Термоэлектрический нагрев и охлаждение

Построение современных лазерных, оптических, радиоэлектронных систем немыслимо без применения охлаждающих и термостатирующих систем на базе современных ТЭМ.

Надежность и ожидаемый ресурс наработки на отказ электронного оборудования и приборов обратно пропорциональны температуре компонентов, входящих в состав системы.

Уменьшение рабочей температуры компонентов оборудования и приборов соответствует экспоненциальному увеличению их надежности и времени наработки на отказ. Следует отметить, что увеличение теплового рассеяния в отдельных силовых электронных компонентах при одновременном уменьшении их конструктивных размеров неизбежно влечет за собой необходимость точного расчета охладительной системы, гарантирующей сохранение заданных поставщиком интервалов рабочих температур при самых неблагоприятных внешних температурных воздействиях.

Термопара (контакт двух разнородных металлов) в том виде, в каком она была использована в знаменитых опытах Пельтье, не имеет практического значения для энергетических применений — для эффективного охлаждения необходимо развернуть рабочую поверхность. Следует отметить, что конструкция термоэлектрического модуля, представленная ранее, будет работать в первый момент. Джоулево тепло равномерно выделяется в термоэлектрических элементах и равномерно прогревает систему. Это негативно сказывается на процессе охлаждения. Со всей очевидностью, ТЭМ не может быть применен без соответствующего устройства отвода тепла. В идеальном случае необходимо стабилизировать температуру горячей стороны модуля со значением, близким к температуре окружающей среды. Таким образом, применение ТЭМ всегда связано с использованием того или иного радиатора, который позволяет сбросить не только тепло, перекачиваемое ТЭМ с холодной стороны, но и джоулево тепло, выделяемое в ТЭМ при протекании через него электрического тока.

Важнейшим преимуществом использования ТЭМ совместно с эффективной системой сброса тепла с горячей стороны модуля является возможность обеспечить охлаждение объекта до температуры ниже окружающей среды, при этом, в случае правильного расчета, обеспечивается не только компенсация обратного натекания тепла через тепловую изоляцию, но и отвод тепла, излучаемого объектом.

Твердотельная, герметичная конструкция теплового насоса на основе ТЭМ позволяет отводить тепло из герметично закрытых объемов.