Дастгоҳи хунуккунии термоэлектрикӣ, хунуккунандаи пелтье (инчунин бо номи ҷузъҳои хунуккунии термоэлектрикӣ маълум аст) дастгоҳҳои хунуккунии ҳолати сахт мебошанд, ки бар асоси эффекти пелтье сохта шудаанд. Онҳо бартариҳои набудани ҳаракати механикӣ, набудани яхдон, андозаи хурд, вокуниши зуд ва назорати дақиқи ҳароратро доранд. Дар солҳои охир, истифодаи онҳо дар электроникаи истеъмолӣ, нигоҳубини тиббӣ, автомобилҳо ва дигар соҳаҳо густариш ёфтааст.
I. Принсипҳои асосии системаи хунуккунии термоэлектрикӣ ва ҷузъҳо
Асоси хунуккунии термоэлектрикӣ таъсири Пелтье аст: вақте ки ду маводи гуногуни нимноқил (навъи P ва навъи N) ҷуфти термоҷуфтҳоро ташкил медиҳанд ва ҷараёни мустақим татбиқ карда мешавад, як нӯги ҷуфти термоҷуфт гармиро фурӯ мебарад (нӯги хунуккунӣ) ва нӯги дигар гармиро хориҷ мекунад (нӯги парокандашавии гармӣ). Бо тағир додани самти ҷараён, нӯги хунуккунӣ ва нӯги парокандашавии гармиро метавон иваз кард.
Самаранокии хунуккунии он асосан аз се параметри асосӣ вобаста аст:
Коэффисиенти термоэлектрикии бартарӣ (арзиши ZT): Ин нишондиҳандаи калидӣ барои арзёбии самаранокии маводҳои термоэлектрикӣ мебошад. Ҳар қадар арзиши ZT баландтар бошад, самаранокии хунуккунӣ ҳамон қадар баландтар аст.
Тафовути ҳарорат байни нуқтаҳои гарм ва хунук: Таъсири паҳншавии гармӣ дар нуқтаҳои паҳншавии гармӣ мустақиман иқтидори хунуккуниро дар нуқтаҳои хунуккунӣ муайян мекунад. Агар паҳншавии гармӣ ҳамвор набошад, тафовути ҳарорат байни нуқтаҳои гарм ва хунук кам мешавад ва самаранокии хунуккунӣ якбора паст мешавад.
Ҷараёни корӣ: Дар доираи диапазони номиналӣ, афзоиши ҷараён иқтидори хунуккуниро зиёд мекунад. Аммо, вақте ки аз ҳадди ниҳоӣ зиёд мешавад, самаранокӣ аз сабаби афзоиши гармии Ҷоул коҳиш меёбад.
II Таърихи рушд ва пешрафтҳои технологии агрегатҳои хунуккунии термоэлектрикӣ (системаи хунуккунии Пелтиер)
Дар солҳои охир, рушди ҷузъҳои хунуккунии термоэлектрикӣ ба ду самти асосӣ нигаронида шудааст: навовариҳои мавод ва беҳсозии сохторӣ.
Таҳқиқ ва таҳияи маводҳои термоэлектрикии баландсифат
Арзиши ZT-и маводҳои анъанавии Bi₂Te₃ тавассути допинг (ба монанди Sb, Se) ва коркарди наноандоза то 1,2-1,5 зиёд карда шуд.
Маводҳои нав ба монанди теллуриди сурб (PbTe) ва хӯлаи кремний-германий (SiGe) дар сенарияҳои ҳарорати миёна ва баланд (аз 200 то 500℃) хеле хуб кор мекунанд.
Интизор меравад, ки маводҳои нав ба монанди маводҳои термоэлектрикии композитии органикӣ-ғайриорганикӣ ва изоляторҳои топологӣ хароҷотро боз ҳам кам ва самаранокиро беҳтар кунанд.
Беҳсозии сохтори ҷузъҳо
Тарроҳии миниатюризатсия: Барои қонеъ кардани талаботи миниатюризатсияи электроникаи маишӣ, термопилҳои миқёси микронро тавассути технологияи MEMS (Системаҳои микроэлектромеханикӣ) омода кунед.
Ҳамгироии модулӣ: Пайваст кардани якчанд агрегатҳои термоэлектрикӣ силсилавӣ ё мувозӣ барои ташкили модулҳои хунуккунии термоэлектрикии баландқувват, хунуккунакҳои Пелтиер ва дастгоҳҳои Пелтиер, ки ба талаботи хунуккунии термоэлектрикии сатҳи саноатӣ ҷавобгӯ мебошанд.
