Как сделать автомобильный холодильник своими руками

Сделать автомобильный холодильник своими руками лучше всего на элементах Пельтье. Устройство такого холодильника значительно проще, чем привычного для нас агрегата с компрессором и фреоном в качестве хладагента. Несмотря на то что компрессорный холодильник имеет более высокий КПД, чем работающий на основе эффекта Пельтье, последний предпочтительней использовать в автомобилях. Так как он обладает другими немаловажными преимуществами: меньшими габаритами и бесшумной работой.

Компрессорная климатическая техника все же используется в автомобилях, например, кондиционер. Объясняется это тем, что кондиционер охлаждает большой объем и его не удастся сделать на основе эффекта Пельтье. К тому же кондиционер должен отводить тепло из салона автомобиля дальше, чем позволяет конструкция элемента Пельтье. Если вам достался старый домашний кондиционер, не спешите радоваться, так как вряд ли вам удастся сделать из него автомобильный холодильник.

Охлаждение без компрессора

Эффект Пельтье заключается в том, что при протекании электрического тока через контакт двух полупроводников с различными типами проводимости (p-n переход) в зависимости от направления тока происходит либо его охлаждение, либо нагревание. Объясняется это взаимодействием электронов с тепловым колебанием атомов кристаллической решетки. А при прохождении тока через последовательно соединенные переходы тепловая энергия, поглощенная одним p-n переходом, выделяется на другом.

Если расположить элемент Пельтье так, чтобы один p-n переход был внутри контейнера с хорошей теплоизоляцией, а другой снаружи, то получится небольшой холодильник, которому достаточно питания от автомобильного прикуривателя. Еще один холодильник, работающий без компрессора, – абсорбционный. Сделать холодильник в машину можно и из такого старого агрегата. Но в этом случае конструкция будет зависеть, от того, что вам досталось, поэтому непременно нужно будет поменять нагреватели и терморегуляторы на 12 вольтовые.

Изготовление корпуса

Для изготовления корпуса вам понадобятся материалы:

• МДФ толщиной 10 мм;
• алюминиевый уголок 1,5×1,5 см;
• вытяжные заклепки 3×15 мм;
• мебельные шарниры – 2 шт.;
• замок-защелка типа лягушка;
• вспененная фольгированная теплоизоляция толщиной 10 мм;
• клеенка на тканевой основе;
• клей «жидкие гвозди»;
• клей ПВА;
• герметик;
• поролоновый уплотнитель для окон.

Один элемент Пельтье не сможет значительно охладить большой объем, поэтому для одного термоэлектрического элемента не делайте корпус больше чем 40×40×30 см.

Для распила оргалита используйте электрический лобзик или дисковую пилу, если же их нет в вашем арсенале, подойдет и обычная ножовка с мелким зубом. Из листов МДФ при помощи уголков и вытяжных заклепок соберите коробку, которая будет корпусом вашего мини-холодильника. Уголки располагайте изнутри, чтобы заклепки удерживались надежней. Все полости в стыках между деталями конструкции заполните герметиком. После высыхания герметика оклейте внутреннюю поверхность получившегося ящика утеплителем. Используйте для этого «жидкие гвозди».

На верхние торцы стенок наклейте поролоновый уплотнитель. МДФ очень гигроскопичен, поэтому перед оклейкой корпуса его необходимо загрунтовать. Вместо грунтовки разведите водой немного ПВА (в 1 часть клея добавьте 2 части жидкости). Загрунтуйте корпус, дайте ему просохнуть и оклейте его клеенкой. Не оклеивайте дверцу, так как она является радиатором, а оклейка ухудшит ее теплоотдачу.

Монтаж охладителя

Для этого понадобятся:

1. Элемент Пельтье.
2. Электрический вентилятор с рабочим напряжением 12 В и крепление для него.
3. 4 винта М 3×15 с гайками.
4. Разъем для подключения к гнезду прикуривателя.
5. Два медных, многожильных, изолированных провода. Сечение определите исходя из суммарной мощности элемента Пельтье и вентилятора.
6. Термопаста.
7. Листовой алюминий толщиной 3–4 мм.

Сначала нужно изготовить из алюминия два радиатора, смонтировать между ними охлаждающий элемент и отделить их друг от друга листом теплоизоляции. Эта конструкция будет по совместительству дверкой холодильника. При наружных размерах корпуса 40×40×30 см верхний радиатор должен быть 40×40 см, так как он будет закрывать бокс, а нижний 38×38 см, потому что он должен входить внутрь. Отрежьте от листа утеплителя квадрат 38×38 см, в его центре прорежьте отверстие по размеру охлаждающего элемента и приклейте его к меньшему радиатору на «жидкие гвозди». Припаяйте провода питания к выводам элемента (на вывод красного цвета нужно подавать «+», а на черный «землю»).

