Nei processi di raffreddamento che richiedono compattezza, robustezza ed assenza di manutenzione, le unità termoelettriche a celle di Peltier rappresentano la soluzione più idonea.
Cosa sono le unità termoelettriche?
Un’unità termoelettrica è un dispositivo che permette di raffreddare in modo rapido, impiegando soltanto energia elettrica, e ottenendo gli stessi effetti di un sistema convenzionale (es. un frigorifero), ma senza l’utilizzo di gas, compressori o parti in movimento. I moduli termoelettrici sfruttano il cosiddetto effetto Peltier: “una corrente elettrica che scorre tra due metalli o semiconduttori differenti posti in contatto produce un trasferimento di calore”.
Da un lato, quindi, si otterrà l’assorbimento del calore e un conseguente raffreddamento, dal lato opposto il calore verrà ceduto all’ambiente circostante.
I moduli a celle di Peltier si trovano spesso nelle CPU, nei laboratori chimici, persino in sala operatoria. Ma anche su aerei o elicotteri, dove spazi piccoli e vibrazioni non permetterebbero l’installazione di sistemi di raffreddamento a gas.
Nei quadri elettrici, in particolare, sono ineguagliabili per affidabilità, soprattutto in tutte quelle applicazioni industriali in cui l’ambiente da raffrescare raffrescare è su parti in movimento.
Il modulo termoelettrico
Il cuore del sistema è il modulo termoelettrico, spesso impropriamente chiamato “cella”, termine con il quale va identificata la sua forma più elementare, costituita da una singola giunzione tra due parti di semiconduttore drogati in modo diverso. Ciascun modulo termoelettrico è costituito dall’unione di più giunzioni, collegate in serie fra loro ed incapsulate tra due superfici radianti, realizzate in materiale ceramico.
Dal punto di vista applicativo, le unità termoelettriche possono essere definite come delle pompa di calore statiche, controllate in corrente. Sono reversibili, perché invertendo il verso della corrente di alimentazione, ci permettono di addurre calore anziché di sottrarlo.
I limiti dei moduli a celle di Peltier
Se il principio è facilmente comprensibile, però, le insidie in applicazione non sono poche ed è facile incappare in gravi errori. Non è un caso il fatto che solo pochi produttori dispongono di sistemi basati su moduli Peltier per diverse potenze e sono molti ad averci solo provato. Dimensionamento e processi produttivi non sono scontati, soprattutto se non si dispone della dovuta esperienza.
Il primo aspetto critico è lo sviluppo di calore intrinseco. La differenza di temperatura tra le due superfici di contatto è funzione della corrente che attraversa la serie di celle, ma all’aumentare della corrente si produce del calore per effetto Joule: non è quindi possibile agire sulla corrente in modo illimitato. Lo stesso calore, per conduzione, interessa anche il lato freddo producendo perdite di efficacia oltre che di efficienza: il lato caldo, infatti, si trova a pochi millimetri da quello freddo e anche con una corretta alimentazione elettrica si ottengono perdite per conduzione, se non si sviluppa un adeguato impianto di dissipazione del lato caldo.
Dissipazione nelle unità termoelettriche
La dissipazione sul lato caldo è la componente più critica di tutto il sistema e va raggiunta sia attraverso un’attenta progettazione termotecnica sia con un’elevata stabilità del processo produttivo. Fattori come rugosità, pressione tra superfici, adesivi e spessori, devono essere ben definiti in sede di progetto e tenuti sotto controllo nel processo produttivo.
Le soluzioni Fandis per il raffreddamento di piccoli spazi
In oltre vent’anni abbiamo accumulato una notevole esperienza nella progettazione e produzione di unità termoelettriche. La gamma Bordos di Fandis si distingue per prestazioni ed affidabilità: è composta da apparati alimentati a 12V, 24V, 48V o a 230V, con alimentatore integrato e potenze da 50, 100, 200W.
Per saperne di più, visita il sito fandis.it e scopri i nostri prodotti Bordos per quadri elettrici, oppure lascia un commento a questo articolo. Un nostro tecnico ti risponderà il prima possibile.
Lascia un commento