Qu’est-ce qu’un élément Peltier ?
Un élément Peltier est un élément qui utilise l’effet Peltier : le transfert de chaleur à une jonction se produit lorsqu’un courant électrique est appliqué à deux métaux différents qui ont été reliés ensemble.
Les éléments Peltier actuellement utilisés dans la pratique ne sont pas constitués de deux métaux mais de trois matériaux différents : des semi-conducteurs de type n, des métaux et des semi-conducteurs de type p. Ils sont généralement utilisés comme dispositifs de refroidissement. Ils sont aussi employés s comme dispositifs de chauffage car le changement de direction du courant modifie également la direction du transfert de chaleur.
Contrairement aux pompes à chaleur, les éléments Peltier ont l’avantage de ne pas générer de bruit ou de vibration : l’effet de refroidissement est obtenu simplement en appliquant un courant électrique. Ils ne nécessitent pas non plus de réfrigérant et n’utilisent pas de liquides corrosifs, ce qui en fait un dispositif de refroidissement à faible impact environnemental.
Utilisations des éléments Peltier
Les éléments Peltier sont utilisés dans un grand nombre de domaines en tant qu’éléments de refroidissement propres.
1. Industrie alimentaire
Les éléments Peltier sont compacts, propres et sûrs. Ils sont utilisés dans les vitrines alimentaires, les petites caisses de boissons, les refroidisseurs de lait et les casseroles d’hôtel.
2. Secteur industriel
Les équipements du secteur industriel sont, sans exception, vulnérables à l’eau. Des mesures sont prises pour contrôler la température et fournir de l’air froid avec un minimum de condensation, ou pour incorporer des drains de condensation. Les utilisations comprennent le refroidissement des panneaux de commande, le refroidissement des caméras de surveillance, le refroidissement local des pièces à l’intérieur des panneaux de commande, le refroidissement des matrices de moulage et les systèmes d’alimentation en air à température et humidité constantes.
3. Champ optique
Les éléments Peltier sont souvent utilisés pour refroidir des dispositifs dans des espaces confinés. Les usages spécifiques comprennent le refroidissement direct de sources de chaleur, le refroidissement de petits boîtiers de relais, le contrôle de la température d’éléments de photodétection, le contrôle de la température de diodes laser, le refroidissement de caméras CCD, de projecteurs, de copieurs et de caméras de surveillance, le refroidissement de l’eau pour les lasers, etc.
4. Secteur de la consommation
Le Peltier est utilisé dans les réfrigérateurs commerciaux pour les hôpitaux et les chambres d’hôtel, étant totalement exempt de vibrations et ayant un mécanisme de refroidissement compact. Les réfrigérateurs à effet Peltier sont également utilisés dans d’autres systèmes, tels que les petits réfrigérateurs, les glacières, les serveurs de bière, les caves à vin, le contrôle de la température des réservoirs d’eau, le refroidissement des unités centrales des ordinateurs, les déshumidificateurs, les purificateurs d’air, les sèche-cheveux et les générateurs d’ions négatifs pour les appareils de soins du visage.
5. Autres domaines
Les éléments Peltier sont également utilisés pour le refroidissement et le chauffage dans les domaines de la mesure et de l’analyse, des semi-conducteurs et des domaines médicaux et physico-chimiques.
Principe des éléments Peltier
Les éléments Peltier utilisent actuellement des semi-conducteurs de type p et n à la place des métaux. Le transfert d’électrons d’un semi-conducteur de type p à faible niveau d’énergie vers un semi-conducteur de type n à haut niveau d’énergie nécessite l’apport d’énergie de l’extérieur, ce qui entraîne une absorption de chaleur et une diminution de la température.
Si le sens du courant est inversé, le transfert d’électrons se fait cette fois du niveau d’énergie le plus élevé vers le niveau d’énergie le plus bas, ce qui entraîne une production de chaleur pour libérer l’énergie excédentaire. Les éléments Peltier peuvent donc servir à la fois comme dispositifs de refroidissement et de chauffage, en fonction du sens du courant.
Toutefois, la conversion de la chaleur à l’aide d’éléments Peltier n’est pas adaptée au refroidissement ou au chauffage à très grande échelle, car le rendement n’est pas élevé par rapport à la consommation d’énergie. Pour un refroidissement efficace, il est préférable d’utiliser les éléments Peltier en combinaison avec des mécanismes de dissipation et d’évacuation de la chaleur à l’aide d’ailettes et de ventilateurs.
Autres informations sur les éléments Peltier
1. Avantages du refroidissement électronique
Les systèmes de refroidissement utilisent généralement un gaz réfrigérant, appelé fluide frigorigène, pour échanger de la chaleur. Comme ce réfrigérant est l’un des gaz à effet de serre qui ont une influence non négligeable sur le réchauffement de la planète, son impact sur l’environnement ne peut être ignoré.
En revanche, le refroidissement électronique utilisant des éléments Peltier ne nécessite pas de réfrigérant et constitue donc un système de refroidissement à faible impact environnemental. En outre, les systèmes de refroidissement utilisant des réfrigérants nécessitent des compresseurs, qui génèrent inévitablement du bruit et des vibrations, ce qui n’est pas le cas du refroidissement électronique.
2. Fonction de refroidissement de l’élément Bertsche
La fonction de refroidissement peut être obtenue en utilisant les caractéristiques de l’élément Peltier. Lorsqu’un courant continu est appliqué à un élément Peltier, la chaleur est absorbée du côté basse température et chauffée du côté haute température. La fonction de refroidissement des éléments Peltier utilise ce phénomène.
Les éléments disponibles dans le commerce sont capables de refroidir jusqu’à des températures négatives. Ils sont utilisés dans les boîtiers de refroidissement et pour refroidir les unités centrales des ordinateurs.
3. Utilisations dans les dispositifs portables
Des dispositifs portables ont été développés en utilisant les propriétés des éléments Peltier. Certains sont capables de chauffer ou refroidir le cou.
Ces dispositifs contrôlent la température d’un panneau situé en contact avec le cou.