Як зробити холодильник своїми руками: принцип роботи, вибір матеріалів

Вибір, чесно кажучи, не дуже великий, коли постає питання, як зробити холодильник своїми руками. На сьогоднішній день мороз може вироблятися лише двома методами. Це використання чотирьох станів фреону або електричних елементів Пельтьє. Ще холод можна зберігати. Для цього потрібно якийсь відсік, де проведена правильно теплоізоляція для запобігання обміну з навколишнім середовищем. Ми розглянемо ті і інші методи, але приготуйтеся до того, що простого шляху не виявиться. Давайте подумаємо разом, з чого можна зробити холодильник.

Принцип роботи холодильника

Принцип вироблення морозу в холодильнику

Перш, ніж самостійно зробити холодильник, потрібно хоча б представляти як. У зв’язку з цим пропонуємо нижче дуже короткий екскурс на цю тему. Вибачте, немає ні слова про адсорбційні моделі, тому що вони працюють на фреоні. Крім того, навряд чи хтось зможе дістати необхідні матеріали і речовини для реалізації самої концепції.

По-перше, знайте, що 99% побутових холодильників працюють на фреоні. Пристрої на елементах Пельтьє можна знайти в основному в якості автомобільних морозильників. Сенс у тому, що електричний струм протікає через стик двох напівпровідників, де в результаті відбувається охолодження одного з матеріалів. Інший, навпаки, нагрівається. У зв’язку з цим зовнішній радіатор холодильника на елементи Пельтьє вимагає інтенсивного охолодження. Це досягається або вибором великого розміру порізаною алюмінієвої деталі, або введенням вентилятора і примусового обдування. Що ми і бачимо всередині сучасних системних блоків персональних комп’ютерів. (Див. також: Холодильник своїми руками)

Тому той, хто хоче зробити холодильник самостійно, може почати саме з цього. Необхідно знайти елемент Пельтьє для охолодження процесора, а краще навіть два або три. Власне, сама деталь вельми і вельми цікава.

Вона у спеку легко доводить температуру процесора до мінус 10 градусів Цельсія. Тому в якості охолоджувача саморобного пристрою цілком придатна. Вся проблема в тому, що обсяг у нас великий. Ну, подумайте самі! Потужність типового процесора може становити, наприклад, 80 – 100 Вт. Причому далеко не вся вона виділяється у вигляді тепла. Отже, не так вже й потужним повинен бути елемент Пельтьє для охолодження процесора. Наприклад, ті ж 100 Вт.

Відразу обмовимося, що потужність морожения (охолодження) і споживана з розетки – зовсім різні речі. У холодильників за рахунок цього ККД досягає 200 і більше відсотків. Це, втім, стосується більшості кліматичної техніки, як то:

Що саме має місце бути в елементах Пельтьє нам достеменно невідомо. З тієї простої причини, що холодопродуктивність не наводиться. Елементи Пельтьє вже розраховані на якісь потужності, і виробник просто пропонує довіряти. І проблема в тому, що навіть за швидкості падіння температури процесора не можна судити про цей параметр, тому що занадто багато невідомих. Ми знайшли на сайті http://forum.sirius.dn.ua/ малюнок, де наводиться залежність холодопродуктивності елемента Пельтьє Frost-72. Як і очікувалося, вона лінійна, причому дає можливість розрахувати всі потрібні параметри для створення своїми руками холодильника.

Залежність холодопродуктивності елемента Пельтьє

Ви бачите, що з підвищенням напруги живлення до 16 (гранично допустимий) холодопродуктивність теж зростає. Таким чином можна трохи поліпшити результат. А тепер давайте подумаємо, яка продуктивність холодильника, наприклад, Стінол 102:

А який же це літраж у нашого підопічного?

З цих даних ми бачимо, скільки нам потрібно елементів Пельтьє.

Не поспішайте їх складати і віднімати по цифрам 75-100 і 100-120, тому що холодопродуктивність буде зависиеть від температури. Але що таке ДТ? Це різниця температур між пластинами. (Див. також: Як зробити холодильник)

Тобто, чим ми будемо краще відводити тепло від гарячої боку, тим ефективніше буде працювати елемент Пельтьє. Навпаки, якщо не вживати ніяких заходів, то різниця температур досягне приблизно 68 градусів Цельсія (живлення 12 В) і на цьому охолодження припиниться. Отже, заздалегідь ми не можемо нічого передбачити. Але якщо прийняти, що температура в кімнаті становить 22 градуси Цельсія, а в холодильній камері +5 градусів Цельсія, то при ідеальному охолодженні виходить потужність 38 Вт. Легко бачити, що для Стінол 102 знадобиться як мінімум два Frost 72. А краще три.

