Dans les procédés de refroidissement qui demandent un faible encombrement, de la robustesse et pas ou peu de maintenance, les unités thermoélectriques à effet Peltier représentent la solution idéale.
Qu’est-ce qu’une unité thermoélectrique ?
Une unité thermoélectrique utilise une technologie qui vous permet de refroidir rapidement de petites quantités de produit, ou un espace limité, en utilisant seulement de l’électricité, pour obtenir le même résultat qu’avec un système conventionnel (par exemple un réfrigérateur), mais sans recourir à l’utilisation de gaz, compresseur ou pièces mobiles. Les modules thermoélectriques fonctionnent sur la base de l’Effet Peltier: « un courant électrique circulant entre deux matériaux conducteurs de nature différente liés par des jonctions produit un transfert de chaleur » . D’un côté, une absorption de chaleur et donc un refroidissement sera obtenu, et sur la face opposée la chaleur sera transférée à l’environnement.
Les modules à effet Peltier sont fréquemment utilisés dans les CPU, les laboratoires de chimie, même en salle d’opération. Mais aussi dans les avions et hélicoptères, où le manque de place et les vibrations ne permettent pas l’utilisation de systèmes de refroidissement à gaz.
Dans les armoires, particulièrement, ils n’ont pas leur pareil en terme de fiabilité, essentiellement dans toutes ces applications industrielles où l’environnement à refroidir est refroidi par des systèmes mobiles.
Les modules thermoélectriques
Le cœur du système est le module thermoélectrique, souvent improprement appelé « cellule », un terme qui renvoie à sa forme la plus basique, consistant en une seule jonction entre deux pièces en semi-conducteurs différemment chargées. Chaque module thermoélectrique consiste en l’assemblage de nombreuses jonctions connectées en série et encapsulées entre deux surfaces radiantes, faites de céramique.
Du point de vue de l’application, les modules thermoélectriques peuvent être représentés comme des pompes à chaleur statiques, contrôlées par le courant. Ils sont réversibles, puisque en inversant le sens de circulation du courant ils permettent d’ajouter de la chaleur au lieu d’en enlever.
Les limitations des modules Peltier
Si le principe est facilement compréhensible, il existe néanmoins de nombreux pièges pour les applications et il est facile de se fourvoyer dans de sérieuses erreurs. Ce n’est pas un hasard si seulement quelques fabricants ont à leur gamme des systèmes basés sur les modules à effet Peltier, et nombreux sont ceux qui ont essayé de les développer. Le dimensionnement et le procédé de fabrication ne sont pas évidents, particulièrement si vous ne bénéficiez pas d’expérience dans le domaine.
Le premier aspect critique est le développement de la chaleur intrinsèque. La différence de température entre les deux surfaces de contact est fonction du courant qui traverse la série de cellules, mais lorsque le courant augmente, de la chaleur est issue de l’effet Joule: Il n’est donc pas possible d’agir via le courant de manière illimitée. La même chaleur, par conduction, affecte la face froide produisant une perte d’efficacité et de rendement: Dans la pratique, la face froide est située à seulement quelques millimètres de la face chaude et même avec une bonne alimentation des pertes sont obtenues par conduction, si vous ne concevez pas un système de dissipation de chaleur adéquat.
Dissipation dans les modules thermoélectriques
La dissipation sur la face chaude est le composant le plus critique du système et doit être réalisée en tenant compte à la fois de la conception thermoélectrique et de la haute régularité du process de fabrication. Des facteurs comme la robustesse, la pression entre les surfaces, les adhésifs et les épaisseurs doivent impérativement être définis avec précision et contrôlés lors de la fabrication.
Les solutions Fandis pour le refroidissement de petits espaces
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