Сохтори муттаҳидшудаи паҳнкунии гармӣ: Барои баланд бардоштани самаранокии паҳнкунии гармӣ ва кам кардани ҳаҷми умумӣ, болҳои хунуккуниро бо болҳои паҳнкунии гармӣ ва қубурҳои гармӣ муттаҳид кунед.
III Сенарияҳои маъмулии истифодаи агрегатҳои хунуккунии термоэлектрикӣ, ҷузъҳои хунуккунии термоэлектрикӣ
Бартарии бузургтарини агрегатҳои хунуккунии термоэлектрикӣ дар табиати онҳо дар ҳолати сахт, кори бесадо ва назорати дақиқи ҳарорат мебошад. Аз ин рӯ, онҳо дар ҳолатҳое, ки компрессорҳо барои хунуккунӣ мувофиқ нестанд, мавқеи ивазнашаванда доранд.
Дар соҳаи электроникаи истеъмолӣ
Паҳншавии гармии телефонҳои мобилӣ: Телефонҳои бозии сатҳи баланд бо модулҳои хунуккунии микротермоэлектрикӣ, модулҳои TEC, дастгоҳҳои пелтье, модулҳои пелтье муҷаҳҳаз шудаанд, ки дар якҷоягӣ бо системаҳои хунуккунии моеъ метавонанд ҳарорати чипро зуд паст кунанд ва аз коҳиши басомад аз сабаби гармии аз ҳад зиёд ҳангоми бозӣ пешгирӣ кунанд.
Яхдонҳои мошин, яхдонҳои мошин: Яхдонҳои хурди мошин асосан аз технологияи хунуккунии термоэлектрикӣ истифода мебаранд, ки функсияҳои хунуккунӣ ва гармкуниро муттаҳид мекунад (гармкуниро бо иваз кардани самти ҷараён ба даст овардан мумкин аст). Онҳо аз ҷиҳати андоза хурд, каммасрафи энергия ва мувофиқ бо манбаи барқи 12V-и мошин мебошанд.
Пиёлаи хунуккунии нӯшокӣ/пиёлаи изолятсияшуда: Пиёлаи хунуккунии сайёр бо табақи хунуккунии хурди дарунсохт муҷаҳҳаз шудааст, ки метавонад нӯшокиҳоро бидуни такя ба яхдон то 5 то 15 дараҷа гарм кунад.
2. Соҳаҳои тиббӣ ва биологӣ
Таҷҳизоти назорати дақиқи ҳарорат: ба монанди асбобҳои PCR (асбобҳои реаксияи занҷирии полимераз) ва яхдонҳои хун, ба муҳити устувори ҳарорати паст ниёз доранд. Ҷузъҳои яхдонии нимноқил метавонанд назорати дақиқи ҳароратро дар ±0.1℃ таъмин кунанд ва хатари олудашавии яхдон вуҷуд надорад.
Дастгоҳҳои тиббии сайёр: ба монанди қуттиҳои яхдони инсулин, ки андозаи хурд доранд ва мӯҳлати кори батареяи дароз доранд, барои беморони гирифтори диабет ҳангоми баромадан мувофиқанд ва ҳарорати нигоҳдории инсулинро таъмин мекунанд.
Назорати ҳарорати таҷҳизоти лазерӣ: Ҷузъҳои асосии дастгоҳҳои табобати лазерии тиббӣ (ба монанди лазерҳо) ба ҳарорат ҳассосанд ва ҷузъҳои хунуккунии нимноқил метавонанд гармиро дар вақти воқеӣ пароканда кунанд, то кори устувори таҷҳизотро таъмин кунанд.
3. Соҳаҳои саноатӣ ва кайҳонӣ
Таҷҳизоти яхдонии саноатии миқёси хурд: ба монанди камераҳои санҷиши пиршавии қисмҳои электронӣ ва ваннаҳои ҳарорати доимии асбобҳои дақиқ, ки ба муҳити маҳаллии ҳарорати паст ниёз доранд, агрегатҳои хунуккунии термоэлектрикӣ, ҷузъҳои термоэлектрикиро бо қувваи яхдон дар ҳолати зарурӣ танзим кардан мумкин аст.
Таҷҳизоти кайҳонӣ: Дастгоҳҳои электронӣ дар киштиҳои кайҳонӣ дар пароканда кардани гармӣ дар муҳити вакуумӣ душворӣ мекашанд. Системаҳои хунуккунии термоэлектрикӣ, агрегатҳои хунуккунии термоэлектрикӣ, ҷузъҳои термоэлектрикӣ, ҳамчун дастгоҳҳои сахт, хеле боэътимод ва бе ларзиш мебошанд ва метавонанд барои назорати ҳарорати таҷҳизоти электронӣ дар моҳвораҳо ва истгоҳҳои кайҳонӣ истифода шаванд.
