الثلاجة الكهروحرارية +مقارنة بين النظام الكهروحرارى والنظام الانضغاطى

الثلاجة الكهروحرارية


التركيب:.
تعد الثلاجة الكهروحرارية بحق ثلاجة عصر الفضاء و تعتمد في عملها علي علم المواد النصف موصلة ( انصاف الموصلات ) "SEMICONDUCTORS " ويستفاد في هذا النوع من الثلاجات بتأثير نظرية العالم " بلتير "حيث يعمل تيار كهربائي مستمر(D . C) في جزء اتصال بين وحدتين حراريتين مختلفتين إما علي امتصاص الحرارة أو إشعاعها و ذلك حسب إتجاه مرور التيار فإذا كان مرور التيار يكون باردا (و يعمل على امتصاص الحرارة) و جزء الاتصال يكون ساخنا و يشع الحرارة.
تستعمل مواد أنصاف الموصلات في صناعة الوحدات الحرارية المستعملة في هذا النوع من الثلاجات ويوجد نوعان من هذه المواد يعرفان بالنوع السالب (N- TYPE ) والنوع الموجب (P-TYPE ) وتستعمل مادة البزموث تللوريد في الوقت الحاضر كمادة نصف موصلة في صناعة الوحدات الحرارية والنوع السالب منها يشتمل علي كمية أزيد قليلا من التليريوم لاحداث اليكترونات مرة أو حاملات شحنة سالبة والنوع الموجب يصنع من مادة بزموث تللوريد و تشتمل علي كمية أزيد قليلا من البزموث لأعطاء حاملات شحنة موجبة أما جزء الاتصال فيصنع من الالومنيوم المغطى بطبقة من النيكل .
وتتركب المجموعة الكهروحرارية من عدد من مزدوجات الوحدات الحرارية المختلفة توصل كهربائيا بعضها مع بعض بالتوالي فنجد جميع اجزاء الاتصال الباردة في احد الاوجة وجميع اجزاء الاتصال الساخن في الوجة الاخر .


الدائرة الكهربائية للثلاجة الكهروحرارية .
الدائرة الكهربائية الخاصة بالثلاجة الكهروحرارية حيث يقوم الثرموستات المركب بها والذي يتأثر بدرجة حرارة كابينة الثلاجة بالمحافظة علي درجة الحرارة داخل هذه الكابينة عند ( 2-5 ) درجة مئوية ويمكن تنظيم سعة تبريد هذا النوع من الثلاجات عند مستويين عال ومنخفض بواسطة مجموعة أزرار نظرا لأنه عند إبطال الثلاجة تنتقل الحرارة بسرعة خلال الوحدات الحرارية المركبة داخل كابينة الثلاجة من ناحية سطحها الساخن الي ناحية سطحها البارد ويزداد استهلاك التيار لهذا استخدمت عملية تنظيم سعة تبريدها علي مستويين وذلك لعمل موازنة في سعة التبريد والحد من التسريب الحرارى بقدر الأمكان والأقلال من عدد المرات التى يبطل عمل التبريد وكذلك تخفيض استهلاك التيار .

الدائرة الكهربية لثلاجة كهروحرارية وهى تتكون من الأجزاء الآتية:-
1. محول كهربي (Transformer) يعمل على مصدر تيار متناوب (120فولت أو 220فولت) وينتج منه تيار 20 فولت متناوب.
2. مقوم تيار (Rectifier) يحول التيار المتناوب الخارج من المحول (120 فولت متناوب) إلى تيار مستمر (120 فولت مستمر).
3. نموذج كهروحراري (Thermoelectric Module) يمر فيه التيار المستمر عبر ملف خانق (Choke Coil) بحيث تكون الوصلة الداخلية باردة والوصلة الخارجية ساخنة.
4. ثرموستات (Thermostat) يضبط درجة الحرارة داخل حيز الثلاجة ويتصل بدخول المحول.
نظرية العمل:-
يمر التيار الكهربي من المنبع ( 220فولت) ثم إلى المحول فينخفض جهده إلى (20 فولت) ثم يمرر التيار إلى مجموعة من الموحدات " قنطرة الموحدات "وذلك لتحويلة من تيار متغير إلى تيار مستمر ثم يمرر إلى الموديول P-N وبالتالي تبرد الوصلة الداخلية وتسخن الوصلة الخارجية ويتم التحكم فى درجة الحرارة عن طريق الثرموستات الذى يفصل جهد المنبع عند وصول درجة حرارة الحيز المبرد إلى الدرجة المطلوبة .

