Evacuation de petites puissances thermiques par Effet Peltier.

[enegy3000]

Bonjour à tous,

J'ai un petit souci concernant les modules a effet peltier. En effet,je m'y connais a peine concernant cette thecnologie, et je vous serais très reconnaissant si vous pouviez m'éclairer sur ce sujet.

Voici le résumé de mon problème :

J'ai un objet produisant une très faible puissance thermique de l'ordre du 0.5 W au max. je voudrais entreposer mon objet dans une enceinte et le refroidir par effet Peltier. Le souci c'est que :

1/ D'une part je sais pas s'il exisite sur le marché des module Peltier assez sensibles pour detecter une si petite puissance thermique.

2/ D'autre part, il reste un autre souci ( et pas des moindres), celui de connaitre le volume de mon enceinte. Pourriez-vous me dire si,connaissant la puissance thermique que produit notre objet, on peut estimer la dissipation de cette puissance en fonction du volume de l'enceinte ? ( en gros avoir la variation de cette puissance en fonction de la variation du volume de mon enceinte).

Merci d'avance.
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[Boumako]

Bonjour

Un peltier est tout à fait capable de dissiper 0.5W, par contre il faut également préciser la température à laquelle tu veux descendre.
En ce qui concerne la seconde question je n'ai pas compris. As tu des restrictions sur la taille de cette enceinte ? Quelle taille fait l'objet ?

[enegy3000]

Merci pour votre réponse.

1/Concernant la température je voudrais justement eviter toute élévation de la température de cet objet et le garder à 15°C. et l'objet a un volume de 350 cm3 environs.

2/ Concernant le volume de l'enceinte, je voulais connaitre la variation de la puissance dissipée en fonction du volume de l'enceinte dans laquelle il est entreposé, car je suppose que le trasfert thermique ds une enceinte de 1 m3 ne sera pas le meme que dans une enceinte de 0.5m3

[Boumako]

La puissance à dissiper est fonction de la surface exposée et de l'isolation de l'enceinte. Par exemple si l'objet est placé dans une boite en polystyrène de 10cm *10cm *10cm et d’épaisseur 1cm (donc 8*8*8 = 512 cm3 on aura, en plus des 0.5W dissipé par l'objet en question, 0.03 (conductivité polystyrène) / 0.01 (épaisseur) * (0.1*0.1*6) (surface) * (20-15) différence de température avec l'environnement) = 0.9W, donc un total de 1.4W.
Attention, il s'agira de la température de l'air autour de l'objet, et pas forcément de l'objet lui même, tout dépend de la surface qui dissipe la chaleur.

[A voir en vidéo sur Futura]

[enegy3000]

Merci Pour ce retour très interessant.

J'aurais cependant, si vous le permettez, une petite question par rapport à ce bilan. Car le flux disspé par l'objet va traverser un certain volume d'air avant d'etre récupéré et partiellement dissipé par les paroies de l'enceinte.

Du coup, ne faudrait-il pas inclure aussi l'échange par convection (et peut-etre meme par rayonnement) entre l'objet et l'air contenu dans l'enceinte lors de ce bilan ?

Merci d'avance.

[Boumako]

Oui, c’est ce que j'ai fais : La puissance qui traverse l'isolant vaut 0.9W, celle de l'objet 0.5W. On arrive à un total de 1.4W que le module peltier doit dissiper.

[enegy3000]

Je crois que je n'ai pas été assez claire lors de ma description et je m'en excuse.

Car le module a effet peltier va etre à l'intérieur de l'enceinte pour refroidir l'objet.

Et donc, selon les indications que vous avez eu la gentillesse de me fournir :

Si par exemple:
Notre objet dégage une puissance thermique de 1.5 W
Et que 0.8 W est dissipé par les paroies de l'nceinte
Le module Peltier n'aura qu'a evacuer 0.7 W pour refroidir notre objet. (c'est a dire la puissance dégagée par l'objet - la puissance dissipée au niveau de l'enceinte de laquelle il est entreposée) .