Положите большой радиатор вниз, а на него, теплоизоляцией вверх, маленький так, чтобы их центры совпадали. В сантиметре от каждого угла выреза в теплоизоляции просверлите по отверстию Ø 3 мм одновременно в двух радиаторах. Смажьте охлаждающий элемент с обеих сторон теплопроводящей пастой и положите на свободный от утеплителя участок меньшего радиатора охлаждающей стороной к металлу.

Накройте его большим радиатором так, чтобы ранее сделанные отверстия совпали, и стяните получившийся сэндвич винтами с гайками до сжатия теплоизоляции и касания радиаторами охладителя. Контролируйте сжатие с помощью штангенциркуля измеряя расстояние между радиаторами. Толщина элемента равна 3,8 мм. После уменьшения зазора до этой величины стягивание пластин радиаторов следует прекратить.

Прикрепите получившуюся дверку к шарнирам, а их к корпусу таким образом, чтобы при ее закрывании меньший радиатор входил внутрь корпуса. Для вывода проводов из корпуса наденьте на них подходящий по диаметру отрезок резиновой трубки. В верхней пластине рядом с контактами подключения питания охладителя просверлите отверстие размером немного меньше наружного диаметра трубки. Выведите через него провода, оставив трубочку в отверстии, чтобы провод не терся о его края. Прикрепите вентилятор к дверце так, чтобы он был направлен на нее, и подключите его к той же паре проводов. Осталось прикрепить защелку и какую-нибудь ручку для переноски устройства и генератор холода готов.

Выбор сечения провода

Чтобы узнать ток, который потребляет построенный кондиционер, сложите номинальный ток вентилятора с аналогичным параметром охлаждающего элемента. После этого остается только выбрать из справочника соответствующие этому току сечение провода. Фрагмент справочника достаточный для принятия решения в этом случае мы приводим ниже. При длине подключения до 2 м:

• ток до 1,5 А, сечение провода – 0,3 мм²;
• ток – 2,5 А, сечение – 0,5 мм²;
• ток – 3,5 А, провод – 0,7 квадратов;
• ток – 7,5 А, провод 1,5 квадрата;
• ток – 10 А, провод – 2 мм².

При длине подключения 3 м:

• I_ном до 1,5 А, провод – 0,4 мм²;
• I_ном – 2,5 А, провод – 0,8 мм²;
• I_ном – 3,5 А, провод – 1,1 квадрата;
• I_ном – 7,5 А, сечение – 2,3 мм²;
• I_ном – 10 А, сечение – 3,2 квадрата.

Если ваш кондиционер потребляет больший ток, чем тот, на который рассчитан предохранитель прикуривателя, придется подключить его к клеммам аккумулятора через собственную плавкую вставку. Зато вы сэкономите на разъеме для подключения к гнезду прикуривателя.

Сечение одножильного провода S после измерения его диаметра d можно посчитать по формуле – S=π_*(d/2)². Для определения сечения многожильного провода нужно посчитать количество жилок под изоляцией, вычислить сечение одной и умножить на их количество.

Если у вас нет штангенциркуля, диаметр одножильного провода вы можете определить с помощью обычной линейки. Для этого намотайте на отвертку 10 витков провода виток к витку и измерьте линейкой длину получившейся намотки. Поделите результат на 10, и получите диаметр провода.

Требования к питанию

Питание устройства должно быть постоянным током напряжение не более 15 В. Небольшие пульсации не мешают работе. Значит, в особых условиях самодельный кондиционер не нуждается и его можно просто подключать к бортовой сети автомобиля с 12 вольтовым электрооборудованием. Для владельцев автомобилей с напряжением бортовой сети 24 В можно порекомендовать соединять два охлаждающих элемента последовательно.

Преимущества и недостатки термоэлектрических охлаждающих устройств

Термоэлектрический охлаждающий кондиционер на основе эффекта Пельтье обладают следующими преимуществами:

1. Высокая удельная мощность охлаждения. При размерах 40×40×3,8 мм один элемент может отводить тепловую энергию мощностью до 57 Вт.
2. Бесшумность работы.
3. Невысокая стоимость. Один элемент стоит не более 3 долларов.
4. Высокая надежность. Время непрерывной работы до выхода из строя достигает 200 тыс. часов.

Недостатки кулеров Пельтье:

1. Низкий КПД. Поэтому при большом охлаждаемом объеме тяжело добиться значительной разницы температур противоположных поверхностей.
2. Кондиционер потребляет сравнительно большую мощность. Потребляемый одним элементом ток достигает 6 А.
3. Часть потребляемой мощности расходуется на нагревание радиатора, отдающего тепло в атмосферу.

Сделанный своими руками холодильник, разумеется, не заметит кондиционер либо климат-контроль, но в любом случае облегчит поездки в жаркую погоду.