Що стосується морозильної камери, то її потужність не вдасться реалізувати з можливими втратами. У статті на зазначеному сайті пояснюється, що піковий ККД пристрою дорівнює 62% (ідеальний випадок), тому створення саморобного холодильника з точки зору економії електроенергії не можна назвати хорошою ідеєю. Натомість немає потреби заправляти фреон, і система майже повністю безшумна. Ну, і для охочих все ж побудувати морозильну камеру теж проведемо короткий розрахунок. При цьому різниця температур складе близько 22 — (-18) = 40 градусів, а потужність впаде до 20 Вт. Тобто необхідно 6 елементів Ftost 72. Давайте подивимося, скільки це буде в грошовому вираженні.

Елементи Пельтьє Frost 72

За даними сайту http://www.chipdip.ru/ тільки один елемент Пельтьє Frost 72 коштує від 1500 рублів. Чи потрібна нам морозилка за 9000 рублів (без вартості матеріалу короби), вирішуйте самі. А адже ще і термостат знадобиться. Якщо чесно, то плюс такого пристрою і в тому, що воно може працювати на нагрів. У цьому випадку просто потрібно змінити полярність живлення. Після цього саморобний холодильник перетвориться в кондиціонер, а всередині нього можна буде гріти їжу. Для режиму відтавання саме те. До речі, цей факт потребує уточнення. Але! Ефект Пельтьє звернемо. Пропускаючи струм у зворотному напрямку, можна досягти нагріву. Отже, принцип роботи холодильника полягає в ефекті пониження температури однієї із сторін елемента Пельтьє, причому ефект оборотний.

З чого зробити корпус холодильника

Тут ми не рекомендуємо застосовувати пінополіуретан з тієї причини, що знадобиться спецодяг. Звичайно, якщо купити балончик утеплювача, а краще два або три, то можна обійтися… але без респіратора працювати все одно небезпечно. До речі, врахуйте, що пінополіуретан розширюється та набирає обсяг порівняно повільно. У той же час, ніж повітряні плівка, тим якісніше буде ізоляція. В цьому разі більше не значить краще.

Для ізоляції пінополіуретаном знадобиться виготовити ящик з подвійними стінками і таку ж дверку (кришку) для нього. Це дуже непросте завдання, оскільки потрібно буде заповнити ізолятором і дно. Вирішуйте самі, як краще вчинити, ми ж рекомендуємо залишити технологічні отвори в важкодоступних місцях. Після затвердіння пінополіуретану зайве можна обрізати, а непотрібні закрити дірки. Так вирішується завдання утеплення. Полімер не повинен контактувати з продукцією або навіть просто знаходитися в камері.

Холодильник з пінополіуретану

Плюс тут у тому, що пінополіуретан відмінно здатен виконати всі щілини в місцях входу елементів Пельтьє в камеру. Це буде ідеальна ізоляція, якій складно домогтися якось інакше. Але що ж пропонуємо ми? Наші елементи Пельтьє коштують дуже дорого. Тому і сам холодильник повинен бути менше, і ізоляція краще. У зв’язку з цим пропонуємо звернути увагу на Пенофол з двостороннім фольгуванням. Цей матеріал буває різний, подробиці дізнавайтесь у виробника і дилерів, але обов’язково беріть той, що з двостороннім фольгуванням, незважаючи на складність монтажу. В крайньому випадку матеріал можна приклеїти, а ось прибивати його не варто, це відразу створить містки для витоку тепла.

Зовні обробляємо наш короб пінополіуретаном для усунення найменших щілин. До речі, елементи Пельтьє не входять безпосередньо у відсік. Вони відгороджуються від нього прокладкою з харчового алюмінію. Це необхідно для того, щоб виключити контакт їжі з пінополіуретаном, як і робиться в цьому холодильнику. Що стосується житла, то ми рекомендуємо взяти звичайний, пасивний, вимірює тиск. Їх можна купити на ринку за запитом «термостат холодильника», так і зняти зі старого обладнання. Виглядає це, як невеликий кубик з дуже довгою тонкою трубкою, кінець якої потрібно пристикувати до холодної стороні елемента Пельтьє або де-небудь поблизу.

Вибирайте положення чутливого ділянки датчика так, щоб всі режими витримувалися. Плюс в тому, що такий пристрій зазвичай не тільки відключає в потрібний момент харчування, але також саме по собі піддається настроюванню. Це чисто пасивний елемент, як було згадано вище, складається тільки з мембрани і контактної групи. Вся конструкція герметична, тому не сильно задавайтеся питанням що всередині. Ось, загалом-то, і весь розповідь, як своїми руками зробити холодильник. До речі, продукти краще зберігати на полицях, а також обробити нутро харчовим алюмінієм. Не рекомендуємо пластик: самі б не стали застосовувати і читачам не радимо.