Si bien cela ?

[Boumako]

En effet j'avais mal compris la question.
Dans ce cas la température de l'enceinte va augmenter au dessus de la température ambiante, et la puissance dissipée par les parois change de sens (elle s'échappe vers l'extérieur).
Cette fois l'enceinte devra évacuer la puissance de l'objet, mais également celle de l'alimentation du module lui même. En principe on s'arrange plutôt pour placer la face froide du peltier dans la boite et la face chaude à l'extérieur.

[enegy3000]

Justement à ce sujet, en me documentant sur ces modules, j'ai vu qu'ils avaient des épaisseurs entre 5 et 8mm, du coup, est-ce que vous pensez que cette configuration est possible ? (configuration dans laquelle on aurait la face froide a l'intérieure et la face chaude à l'extérieur)

[Boumako]

Oui, il faut juste adapter la forme de la boite.
Est il possible d'avoir plus d'infos sur cet "objet" ?

[enegy3000]

Encore une fois merci pour vos indications.

Concernant l'objet, je ne peux malheureusement pas fournir plus d'informations dessus pour des raisons de confidentialité. J'en suis vraiment navré. C'est pour cela que ma description n’était pas si évidente à déchiffrer. Je vous remercie d'ailleurs d'avoir joué le jeu.

Il me reste maintenant à concevoir un tel dispositif me permettant la meilleure précision possible. Chose qui ne sera pas si facile à faire.

Bien cordialement.

[enegy3000]

Je me permets juste de vous demander, si vous le permettez, si vous connaissez de fournisseurs de modules a effet Peltier pouvant fournir un module qui pourrait respecter les conditions d'untilisation de mon dispositif (c'est a dire pour de très petite puissances thermiques)

Car j'ai beau chercher, je tombe que sur des modules fournissant des puissance thermiquez nettement plus supérieurez à celle que je voudrais avoir...du coup il y'aurait surdimensionnement

[Boumako]

On en trouve facilement sur Ebay pour quelques euros. J'en ai utilisé un comparable à celui qu'il te faut pour refroidir une petite camera usb pour l'imagerie d'astro.
A noter que n'importe quel module plus puissant est utilisable, il suffit de l'alimenter avec une tension plus faible (mais son rendement diminue un peu).
Si tu veux maintenir une température donnée il faudra par contre utiliser une régulation.

[enegy3000]

Je sais que j'abuse de votre gentillesse, car vous conseilles me sont avérés très utiles. ALors j'espere que vous me permettrez une autre question^^

Vous avez calculé la dissipation thermique de l'enceinte en calculant la conduction a travers ses parois et vous avez obtenu 0.9 W
Mais l'enceinte échange par convection et par rayonnement avec le milieu extérieur . Ne faut-il pas inclure aussi les puissances émises par ces deux échanges thermiques (convection+rayonnement) et les ajouter aux 0.9 W déja obtenu par la conduction pour avoir la puissance de dissipation totale ?

Merci d'avance.

[Boumako]

Bonjour

Effectivement j'ai utilisé un calcul simplifié et majorant. Selon la nature de l'enceinte il faut prendre en compte les coefficients d'échanges interne et externe.

[enegy3000]

Merci pour cette précision.

Je viens d'acheter un modle Peltier.
J'aimerais mettre en place une configuration qui permetterait de moduler et controler la puissance électrique à fournir à cette cellule à effet Peltier. Cela aura pour but de controler la puissance thermque ''absorbée''par ma cellule. Croyez vous qu'il soit possible de faire ca ? sans pour autant avoir une config Marche/Arret qui serait nuisible pour cette cellule ?
Merci d'avance.

[Boumako]

Il y a 2 solutions pour contrôler le module : Soit l'alimenter avec un signal PWM, soit avec une tension (ou une intensité, cela revient au même) ajustable. Il y a également différents montages possibles.
Avant tout il faudrait réaliser un petit cahier des charges, il aurait été préférable de le faire avant d'acheter le module d'ailleurs :
- Quelle taille doit faire l'enceinte
- En quelle matière sera elle fabriquée
- Quelle alim sera utilisée
- Quel est le paramètre mesuré permettant d'ajuster la régulation du module.
- Quelle valeur et précision veux tu obtenir sur ce paramètre.

