Termoelektrik soyutma qurğusu, Peltier soyuducusu (termoelektrik soyutma komponentləri kimi də tanınır) Peltier effektinə əsaslanan bərk hallı soyutma cihazlarıdır. Onlar mexaniki hərəkətin olmaması, soyuducu maddənin olmaması, kiçik ölçü, sürətli reaksiya və dəqiq temperatur nəzarəti kimi üstünlüklərə malikdirlər. Son illərdə onların istehlakçı elektronikası, tibbi xidmət, avtomobillər və digər sahələrdə tətbiqləri genişlənməyə davam etmişdir.
I. Termoelektrik soyutma sisteminin və komponentlərinin əsas prinsipləri
Termoelektrik soyutmanın əsasını Peltier effekti təşkil edir: iki fərqli yarımkeçirici material (P-tipli və N-tipli) termocüt cütü əmələ gətirdikdə və birbaşa cərəyan tətbiq edildikdə, termocüt cütünün bir ucu istiliyi udur (soyutma ucu), digər ucu isə istiliyi buraxır (istilik yayma ucu). Cərəyanın istiqamətini dəyişdirməklə, soyutma ucu və istilik yayma ucu bir-birini əvəz edə bilər.
Soyutma performansı əsasən üç əsas parametrdən asılıdır:
Termoelektrik əmsalın qiymətləndirilməsi üçün əsas göstərici (ZT dəyəri): Bu, termoelektrik materialların işini qiymətləndirmək üçün əsas göstəricidir. ZT dəyəri nə qədər yüksəkdirsə, soyutma səmərəliliyi də bir o qədər yüksəkdir.
İsti və soyuq uclar arasındakı temperatur fərqi: İstilik yayma ucundakı istilik yayma effekti soyutma ucundakı soyutma qabiliyyətini birbaşa müəyyən edir. İstilik yayılması hamar deyilsə, isti və soyuq uclar arasındakı temperatur fərqi azalacaq və soyutma səmərəliliyi kəskin şəkildə aşağı düşəcək.
İş cərəyanı: Nominal diapazon daxilində cərəyanın artması soyutma qabiliyyətini artırır. Lakin, həddi aşdıqdan sonra, Coul istiliyinin artması səbəbindən səmərəlilik azalacaq.
II Termoelektrik soyutma qurğularının (Peltier soyutma sistemi) inkişaf tarixi və texnoloji irəliləyişlər
Son illərdə termoelektrik soyutma komponentlərinin inkişafı iki əsas istiqamətə yönəlmişdir: material innovasiyası və struktur optimallaşdırması.
Yüksək performanslı termoelektrik materialların tədqiqi və inkişafı
Ənənəvi Bi₂Te₃ əsaslı materialların ZT dəyəri dopinq (məsələn, Sb, Se) və nanoskal emal vasitəsilə 1,2-1,5-ə qədər artırılmışdır.
Qurğuşun tellurid (PbTe) və silisium-germanium ərintisi (SiGe) kimi yeni materiallar orta və yüksək temperatur ssenarilərində (200 ilə 500℃) olduqca yaxşı nəticələr göstərir.
Üzvi-qeyri-üzvi kompozit termoelektrik materiallar və topoloji izolyatorlar kimi yeni materialların xərcləri daha da azaldacağı və səmərəliliyi artıracağı gözlənilir.
Komponent strukturunun optimallaşdırılması
Miniatürləşdirmə dizaynı: İstehlakçı elektronikasının miniatürləşdirmə tələblərini ödəmək üçün MEMS (Mikro-Elektro-Mexaniki Sistemlər) texnologiyası vasitəsilə mikron miqyaslı termopillər hazırlayın.
Modul inteqrasiya: Sənaye səviyyəli termoelektrik soyutma tələblərinə cavab verən yüksək güclü termoelektrik soyutma modulları, Peltier soyuducuları, Peltier cihazları yaratmaq üçün birdən çox termoelektrik qurğunu ardıcıl və ya paralel olaraq birləşdirin.