4. Сенарияҳои дигари пайдошаванда
Дастгоҳҳои пӯшидашаванда: Кулоҳҳои хунуккунии интеллектуалӣ ва костюмҳои хунуккунӣ, ки бо плитаҳои хунуккунии термоэлектрикии чандири дарунсохт сохта шудаанд, метавонанд хунуккунии маҳаллиро барои бадани инсон дар муҳитҳои ҳарорати баланд таъмин кунанд ва барои коргарони беруна мувофиқанд.
Логистикаи занҷири хунук: Қуттиҳои хурди бастабандии занҷири хунук, ки бо хунуккунии термоэлектрикӣ, хунуккунии пелтье ва батареяҳо кор мекунанд, метавонанд барои интиқоли ваксинаҳо ва маҳсулоти тару тоза дар масофаи кӯтоҳ бидуни такя ба мошинҳои боркаши калони яхдонӣ истифода шаванд.
IV. Маҳдудиятҳо ва тамоюлҳои рушди агрегатҳои хунуккунии термоэлектрикӣ, ҷузъҳои хунуккунии Пелтиер
Маҳдудиятҳои мавҷуда
Самаранокии хунуккунӣ нисбатан паст аст: нишондиҳандаи самаранокии энергетикии он (COP) одатан аз 0.3 то 0.8 аст, ки нисбат ба хунуккунии компрессор хеле пасттар аст (COP метавонад ба 2 то 5 расад) ва барои сенарияҳои хунуккунии миқёси калон ва дорои иқтидори баланд мувофиқ нест.
Талаботи баланди паҳншавии гармӣ: Агар гармӣ дар охири паҳншавии гармӣ сари вақт холӣ карда нашавад, он ба таъсири хунуккунӣ таъсири ҷиддӣ мерасонад. Аз ин рӯ, он бояд бо системаи самараноки паҳншавии гармӣ муҷаҳҳаз бошад, ки истифодаи онро дар баъзе сенарияҳои хурд маҳдуд мекунад.
Арзиши баланд: Арзиши тайёр кардани маводҳои термоэлектрикии баландсифат (масалан, Bi₂Te₃ бо нанодопинг) нисбат ба маводҳои анъанавии яхдон баландтар аст, ки боиси нархи нисбатан баланди ҷузъҳои баландсифат мегардад.
2. Тамоюлҳои рушди оянда
Пешрафти мавод: Таҳияи маводҳои термоэлектрикӣ бо арзиши арзон ва баландсифати ZT бо ҳадафи баланд бардоштани арзиши ZT дар ҳарорати хонагӣ то беш аз 2.0 ва кам кардани фосилаи самаранокӣ бо истифода аз яхдонҳои компрессорӣ.
Чандирӣ ва ҳамгироӣ: Таҳияи модулҳои хунуккунии термоэлектрикии чандир, модулҳои TEC, модулҳои термоэлектрикӣ, дастгоҳҳои пелтье, модулҳои пелтье, хунуккунакҳои пелтье, барои мутобиқ шудан ба дастгоҳҳои сатҳи каҷ (ба монанди телефонҳои мобилии экрани чандир ва дастгоҳҳои интеллектуалии пӯшидашаванда); Пешбурди ҳамгироии ҷузъҳои хунуккунии термоэлектрикӣ бо чипҳо ва сенсорҳо барои ноил шудан ба "назорати ҳарорат дар сатҳи чип".
Тарроҳии сарфакунандаи энергия: Бо ҳамгироии технологияи Интернети ашё (iot), оғоз ва қатъи оқилонаи ҷузъҳои хунуккунӣ ба даст оварда мешавад, ки истеъмоли умумии энергияро кам мекунад.
V. Хулоса
Дастгоҳҳои хунуккунии термоэлектрикӣ, дастгоҳҳои хунуккунии пелтье, системаҳои хунуккунии термоэлектрикӣ, бо бартариҳои беназири худ дар ҳолати сахт, хомӯш ва дақиқ назоратшаванда будани ҳарорат, дар соҳаҳо ба монанди электроникаи истеъмолӣ, нигоҳубини тиббӣ ва аэрокосмос мавқеи муҳимро ишғол мекунанд. Бо такмили пайвастаи технологияи маводи термоэлектрикӣ ва тарҳрезии сохторӣ, масъалаҳои самаранокӣ ва арзиши хунуккунии он тадриҷан беҳтар мешаванд ва интизор меравад, ки он дар оянда дар сенарияҳои мушаххастар технологияи анъанавии хунуккуниро иваз кунад.
Вақти нашр: 12 декабри соли 2025
