Yazar: fiducia
Konu: Termoelektrik Soğutma teorisi
Tarih: 24/9/2017, 14:09 (GMT 3)

ÖZET
Günümüz modern bilgi toplumunun; teknoloji, sanayi, ulaşım, iletişim gibi hayatın
vazgeçilmez parçaları haline gelmiş her faaliyeti için ihtiyaç duyduğumuz
enerji, bugün artık en kıymetli ve önemli bir kaynak haline gelmiştir. Günümüzde
soğutma ve ısıtma sistemleri birçok alanda kullanılmaktadır. Ama bu sistemlerin
gerek çok yer kaplaması gerek gürültülü çalışmaları, gerek hareketli parçaları
içermeleri, gerekse arıza risklerinin yüksek olması sebebiyle günümüzde yeni
alternatif sistemlerin arayışına gidilmektedir. Termoelektrik sistemler bu alternatif
sistemler arasında en umut verici olan sistemlerden biridir. Termoelektrik
sistemler (Peltiermodülleri) genellikle küçük hacimlerin soğutulması uygulamalarında
güvenilir, sessiz ve düzgün çalışır, çevre dostudur ve sıcaklık kontrolü-
nün önemli olduğu çalışmalar için uygundurlar.
Bu çalışmada Antalya ilinde bir konutun duvarların belli boyutlarda termoelektrik
sistemler döşenerek hem ısıtmasını hem de soğutulması planlanmıştır.
Sistemin ısıtma ve soğutma performansı maliyet analizi yapılacaktır.
Anahtar Kelimeler: Termoelektrikmodül, Isıtma, Soğutma
1. GİRİŞ
Günümüzde sağlam, güvenilir, kompakt, ufak boyutlu, uzun ömürlü
bakım gerektirmeyen soğutuculara artan bir ihtiyaç vardır. Yaygın
olarak kullanılan mevcut kompresörlü soğutma sistemleri mekanik
olarak hareket eden parçaları olduğundan ve boyut olarak büyük
olduklarından arzulanan ideal özelliklere sahip değillerdir.
Teknolojinin hızlı bir şekilde artması sonucu özellikler yeni ve daha
sıkı imal edilmiş daha az yer kaplayan soğutma sistemlerine ihtiyaç
duyulmaya başlanmıştır.
Termoelektrik modül, bir nesnenin sıcaklığını çevre sıcaklığının altı-
na düşürürken, çevredeki sıcaklık ne olursa olsun, nesne sıcaklığını
dengede tutarlar. Termoelektrik modül, yüzey alanı başına 3-6
watt/cm²’lik bir pompalama yapabilir. Termoelektrik modüller,
bazen termoelektrik veya Peltier etkili soğutucu diye de adlandırılabilir.
Bir doğru akım kaynağından sağlanan bir voltaj sayesinde, ısı,
Bir Villanın Termoelektrik Bir
Sistem ile İklimlendirilmesinin
Araştırılması
Abs tract:
In our modern-day information society,
the energy we need for each activities
like technology, industry, transportation
and communication, which
have been indispensable parts of life,
has recently become the most precious
and important resource. Today, the
cooling and heating systems are used
in many areas.
But nowadays it has been in quest of
new alternative systems due to the fact
that either these systems take up too
much space and work noisily, or contain
dynamic parts and have high risk
of failure. Thermoelectric Systems are
one of the most hopeful ones among
these alternative systems. Thermoelectric
Systems (Peltiermodules) work reliably,
quietly and properly in cooling applications
of small volumes, and they are
also environmentally friendly and suitable
for works in which the temperature
control is important.
In this study, it is planned to both heat
and cool a house in Antalya by the
way of installing thermoelectric systems
in the walls to some certain
extents. The cost analysis of heating
and cooling performance of the system
will be done.

ZET Termoelektrik soğutma sistemlerinin ilk geliştirilme
çalışmalarının büyük bir kısmı A.F. Ioffe yönetiminde
Bu çalışmada Termoelektrik (Peltier) soğutma S.S.C.B.'de gerçekleştirilmiştir.
sistemlerinin temelleri üzerinde durulmuş ve bu
sistemler üzerindeki termodinamik etki, soğutma Bir termoelektrik sistemin fiziksel prensiplerinin daha
gücü ve performans katsayısının hesaplanması, kolay anlaşılabilmesi amacıyla gaz sıkıştırma ve
termoelektrik soğutma modülünün dizaynı ve termoelektrik soğutma sistemleri arasında geçerli
modellenmesi, bu sistemlerde kullanılan metaller ve benzetmeler yapılabilir.
bu metallerin performans limitleri, termoelektrik
soğutma modülleri, bu modüllerin performans İki sistem arasındaki çeşitli benzerlikler Şekil 1.'de
parametreleri ve termoelektrik soğutma sistemlerinin gösterilmiştir. Her iki sistemdeki anahtar nokta
diğer soğutma sistemleriyle ilişkisi hakkında bilgi sistemin sıcak ve soğuk taraflarındaki iç enerjide bir
verilmiştir. değişim elde etmektedir.