İnteqrasiya olunmuş istilik yayma strukturu: İstilik yayma səmərəliliyini artırmaq və ümumi həcmi azaltmaq üçün soyutma üzgəclərini istilik yayma üzgəcləri və istilik boruları ilə birləşdirin.
III Termoelektrik soyutma qurğularının, termoelektrik soyutma komponentlərinin tipik tətbiq ssenariləri
Termoelektrik soyutma qurğularının ən böyük üstünlüyü onların bərk vəziyyətdə olması, səs-küysüz işləməsi və dəqiq temperatur nəzarəti ilə bağlıdır. Buna görə də, kompressorların soyutma üçün uyğun olmadığı hallarda onlar əvəzolunmaz mövqe tuturlar.
İstehlakçı elektronikası sahəsində
Mobil telefonların istilik yayılması: Yüksək səviyyəli oyun telefonları, maye soyutma sistemləri ilə birlikdə çip temperaturunu tez bir zamanda aşağı sala bilən və oyun zamanı həddindən artıq istiləşmə səbəbindən tezlik azalmasının qarşısını alan mikro termoelektrik soyutma modulları, TEC modulları, peltier cihazları, peltier modulları ilə təchiz olunmuşdur.
Avtomobil soyuducuları, Avtomobil soyuducuları: Kiçik avtomobil soyuducuları əsasən soyutma və isitmə funksiyalarını birləşdirən termoelektrik soyutma texnologiyasından istifadə edir (istilik cərəyan istiqamətini dəyişdirməklə əldə edilə bilər). Onlar kiçik ölçülərə, az enerji istehlakına malikdirlər və avtomobilin 12V enerji təchizatı ilə uyğun gəlirlər.
İçki soyutma stəkanı/izolyasiya edilmiş stəkan: Portativ soyutma stəkanı daxili mikro soyutma lövhəsi ilə təchiz olunub və soyuducuya ehtiyac olmadan içkiləri 5-15 dərəcə Selsiyə qədər tez soyuda bilir.
2. Tibbi və bioloji sahələr
Dəqiq temperatur nəzarət avadanlıqları: məsələn, PCR cihazları (polimeraza zəncirvari reaksiya cihazları) və qan soyuducuları sabit aşağı temperaturlu mühit tələb edir. Yarımkeçirici soyuducu komponentləri ±0.1℃ daxilində dəqiq temperatur nəzarətinə nail ola bilər və soyuducu ilə çirklənmə riski yoxdur.
Portativ tibbi cihazlar: kiçik ölçülü və uzun batareya ömrünə malik insulin soyuducu qutuları kimi, diabet xəstələri çölə çıxarkən daşımaq üçün uyğundur və insulinin saxlama temperaturunu təmin edir.
Lazer avadanlıqlarının temperatur nəzarəti: Tibbi lazer müalicəsi cihazlarının (məsələn, lazerlər) əsas komponentləri temperatura həssasdır və yarımkeçirici soyutma komponentləri avadanlığın sabit işləməsini təmin etmək üçün istiliyi real vaxt rejimində yaya bilər.
3. Sənaye və aerokosmik sahələr
Sənaye kiçik miqyaslı soyuducu avadanlıqları: məsələn, elektron komponentlərin yaşlanma test kameraları və yerli aşağı temperaturlu mühit tələb edən dəqiq alət sabit temperaturlu vannalar, termoelektrik soyutma qurğuları, termoelektrik komponentlər lazım olduqda soyuducu gücü ilə tənzimlənə bilər.
Aerokosmik avadanlıqlar: Kosmik gəmilərdəki elektron cihazlar vakuum mühitində istiliyi yaymaqda çətinlik çəkirlər. Termoelektrik soyutma sistemləri, termoelektrik soyutma qurğuları, termoelektrik komponentlər bərk cisim cihazları kimi yüksək etibarlılığa və vibrasiyaya məruz qalmamağa malikdir və peyklərdə və kosmik stansiyalarda elektron avadanlıqların temperaturunun idarə olunması üçün istifadə edilə bilər.
