Peltier Kühlung
In der letzten Zeit wurde ich wiederholt gefragt, ob es möglich ist, in den Bierlift eine zusätzliche Kühlung einzubauen. Und wenn es geht, dann wie. Eine Kompressorkühlung wie in einem Kühlschrank wurde aufgrund der Größe, Komplexität und hohen Kosten gleich ausgeschlossen. Meine Wahl fiel auf ein Peltier-Element , welches klein und günstig ist. Ein großer Nachteil der Peltier Elemente ist ein niedriger Wirkungsgrad.
Die Effizienz der Kühlung mit Peltier Elementen kann jedoch mit einer guten Isolierung und Reduktion von ΔT (Temperaturunterschied) zwischen der kalten und warmen Seite des Elementes verbessert werden. Das heißt, die warme Seite muss ausreichend gekühlt werden. Zu der kalten Seite muss die Wärme aus der Luft des Bierliftes hinzugefügt werden.
Idee
Für die Tests habe ich ein Peltier-Element mit 100W Leistungsaufnahme genommen, das ich bereits vor Jahren gekauft habe und für das ich bisher keine Anwendung gefunden habe. Da das in den Bierlift eingebaute Netzteil nur auf 60W ausgelegt ist, wird die Kühlung vorerst extern mit Strom versorgt.
Das Element wird auf einer Aluminiumplatte 100 x 100 x 6 mm mit der kalten Seite mit Wärmeleitpaste aufgeklebt. Die Platte wird mit dem Deckel des Bierliftes (Teil FR9_BL2) verschraubt. Zwischen der Platte und dem Deckel wurden Unterlegscheiben platziert, damit die Teile keinen vollflächigen Kontakt miteinander haben. Die Aluminiumplatte hat eine rund gefräste Tasche für das mittlere 30mm Rohr, damit die Wärme aus dem Bierlift über das Rohr und Aluplatte zu der kalten Seite des Peltier-Elements geleitet wird. Die warme Seite des Kühlelementes wird mit einem CPU-Kühler mit Heat Pipes runtergekühlt.
Alle Testversuche wurden in einem Raum bei normalen Zimmertemperaturen 22 ±1°C durchgeführt. Das Rohr des Prototyps wurde von außen mit Luftfolie wärmegedämmt. Für den ersten Test habe ich zwei Temperatursensoren eingebaut: den ersten in die Aluminiumplatte und den zweiten in das Bierliftrohr in den Getränkebereich.
In dem folgenden Diagramm ist die Temperaturveränderung über 9 Stunden dargestellt. Der Innenraum des Bierliftes wurde auf 18°C runtergekühlt. Diese Temperatur wurde bereits nach 4 Stunden erreicht und ist bis zum Ende des Tests konstant geblieben. Die Aluminiumplatte wurde auf -4°C abgekühlt.
Aus den ersten Ergebnissen ist es erkennbar, dass die „Wärme“ aus dem Bierlift nicht optimal an die kalte Seite des Kühlelementes geleitet wird:
- die Aluminiumplatte wird auf -4°C runtergekühlt.
- Differenz Außen (22°C) -/Innentemperatur (18°C) beträgt „nur“ 4°C.
Optimierung
In der folgenden Abbildung ist das optimierte Kühlkonzept dargestellt. Auf die Aluminiumplatte (5) mit dem Peltier-Element (4) wird ein 40 x40 mm Aluminium Kühlkörper (3) mit einem wärmeleitenden Klebestreifen angebracht. Im Frästeil FR5_BL2 unter dem Kühlkörper wurde ein „Luftgitter“ (2) für ein 40 x 40 x 20mm Lüfter (1) gefräst. Der eingebaute Lüfter soll für die Luftzirkulation im Bierlift sorgen und somit den Wärmetransport zum Kühlelement verbessern. In den „Elektronikraum“ habe ich einen zusätzlichen dritten Temperaturfühler platziert, um die Temperatur unter dem Deckel zu messen.
Wie der erste hat auch der zweite Versuch ca. 9 Stunden gedauert. Die minimale Temperatur 14°C im Bierlift wurde nach ca. 6 Stunden erreicht. Die Differenz zur Außentemperatur betrug ca. 8°C. Im Vergleich zum ersten Versuch (-4°C) wurde die Kühlplatte auf 2°C runtergekühlt, was auf besseren Wärmeaustausch hindeutet.
Wenn man die Abkühlkurven der beiden Tests in einem Diagramm anschaut, stellt man schnell fest, dass die Abkühlgeschwindigkeit im 2.Versuch deutlich schneller ist.
Fazit und nächste Schritte
Der Test hat gezeigt, dass es durchaus möglich ist den Bierlift mit Peltier-Elementen zusätzlich um paar Grad runterzukühlen. Allerdings würde so eine Modifikation sich wegen enorm hohen Stromverbrauch nur bei der Verwendung der „kostenlosen“ überschüssigen Sonnenenergie (Photovoltaik ) lohnen.
Bevor ich die Zusatzkühlung in meinen Bierlift einbauen würde müssen noch folgende Schritte vorgenommen werden:
- Anschaffung und Installation eines 100Wp Solarpanels für den Garten.
- 100W Peltier Element durch 60W ersetzen.
- testen ob 1 Lüfter statt 3 am CPU Kühler ausreicht.
- optisch ansprechende und wasserfeste „Verkleidung“ für den CPU Kühler kreieren.
- bessere Wärmedämmung zwischen der Aluminiumplatte mit dem Peltier-Element und oberen Deckel herstellen.
Ich bin noch unschlüssig, ob ich meinen Bierlift mit einer Zusatzkühlung ergänze.
Was denkt ihr darüber? Ist eine Zusatzkühlung im Bierlift sinvoll oder sollte der Bierlift ein reiner Erdkühler bleiben?