Не забудьте про заземлення, а також не завадить встановити термопредохранители в потрібних місцях. На цьому розповідь про те, як зробити холодильник своїми руками, підходить до кінця. Сподіваємося, що він був корисним. І віримо, що тепер кожен читач зможе зробити холодильник своїми руками.

Як зробити саморобний холодильник в домашніх умовах

У холодильних установках холод виробляється лише двома способами – фреоном та електричними елементами Пельтьє (термоелектричного перетворювача). Перший варіант підходить для великих агрегатів, таких як двокамерні холодильники чи дводверні прилади Side-by-Side. Другий – для саморобних невеликих скринь. Попри простоту пристрою та поширеність, холодильники залишаються дорогим приладом. Саме тому тема самостійного складання невеликих морозильних камер з використанням елементів Пельтьє є актуальною та важливою.

Найкращі матеріали для саморобного холодильника

За наявності знань та всіх необхідних запчастин зробити функціональний саморобний холодильник досить легко.

Почати слід зі складання корпусу майбутнього пристрою. Для виробництва скрині використовуються різні матеріали:

• шматки ламінату – завдяки наявності спеціальних пазів конструкція легко збирається та відрізняється міцністю;
• пінопласт – делікатний матеріал, що легко обробляється, не боїться вологи;
• МДФ чи ДВП – без спеціальної обробки боїться вологи;
• піноплекс чи техноплекс використовується для утеплення зовнішніх стін будівель;
• пластиковий бокс із кришкою (ящик для інструментів).

Взагалі, у кого що завалялося в гаражі або на балконі, те і підійде, головне, це зовні й всередині утеплити короб.

Досвід показує, що оптимальний варіант для саморобного холодильника – екструдований пінополістирол.

Серед його переваг виділяється:

• низький рівень теплопровідності – всього 0,031 Вт/(м·°K);
• відносно висока міцність (чим щільніший матеріал, тим міцніший);
• стійкість до дії вологи;
• невелика вага.

Крім того, матеріал легко обробляється, а зроблені з нього деталі добре склеюються за допомогою звичайних рідких цвяхів.

Як зробити короб саморобного холодильника

Зібрати короб для майбутнього холодильника просто. Для заготовок рекомендується придбати кілька листів пінополістиролу завтовшки 5 мм. Цей матеріал продається листами розміром 1200х600 мм, а дешева ціна за один елемент не вдарить по кишені. Між собою деталі короба поєднуються звичайною монтажною піною. У роботі не обійтися без рулетки, ножа, олівця та рівня.

1. За основу шаблону береться дерев`яна або картонна скринька середніх габаритів. За його розмірами з пінополістиролу звичайним або канцелярським ножем вирізаються деталі – стінки та кришка.
2. Монтажною піною вони з`єднуються між собою. На поверхню листа наноситься шар піни, після чого заготовки необхідно з`єднати, давши просохнути 10 хвилин. Для успішного закріплення важливо не рухати листи до повного просихання. Для максимальної теплоізоляції рекомендується робити стінки холодильника подвійними.
3. Кришку холодильника слід вирізати так, щоб вона повністю закривала простір скрині та щільно прилягала до її стінок.
4. Після повного просихання короба його можна фарбувати. Пінополістирол поглинає фарбу, тому фарбувати його краще за кілька заходів.
5. Зсередини холодильник за допомогою рідких цвяхів обклеюють звичайним утеплювачем з алюмінієвою фольгою.

Готовий ящик вже відмінно утримує холод, проте для того, щоб він міг його виробляти, короб слід доповнити перетворювачем холоду і необхідними для його роботи елементами.

Монтаж охолоджувального вузла, розрахунок потужності елементів Пельтьє

Наступний крок – це складання та монтаж охолоджувального вузла майбутнього холодильника. Щоб отримати повноцінно робочу техніку, потрібно під`єднати корпус до елемента Пельтьє, який можна купити в будь-якому магазині радіотехніки та комп`ютерних компонентів.

Принцип роботи термоелектричного перетворювача Пельтьє полягає у різниці температур верхньої та нижній частини. При подачі на елемент живлення 12В, струм який проходить через деталь, перетворюється на теплове випромінювання (верхня сторона) і холодний потік (нижня сторона).

Перевагами елемента Пельтьє є відсутність рухомих деталей, газу або рідини. Крім цього, їх робота не супроводжується шумом. Використовується деталь, як у мініхолодильниках, так і кондиціонери кулери питної води.

Головний недолік елемента – його порівняно висока вартість.