GİRİŞ Buhar sıkıştırmalı soğutma çevriminde iç enerji
değişimi, yoğuşturucu ve buharlaştırıcı arasına bir
Mekanik buhar sıkıştırma sistemlerinin yanı sıra, bir kısma (genleşme) vanası konularak elde edilebilir. Bu
soğutma etkisi elde edilebilmesi amacıyla kullanılan vana kullanılmadığı taktirde soğutucu sabit bir basınç
çeşitli yöntemler vardır. Son yıllarda ticari alanda ve entalpide olacağından ısı pompalama işlemi
kullanımı önem kazanmaya başlayan termoelektrik meydana gelmez. Aynı prensip termoelektrik devre
soğutma sistemleri de bu yöntemlerden birini teşkil için de geçerlidir. Eğer n ve p malzemeleri aynı olursa
eder. sistemin her tarafında elektron-gaz enerji seviyesi
aynı olacak ve ısı pompalama işlemi oluşmayacaktır. Prusyalı bilim adamı Seebeck tarafından 1822 yılında Eğer tasarımcı değişken elektron enerji seviyeli yapılan araştırma ve deneyler neticesinde malzemeler seçerse akım yönüne bağlı olarak engel termoelektrik eleman çiftleri ortaya çıkmıştır.
veya birleşme noktası boyunca elektron-gaz akışı bir Seebeck'in deneyleri, değişik birleşme noktası enerji değişimi oluşturur ve sonucunda birleşme sıcaklıklarına sahip benzer olmayan iletkenlerden
noktasında ısı çekilmesi veya atılması olayı
oluşan kapalı bir devrede sıcaklık farkından dolayı bir gerçekleşir.
elektrik akımının ortaya çıktığını göstermiştir.
Seebeck bulduğu sonuçları yanlış değerlendirmiş ve
sıcaklık farkı dolayısıyla bir manyetik akış doğduğunu
ispat ettiği kanısına varmıştır.
Fransız bilim adamı Peltier, 1834 yılında yaptığı
deneylerde üzerinden akım geçen iki benzer olmayan
iletkenin birleşme noktasında bir ısısal etki olduğunu
gözlemlemiş ancak o da Seebeck gibi sonuçları
yanlış yorumlamıştır.
William Thomson (Lord Kelvin) termodinamik
analizler neticesinde Seebeck ve Peltier etkilerinin
birbirleriyle alakalı olduğunu ispat etmiştir. Ayrıca
daha sonraları Thomson etkisi diye anılmaya
başlanan üçüncü bir termoelektrik olgu ortaya Şekil 1. Buhar sıkıştırmalı soğutma çevrimi ile, çıkarmıştır. Ancak yarı iletken malzemelerin
termoelektrik soğutma çevrimi arasındaki sistem kullanılmaya başlanmasından sonra pratik bir önem benzerlikleri kazanmıştır.
TEMMUZ AĞUSTOS EYLÜL 2011 YIL:14 SAYI:54
Şekil 2.'de Şekil 1.'de gösterilen iki sistem için
basitleştirilmiş enerji seviye diyagramları ve benzerlikleri
verilmiştir.
Şekil 3. Seebeck devresiyle ısının dışarıya atılması
(sistemin soğutulması)[3]
Peltier soğutucuları bilhassa ufak alandaki soğutma
Şekil 2. Buhar sıkıştırmalı soğutma çevrimi ve ihtiyaçlarının giderilmesinde önem kazanmaktadır.
termoelektrik soğutma çevrimi için enerji seviye Bilgisayar ve elektronik devrelerinin soğutulması,
diyagramları ve benzerlikleri soğutmalı araç koltukları, küçük soğutucu üniteler
(örneğin bira soğutucuları) gibi çeşitli uygulamalarda
Birbirinden ayrı malzemeden yapılmış iki teli kullanılmaktadır. Şekil 4.' de bir bilgisayar ana
uçlarından birbirine bağlar ve devreden elektrik akımı belleğinin bu tür bir Peltier soğutucu