Эта статья посвящена созданию полноценного кондиционера, который принципиально отличается от распространённых в интернете самоделок с бутылками льда. Его принцип работы аналогичен бытовым моделям и даже использовался ранее в низковольтных системах охлаждения на грузовом транспорте.
В основе устройства лежат термоэлектрические модули Пельтье. Если вы с ними не знакомы, стоит изучить этот элемент подробнее. Вкратце: это плоский квадратный модуль с двумя проводами. При подаче напряжения одна его сторона нагревается, а другая охлаждается, причём температура изменяется прямо пропорционально силе тока. Именно на этом физическом явлении и построен представленный ниже охладитель.
Необходимые материалы и инструменты
- Элементы Пельтье: 6 штук модели TEC1-12705 (рассчитаны на 12 В, 60 Вт). Приобрести можно, например, на AliExpress.
- Блок питания: компьютерный или любой другой с выходом 12 В и мощностью не менее 400 Вт (также доступен на AliExpress).
- Провода: около 2 метров сечением 2.5 кв.мм.
Это основной список. Остальные детали (радиаторы, ДСП, клей, профиль) и инструменты будут упомянуты по ходу инструкции.
Пошаговая сборка кондиционера
Конструкция будет достаточно мощной, так как использует шесть элементов размером 40х40 мм. Для них необходимо подобрать два массивных радиатора, которые будут обжимать модули с обеих сторон для эффективного теплоотвода. В данном случае используется один большой и два поменьше.
Вот примерная компоновка радиаторов.
Из листа ДСП нужно вырезать прямоугольную панель.
В ней вырезается прямоугольное окно под два радиатора так, чтобы они входили в него плотно, без зазоров.
Вид с обратной стороны.
Эта панель будет выполнять роль термоизолирующего барьера, разделяющего холодную и горячую стороны устройства.
Чтобы радиаторы не проваливались в отверстие, по бокам к ним нужно приклеить ограничительные планки из алюминиевого уголка, который легко найти в строительном магазине.
Приготовьте двухкомпонентный эпоксидный клей ("холодную сварку"). Сначала склейте между собой два малых радиатора, а затем приклейте к ним отрезки уголка.
Аналогичным образом уголок приклеивается и к большому радиатору. В итоге плоскости уголков с обеих сторон должны находиться примерно в одном уровне.
Просверлите эту сборку (радиаторы с уголками и ДСП) насквозь в нескольких местах для последующей стяжки.
Нанесите на поверхность радиаторов тонкий слой теплопроводящей пасты и аккуратно установите на него элементы Пельтье в ряд. Важно: не перепутайте стороны (холодную и горячую) — все модули должны быть ориентированы одинаково.
Покройте установленные модули сверху ещё одним слоем теплопроводящей пасты.
Накройте их вторым радиатором и аккуратно стяните всю конструкцию винтами с гайками через подготовленные отверстия, обеспечивая равномерный прижим.
Получился модуль с 12 выводами (по два от каждого элемента Пельтье).
Для удобства и надёжности подключения используйте трёхконтактную клеммную колодку.
Как вы могли заметить, все «минусовые» выводы модулей соединены с нижней шиной колодки. «Плюсовые» же выводы разделены: три модуля подключены к верхнему контакту, а три других — к среднему. Это разделение сделано для удобства использования компьютерного блока питания, имеющего две шины +12В, но оно не является обязательным.
В панели из ДСП просверлите отверстие для силового кабеля и подключите его к клеммной колодке.
К радиаторам с обеих сторон необходимо прикрутить вентиляторы для принудительного обдува.
На стороне блока питания аналогичным образом объедините все минусовые провода, а плюсовые — по двум каналам.
Подключение к блоку питания также выполняется через соединительную клеммную колодку для безопасности и удобства.
Основная сборка завершена. Для запуска компьютерного блока питания в данном случае необходимо замкнуть контакты его выключателя перемычкой.
Монтаж и установка в окно
Кондиционер предназначен для установки в оконный проём. Для его крепления из алюминиевого профиля изготавливается специальная скоба-упор.
Эта скоба будет упираться в створки окна, надёжно фиксируя устройство и не давая ему упасть.
Чтобы устранить щель между рамой и приоткрытым окном, вырежьте из листа поликарбоната или другого пластика полосу по ширине кондиционера и вставьте её в оконный паз.
Затем надёжно зафиксируйте всю конструкцию.
В данном примере показана установка в раздвижное окно. Для классических створчатых окон способ крепления может потребовать адаптации. Ключевой принцип: горячий радиатор должен находиться снаружи (на улице), а холодный — внутри помещения, при этом необходимо максимально герметизировать щели для предотвращения сквозняков и потерь эффективности.
Эффективность и результаты испытаний
Благодаря использованию шести модулей Пельтье, кондиционер получился достаточно мощным. Его суммарная электрическая мощность составила около 360 Вт. Стоит отметить, что КПД таких систем ниже, чем у классических кондиционеров с тепловым насосом (компрессором), но для охлаждения небольшой комнаты этой мощности вполне достаточно.
Результаты первого теста: начальная температура в помещении была +24°C.
После примерно часа непрерывной работы температура опустилась до +20°C, что можно считать отличным результатом для самодельного устройства!