4. Digər ortaya çıxan ssenarilər
Geyilə bilən cihazlar: Daxili çevik termoelektrik soyutma lövhələri olan ağıllı soyutma dəbilqələri və soyutma kostyumları yüksək temperaturlu mühitlərdə insan bədəni üçün yerli soyutma təmin edə bilər və açıq havada işləyənlər üçün uyğundur.
Soyuq zəncir logistikası: Termoelektrik soyutma, Peltier soyutma və batareyalarla işləyən kiçik soyuq zəncir qablaşdırma qutuları, böyük soyuducu yük maşınlarına etibar etmədən, peyvəndlərin və təzə məhsulların qısa məsafələrə daşınması üçün istifadə edilə bilər.
IV. Termoelektrik soyutma qurğularının, Peltier soyutma komponentlərinin məhdudiyyətləri və inkişaf tendensiyaları
Mövcud məhdudiyyətlər
Soyutma səmərəliliyi nisbətən aşağıdır: Onun enerji səmərəliliyi nisbəti (COP) adətən 0,3 ilə 0,8 arasındadır ki, bu da kompressor soyutmasından xeyli aşağıdır (COP 2-dən 5-ə çata bilər) və genişmiqyaslı və yüksək tutumlu soyutma ssenariləri üçün uyğun deyil.
Yüksək istilik yayılması tələbləri: İstilik yayılması ucundakı istilik vaxtında boşaldıla bilməsə, bu, soyutma effektinə ciddi təsir göstərəcək. Buna görə də, bəzi kompakt ssenarilərdə tətbiqi məhdudlaşdıran səmərəli istilik yayma sistemi ilə təchiz olunmalıdır.
Yüksək qiymət: Yüksək performanslı termoelektrik materialların (məsələn, nano-dopingli Bi₂Te₃) hazırlanma dəyəri ənənəvi soyuducu materiallardan daha yüksəkdir və bu da yüksək keyfiyyətli komponentlərin nisbətən yüksək qiymətinə səbəb olur.
2. Gələcək inkişaf meylləri
Material sahəsində irəliləyiş: Otaq temperaturu ZT dəyərini 2.0-dən yuxarı qaldırmaq və kompressor soyuducuları ilə səmərəlilik fərqini azaltmaq məqsədi ilə ucuz, yüksək ZT dəyərinə malik termoelektrik materiallar hazırlamaq.
Çeviklik və inteqrasiya: Əyri səthli cihazlara (məsələn, çevik ekranlı mobil telefonlar və ağıllı geyilə bilən cihazlar) uyğunlaşmaq üçün çevik termoelektrik soyutma modulları, TEC modulları, termoelektrik modullar, peltier cihazları, peltier modulları, peltier soyuducuları inkişaf etdirmək; "Çip səviyyəsində temperatur nəzarəti"nə nail olmaq üçün termoelektrik soyutma komponentlərinin çiplər və sensorlarla inteqrasiyasını təşviq etmək.
Enerjiyə qənaət edən dizayn: Əşyaların İnterneti (iot) texnologiyasını inteqrasiya etməklə, soyutma komponentlərinin ağıllı işə salma-dayandırılması və güc tənzimlənməsi təmin edilir və ümumi enerji istehlakı azalır.
V. Xülasə
Termoelektrik soyutma qurğuları, peltier soyutma qurğuları, termoelektrik soyutma sistemləri, bərk vəziyyətdə, səssiz və dəqiq temperatur nəzarəti kimi unikal üstünlüklərinə malik olmaqla, istehlakçı elektronikası, tibbi yardım və aerokosmik sahələrdə mühüm yer tutur. Termoelektrik material texnologiyasının və struktur dizaynının davamlı olaraq təkmilləşdirilməsi ilə onun soyutma səmərəliliyi və dəyəri məsələləri tədricən yaxşılaşacaq və gələcəkdə daha spesifik ssenarilərdə ənənəvi soyutma texnologiyasını əvəz etməsi gözlənilir.
Yayımlanma vaxtı: 12 Dekabr 2025