خواص واستخدامات الثلاجة الكهروحراري:-
بالرغم من أن معامل الأداء للثلاجة الكهروحرارية منخفض نسبياً (بالمقارنة مع منظومات التبريد التقليدية) إلا أن استخدامها يتزايد نظراً لطواعيتها للتشغيل , إذ يمكنها أن تعمل بتيار مستمر 120 فولت مباشرة أو بالتيار المتناوب المنزلي العادي باستخدام موفق(Adaptor) من التيار المتناوب إلى التيار المستمر . ولهذا السبب ولسهولة نقلها فهي مرغوبة في الرحلات القصيرة والمعسكرات.
ونلاحظ أن هذا النوع من الثلاجات يتميز بالهدوء التام وأن كانت كفاءة تبريدها(أو تسخينها) متواضعة , غير أن خفة وزنها * وطاقتها التبريدية المحدودة التى تكفى للاستخدامات الخاصة سالفة الذكر, يجعل تتفوق على الأنواع الأخرى من الثلاجات المكافئة لها في الطاقة التبريدية والحجم . وبالتالي فقد جذبت هذه الثلاجة الباحثين لتطويرها ورفع معامل آدائها.
ومن جهة أخرى فإن منظومة التبريد (أو التسخين) الكهروحرارية تسمح بالاستخدام في منظومات تكييف الهواء (الصيفي أو الشتوي) لحيز محدود بإضافة مروحة لتحريك الهواء على السطح البارد ( أو الساخن ) للمنظومة ويمكن لهذه المروحة أن تستخدم نفس مصدر الطاقة الكهربية للثلاجة . وفي هذه الحالة قد لا نحصل على الراحة التامة التى يمكن الحصول عليها في نظم التكييف التقليدية , إلا أن بساطة المنظومة والوفر في الطاقة المصاحب لها يجعل هذا الاستخدام مفضلاً في الحالات التى يكفى فيها الحصول على قدر من الراحة.

مميزات الثلاجة الكهروحرارية عن الثلاجات الكهربائية :-
1- لايوجد بها اجزاء ميكانيكية متحركة وبالتالي ليس لها اصوات بالمرة .
2- لاتحتاج الي مواسير لمرور مركب التبريد بداخلها لهذا يكون تركيبها بسيط وحجمها صغير .
3- يمكن تغيير سعة التبريد الممكن الحصول عليها منها بتغير عدد وحدات المزدوجات المستعملة .
4- يمكن الحصول علي عملية التبريد أو التسخين بها بتغير اتجاه مرور التيار فقط وبذلك لاتحتاج الي مسخنات خاصة لاذابة الثلج .
عيوبها:-
1- ثمن المواد الكهروحرارية مرتفع .
2- المزدوجات الكهروحرارية ليس لها احتمال ميكانيكية .
3- عدم إمكانية صناعتها بأحجام كبيرة حاليا .
فيما يلي مقارنة بين الثلاجات الكهروحرارية والثلاجات الكهربائية .



* مقارنة بين النظام الكهروحراري والنظام الأنضغاطى *




عنصر المقارنة






النظام الكهروحراري(1)






النظام الأنضغاطى(2)




التركيب:
(1) بسيط التركيب فهو يعتبر مجرد دائرة كهربية أحد مكوناتها أشباه موصلات "P-N" .
(2) معقد التركيب فهو مكون من عدد كبير من المكونات (ضاغط ،مكثف ،وسيلة تمدد،مبخر،فلتر،مجفف، الخزان ،....إلخ .
الأجزاء المتحركة :
(1) لا توجد به أجزاء متحركة على الإطلاق .
(2) توجد به أجزاء متحركة .
الوسيط الحامل للحرارة :
(1)الالكترونات السارية فى الدائرة الكهربية .
(2) مركب التبريد .
الوزن لحجم معين :
(1) خفيف الوزن ويمكن حماه بسهولة غالباً .
(2) ثقيل الوزن .
الطاقة التبريدية :
(1) منخفضة (كسر طن تبريد)
(2) تتدرج إلى قيم كبيرة أحياناً حسب التصميم .
مجالات الاستخدام :
(1) خاصة ومحددة .
(2) واسعة من الاستخدام المنزلي إلى الاستخدام التجاري .
الضوضاء :
(1) لا يصدر أي ضوضاء .
(2) قد تكون الضوضاء الصادرة منه عالية .


مصدر الطاقة اللازمة :


(1) الكهرباء المنزلية220فولت مع موفق لإنتاج تيار مستمر 12 فولت .


(2) الكهرباء العادية أو الغاز أو الطاقة الشمسية .
الأعطال والصيانة :
(1) قليل الأعطال .
(2) الأعطال الكثيرة محتملة وقطع الغيار معقدة وغالية الثمن .
معامل الأداء :
(1) منخفض .
(2) يمكن جعله مرتفعاً بتحسين التصميم