Нижній край елемента Пельтьє стає джерелом холоду для саморобного холодильника. Головне технологічне завдання на цьому етапі полягає у передачі холоду у внутрішню частину холодильника, де встановлюється радіатор і, навпаки, відведення теплової енергії назовні. З точки зору фізичних процесів, ефективною є наступна конструкція:

1. У бічну стінку холодильника під прямим кутом вмонтовується алюмінієвий брус. Металева поверхня забезпечить подачу холоду усередину корпусу.
2. З боку камери до бруса приєднується радіатор, який поширює холод.
3. Із зовнішнього боку до алюмінієвої деталі прикріплюється елемент Пельтьє, що виділяє теплову енергію.

Можна піти легшим шляхом і посадити охолоджувач на клей-герметик, але це менш ефективно.

Як зробити розрахунок холодильника, що працює на елементах Пельтьє

Щоб саморобний холодильник повністю виконував покладені на нього функції, слід зробити правильні розрахунки.

Врахуйте, що тепловтрата холодильника залежить від різниці температури всередині та зовні приладу. Наприклад, температура приміщення, де стоїть скриня, дорівнює 25 градусам. Відповідно, якщо на холодильнику не буде встановлений охолоджувальний елемент, всередині його будуть ті ж 25 градусів. Якщо додати один елемент Пельтьє з радіаторами на всі боки і підсилити його кулером, то через деякий час температура в герметичному відсіку на 30 літрів знизиться до 19 градусів. Як це виглядає на папері:

• накресліть на аркуші дві осі. У точці їх перетину поставте число 0. При цьому горизонтальна лінія – це температура, а вертикальна – потужність одного елемента Пельтьє, що врівноважує втрату тепла.
• для наочності на горизонтальній лінії поставте точку, яка позначить температуру без елемента 25 градусів;
• з цієї точки почніть вести пряму лінію у бік вертикальної осі;
• на ділянці 2/3 поставте точку, що позначить температурний показник 19 градусів;
• якщо відзначити ще 1/3 відрізка, то температура зменшиться до 13 градусів і для цього показника знадобиться вже два елементи. Кожна наступна деталь знижує температуру на 6 градусів.

Для охолодження повітря в невеликому домашньому холодильнику знадобиться три елементи Пельтьє. Для забезпечення приладу енергією підійде блок живлення зі звичайного комп`ютера. Крім цього він може працювати від автомобільного акумулятора (потрібний подовжувач з роз`ємом під прикурювач).

Щоб ваш холодильник генерував холод, важливо під час встановлення елемента Пельтьє дотримуватись ряду правил та рекомендацій.

1. Дотримуйтесь полярності дротів. Якщо цього не зробити й змінити полярність, то під час роботи елемента нагріватися й охолоджуватися будуть протилежні частини деталі.
2. Забезпечте верхній частині нагрівального елементу постійне повітряне охолодження. Для цієї мети підійде як спеціально куплений кулер, так і вентилятор із системного блоку комп`ютера. Від сили потоку повітря багато в чому залежить потужність роботи елемента Пельтьє.
3. Важливою деталлю у безперебійній ефективній роботі охолоджувача є ізоляційна прокладка. Вона відводить тепло верхньої сторони елемента, щоб нижній радіатор, що охолоджує, безперебійно виконував покладене на нього завдання.
4. Кріпити робочий елемент між верхнім і нижнім радіатором рекомендується на кшталт «бутерброду». На початку йде верхній радіатор. Далі за допомогою шприца наноситься маленький шар теплопровідної пасти. На цю речовину приклеюється керамічна поверхня елемента Пельтьє. На нижню частину деталі знову наноситься теплопровідний крем, на який кріпиться нижній охолоджувальний радіатор. Для з`єднання всіх компонентів слід міцно притиснути й дати конструкції просохнути п`ять годин.

Додатково до нижнього радіатора можна приєднати ще один кулер. Він дозволить пристрою краще поширювати площею скриньки холод. Також холодильник швидше набере необхідну температуру. Кулер унеможливлює виникнення на стінках пристрою конденсату, завдяки чому вміщені в нього продукти завжди будуть сухими.

Процес набору необхідної для охолодження продуктів температури залежить від того, наскільки тепло там, де розміщений холодильник. Чим тепліше зовні, тим охолодження відбувається довше. Важливий аспект – теплоізолювальні якості самого холодильника та його об`єм. Хороший саморобний холодильник повинен бути герметичним і оснащений кришкою, що щільно прилягає.

Підсумовуючи, можна зробити висновок, що для самостійного створення невеликого холодильника, який морозитиме і зберігатиме холод, знадобиться три елементи Пельтьє і два кулери на охолоджувальний та нагрівальний радіатор. Корпусом стане заздалегідь покритий утеплювачем бокс або власноруч зібрана конструкція з пінополістиролу, пінопласту або іншого матеріалу. За наявності всіх перерахованих предметів, мінімальних навичок роботи з технікою, часу та бажання повторити досвід самостійного складання холодильника зможе кожен.