, Пелтиеово ладење и батерии, може да се користат за транспорт на вакцини и свежи производи на кратки растојанија без да се потпираат на големи камиони-ладилници.
IV. Ограничувања и трендови во развојот на термоелектричните ладилни единици, компонентите за ладење на Пелтие
Постоечки ограничувања
Ефикасноста на ладењето е релативно ниска: Неговиот коефициент на енергетска ефикасност (COP) е обично помеѓу 0,3 и 0,8, што е многу пониско од она на ладењето со компресор (COP може да достигне од 2 до 5) и не е погоден за сценарија за ладење со голем обем и голем капацитет.
Високи барања за дисипација на топлина: Ако топлината на крајот за дисипација на топлина не може да се испушти навреме, тоа сериозно ќе влијае на ефектот на ладење. Затоа, мора да биде опремен со ефикасен систем за дисипација на топлина, што ја ограничува примената во некои компактни сценарија.
Висока цена: Трошоците за подготовка на високо-перформансни термоелектрични материјали (како што е нано-допираниот Bi₂Te₃) се повисоки од оние на традиционалните материјали за ладење, што резултира со релативно висока цена на компонентите од висока класа.
2. Идни трендови во развојот
Пробив во материјалите: Развивање на нискобуџетни термоелектрични материјали со висока ZT вредност, со цел зголемување на вредноста на ZT на собна температура на над 2,0 и стеснување на јазот во ефикасноста со ладење со компресор.
Флексибилност и интеграција: Развивање на флексибилни термоелектрични модули за ладење, TEC модули, термоелектрични модули, Пелтие уреди, Пелтие модули, Пелтие ладилници, за прилагодување кон уреди со закривени површини (како што се мобилни телефони со флексибилен екран и паметни носливи уреди); Промовирање на интеграција на термоелектрични компоненти за ладење со чипови и сензори за да се постигне „контрола на температурата на ниво на чип“.
Дизајн за заштеда на енергија: Со интегрирање на технологијата Интернет на нештата (IoT), се постигнува интелигентно стартување-стопирање и регулирање на моќноста на компонентите за ладење, со што се намалува вкупната потрошувачка на енергија.
V. Резиме
Термоелектричните единици за ладење, Пелтие единиците за ладење, термоелектричните системи за ладење, со нивните уникатни предности да бидат во цврста состојба, тивки и прецизно контролирани на температурата, заземаат важно место во области како што се потрошувачката електроника, медицинската нега и воздухопловството. Со континуираното надградување на технологијата на термоелектрични материјали и структурниот дизајн, прашањата за нејзината ефикасност на ладење и цена постепено ќе се подобруваат, а се очекува да ја замени традиционалната технологија за ладење во поспецифични сценарија во иднина.
Време на објавување: 12 декември 2025 година