[enegy3000]

Serait-ce abusé de ma part si je vous demandais en plus de toutes les informations précieuses que vous m'aviez fournies le type d'équipements électroniques utilisés afin de moduler et de controler la puissance électrique fourni à la cellule à effet Peltier? et cela dans le but de les commander.
...car je vous avoue que le domaine de la régulation électronique n'est pas vraiment mon fort ^^

[Boumako]

Je peux te donner un schéma, par contre l’électronique n'est pas mon domaine de prédiction donc il serait souhaitable de demander un avis en section électronique par la suite.
Avant toute chose il faut préciser les points listés plus haut car le choix du matériel en dépend.

[enegy3000]

Merci pour ce retour......vous avez raison...j'aurais du commencer par la

Voici donc les réponses :
- Quelle taille doit faire l'enceinte ? Pour l’instant je n’ai pas un volume précis en tête mais je dirais à peu près 0.15 m3
- En quelle matière sera elle fabriquée ? Un matériau isolant thermiquement (le plus possible)
- Quelle alim sera utilisée ? Je suppose que ça sera une alimentation en courant continue ?
- Quel est le paramètre mesuré permettant d'ajuster la régulation du module. Il s’agit d’un flux de chaleur dégagée d’environs 0.5W qu’il faudra refroidir par ma cellule.
- Quelle valeur et précision veux tu obtenir sur ce paramètre ? La meilleure précision possible.

J’espère que cela a pu répondre à vos questions

[Boumako]

C'est déjà un peu plus clair.
La grandeur mesurée serait plutôt la température je pense ; d'après ce que j'ai compris il faudrait la maintenir à 15°C.
Est-ce que tu es sur du volume de l'enceinte ? 0.15m3 correspondent à 150 litres (la taille d'un petit tonneau).

[enegy3000]

Je vous remerci pour votre réponse.

Concernant le volume de l'enceinte ...je pense en effet partir sur cette valeur qui semble amplement suffisante.

[Boumako]

Dans ce cas ce n'est plus du tout la même chose. Grossièrement une glacière de 20 à 30l consomme une 50aine de watts pour descendre environ 10°C sous l'ambiant, donc avec un volume pareil il faudrait environ 100 à 200W d’électricité, et la stabilisation en température prendra un temps fou.
Pour une telle contrainte de volume il faudra plutôt utiliser un petit groupe froid, comme ceux que l'on utilise pour refroidir les aquariums.

[enegy3000]

oui effectivement, je n'avais pas vu les choses de ce point de vue la...supposons que je réduise le volume de mon enceinte (ce qui est tout a fait possible) car mon objet a un volume de 350 cm3 du coup réduire le le volume de l'enceinte ne pose aucun de problème...

Le dispositif que vous avez eu la genteillesse de me proposer (petit groupe froid) ne correspond malheureusment pas ..et a été écarté...c'est pour ce que je suis parti sur le refroidissment par effet peltier.

[Boumako]

Si cela est possible il serait judicieux de faire une enceinte à peine plus grande que l'objet, avec un peu d'espace pour que l'air puisse circuler autour. On peut prendre par exemple une boite en polystyrène pour conserver les surgelés de 1 ou 2 litres.
Sur chaque face du module il faudra placer un radiateur et un petit ventilateur pour diminuer les résistances thermiques.

[enegy3000]

Effectivement, cela me semble une bonne idée. Je vous en remercie.

Vous m'aviez dit que vous aviez utilisé un dispositif similaire pour refroidir une caméra. Pourriez-vous (si cela est possible bien sur) m'n dire un peu plus sur le la materiel électronique que vous avez utilisé pour refroidir cette caméra par effet Peltier ?