Termoelektrisk fläkt drivs av ett ljus

En termoelektrisk generator drivs av ett värmeljus. Det började som ett experiment av hur mycket kraft som jag kunde få från ett ljus. Men jag gillade idén och det fungerade riktigt bra så jag byggde detta El-mekaniska prydnad. Jag använde inte en hög temperatur TEG-modul, utan istället en billigt TEC-modul. Som klarar fortfarande 200 grader Celsius vilket är bra nog.

Se mitt andra projekt med en mer kraftfull TEG:

Eller hur man skapar en själv regleras termoelektrisk CPU-kylare:

Koncept:
Det kallas också en peltier-elementet och när du använda den som en generator kallas seebeck verkställer. Du har en varm sida och en kall. Modulen genererar kraft att köra en motor och det motoriska fläkt/luftflödet kommer sval övre kylflänsen. Högre temperaturskillnad = > ökad uteffekt = > ökade motor RPM = > ökat luftflöde = > ökad temperaturskillnad och så vidare. Luftflödet sprids värmen till ditt rum, som är syftet med denna konstruktion.
http://en.wikipedia.org/wiki/Thermoelectric_effect

Om du demonterar källaren kan du också använda den som en spis-fan eller flytta luft från andra värmekällor. Motor start att vända på ca 15 grader skillnad, som till min förvåning fungerade när jag gick bara utomhus med det och övre kylflänsen fick svalare än källaren. Du kan placera den i varmt vatten, på en isbit, en pizza och det fungerar precis lika bra.

Totala kostnaden var cirka 50€ (inkl. frakt kostnader). Jag använde några reservdelar men jag köpte det mesta.

Komponenter som används:
• CPU-kylare (kalla sidan): Zalman CNPS5X (basplatta: 33x33mm)
• CPU-kylare (varma sidan): från en gammal PC (WxLxH = 78x63x67mm)
• TEC-modul: TEC1-07110T200 (30x30x3.3mm)
• DC Motor: 1,5-3V
• USB-fläkt (metall, bara behövde fläkten)
• Termisk pasta: arktiska MX-4
• En träbit
• Två pull fjädrar
• Fyra M4 skruvar och två M3 bultar
• Aluminium rör (valfritt)

TEC specifikation (vid Δt = 68C):
Vmax: 8,5
IMAX: 10
Qmax: 52,7
Tmax: 200 grader Celsius
Källa: http://www.termo-gen.com

Konstruktion:
Först av allt, behöver det inte vara exakt de komponenterna. Andra kylare, TEC/TEG, motor, fläkt, termisk pasta, bultar och bottenplattan kan användas. Grundtanken är:

• En TEC eller TEG modul (mindre dimension än övre kylflänsen bottenplattan). Specifikationerna är inte så viktigt men det kan hantera höga temperaturer. Många moduler är bara 100 grader C och sedan måste du ändra konstruktionen som det blir varmare än så.
• En varm sida som inte är varmare än TEC max-temp (min candle flame aldrig vidrör yta)
• En kall sida, en effektiv kylfläns (heatpipes) är ett bra val
• God termisk pasta att maximera temperaturskillnaden
• Låg spänning motor, runt 1V. Jag föredrar det är ganska (låg dB)
• Fläkt med högt luftflöde vid låga varvtal
• Bottenplattan som ger stabilitet, hållare för ljus, isolera värme

Lägre kylflänsen (varma sidan) var slipade och polerade för att få den snygg. Jag höll 5mm av fenorna att absorbera värmen bra när den ljusa lågan brinner och ökar avståndet till ytan. Nya dimensioner är 78x63x15mm. 4 hål borras genom kylflänsen och gängade som M4. 4 bultar håller lägre kylflänsen på en plattform av trä. Bultarna går igenom plattformen underifrån, täckt med aluminium rör för en snyggare design och skruvas in i kylflänsen. Avståndet mellan trä och kylflänsen är 35mm men jag skulle göra det 40-45mm som lågan nästan vidrör yta. Du don´t vill eftersom den skapar svart sot. Lägre kylflänsen blir riktigt varm men samtidigt fungerar som ett svalare att inte bli alltför varm, som skulle smälta TEG-modulen.

Två källor bifogas M3 bultar fixera övre kylflänsen på lägre, med TEC-modulen och termisk pasta i mellan. Båda ytorna i EG-fördraget är täckta med ett tunt smidigt lager av termisk pasta. Fjädrarna lägger trycket samt isolera värmen att resa till den kalla sidan. Övre kylflänsen kunde också vara skruvas fast i lägre kylflänsen men måste du isolerade skruvar.

EG-fördraget är direkt kopplad/lödas till motorn och motorn är kopplad till övre kylflänsen av en annan liten bit av metall och ett buntband. Fläkten kopplas till motorn med ett litet Kuta hjul och limma.

Resultat:
Jag tror den heta aluminium delen få till ca 100-150 Celsius, jag mätt temp med en grill termometer omfattas av termisk pasta men can´t berätta hur exakt det var. Jag mätte 0.4V och 0.25A med ett ljus och 0.67V och 0.54A med två. Det resulterar i 0.1W resp. 0.36W uteffekt. Effektivitet att producera el detta sätt är inte så imponerande ändå. En ljus producera cirka 25 watt, det betyder 0,7% effektivitet... Men vem bryr sig, allt gör denna maskin kommer att så småningom hamna i värme någon vägen =) det är lite intressant, du öka rumsuppvärmning hastigheten (tror jag) men förlorar ingenting...

Det är lite bullrig att ha igång hela tiden. Att hitta den optimala motor/fläkten = > luftflöde/ljudnivå kommer att kräva vissa mer experimentera.

Mod förslag:

• Hoppa över den plattform som bas och bultar och använda den som en spis-fan.
• Använd två/fyra TECs sida-vid-sida för att multiplicera uteffekt. Lägga till en 5-10mm tjock kopparplåt som täcker alla moduler och placera CPU-kylaren på toppen av det.
• Använda en borstlös likströmsmotor och en lämplig fläkt för att göra det ljudlösa.
• Bygga i en långsam motor under plattformen för att göra hela snurra 360 grader.
• Sätt hjul på plattformen.

Edit:
Jag har bytt motorn till en "Tamiya 76005 Solar Motor 02 (Mabuchi RF - 500TB)". Fick det på Ebay. IT´s otroligt stark på låga RPM och jag ger den bara 0,5 v. En mycket bra motor, men bäst av allt, it´s tyst! Jag kan inte höra det på 2m avstånd i full fart. Det ger också starkare flöde. Nu kan jag köra det hela tiden =)