Qu’est-ce qu’un refroidisseur Peltier ?
Un refroidisseur Peltier est un groupe d’appareils qui utilisent des éléments Peltier pour assurer la fonction de refroidissement d’un produit.
L’effet Peltier fait référence aux phénomènes de chauffage et de refroidissement qui se produisent lorsqu’un courant continu circule entre deux métaux différents. Il doit son nom au physicien français Jean-Charles Athanase Peltier, qui a découvert ce phénomène en 1834.
Utilisations des refroidisseurs Peltier
Les refroidisseurs Peltier sont utilisés dans les systèmes de refroidissement qui utilisent l’effet Peltier. Il s’agit par exemple des boîtes de réfrigération/chauffage dans les voitures, des petites chambres froides dans les chambres d’hôtel, des réfrigérateurs médicaux et des unités de refroidissement de l’unité centrale dans les ordinateurs personnels.
Les réfrigérateurs généraux obtiennent leur effet de refroidissement par le principe de la chaleur de vaporisation en utilisant un réfrigérant et un compresseur. Les refroidisseurs Peltier ont une capacité de refroidissement plus faible que les appareils utilisant la chaleur de vaporisation, mais comme il n’y a pas de pièces d’entraînement, ils sont très silencieux et ne génèrent pas de vibrations.
Il n’y a pas de formation de givre et l’ensemble de l’unité peut être compact. Les refroidisseurs Peltier sont donc utilisés dans des produits qui peuvent bénéficier de ces avantages.
Principe des refroidisseurs Peltier
Les refroidisseurs Peltier sont des dispositifs de refroidissement qui utilisent l’effet Peltier. Le principe de base de l’effet Peltier est que lorsqu’un courant continu est appliqué entre deux métaux différents, un phénomène endothermique et exothermique se produit à la jonction des deux métaux. Si le sens du courant est modifié, les phénomènes endothermique et exothermique se produisent en sens inverse.
Un élément Peltier est à l’origine de cet effet, et un refroidisseurs Peltier est la combinaison de l’élément Peltier et du dispositif qui lui applique le courant. L’élément Peltier actuel n’est pas constitué de deux métaux, mais d’un semi-conducteur de type n, d’un métal et d’un semi-conducteur de type p, pris en sandwich entre deux substrats, tels que des céramiques, afin de créer une surface absorbant la chaleur et une surface générant de la chaleur.
Un semi-conducteur de type n est un cristal de silicium pur avec un surplus d’électrons dû à la présence d’impuretés, tandis qu’un semi-conducteur de type p est l’inverse, où les impuretés ont créé des trous appelés trous avec un manque d’électrons. Le surplus ou le manque d’électrons permet aux électrons libres de se déplacer lorsqu’une tension est appliquée, ce qui entraîne la circulation du courant.
Si les éléments Peltier refroidissent, ils ont également une surface qui génère de la chaleur. Ces surfaces génératrices de chaleur doivent être dissipées au moyen de dissipateurs thermiques ou de ventilateurs.
Comment choisir un refroidisseur Peltier ?
Les refroidisseurs Peltier doivent être choisis avec la capacité de refroidissement appropriée pour que l’équipement atteigne l’effet de refroidissement souhaité. Le catalogue des refroidisseurs Peltier contient des données sur la capacité de refroidissement et la différence de température maximale. La capacité de refroidissement est la quantité de chaleur qui peut être refroidie lorsque la différence de température entre la température ambiante et la température à l’intérieur de l’unité de refroidissement est égale.
Elle est exprimée en watts (W). La quantité de chaleur qui peut pénétrer dans la chambre de refroidissement peut être calculée à partir de la surface de la chambre de refroidissement à concevoir, de la conductivité thermique du matériau utilisé comme isolant dans les parois, de l’épaisseur de l’isolant et de la différence de température entre l’environnement d’exploitation et la chambre de refroidissement. La capacité de refroidissement du refroidisseur Peltier doit être supérieure à cette quantité de chaleur entrant dans la chambre de refroidissement.
La différence de température maximale est la différence de température maximale qui peut être produite dans la chambre de refroidissement par rapport à la température ambiante sans charge thermique. Il faut choisir une unité de refroidissement dont la différence de température maximale est supérieure à la différence entre la température de l’environnement dans lequel l’équipement est utilisé et la température de la chambre de refroidissement. Les refroidisseurs Peltier sont sélectionnés sur la base des données relatives à la capacité de refroidissement et à la différence de température maximale, mais il convient de noter que la capacité de refroidissement varie fortement en fonction de l’environnement d’utilisation.
Autres informations sur les refroidisseurs Peltier
Avantages des refroidisseurs Peltier
L’effet Peltier présente les cinq avantages suivants par rapport aux unités de refroidissement utilisant un réfrigérant et des compresseurs :
- Très silencieux
- Aucune vibration n’est générée
- Pas de formation de givre
- L’équipement est compact
- Respect de l’environnement car aucun gaz fréon n’est utilisé