دراسة وتجربة أداء مبرد بلتير من النوع : TEC12-12706 الخصائص الحرارية و المردودية الطاقوية وتطبيقاته في أنظمة التبريد الصديقة للبيئية

Abstract

يقدم هذا العمل دراسة مخبرية وتقييمًا تطبيقيًا لأداء منظومة تبريد كهروحرارية تعتمد على القطعة التجارية (TEC1-12706). ركزت التجارب على تحديد العلاقة بين الجهد الكهربائي المطبق وتغيرات درجات الحرارة على الوجهين الساخن والبارد، مع حساب معامل الأداء الطاقوي (COP) في حالتي تشغيل: بدون مشتت حراري وباستعماله، تمهيدًا لتشغيل المنظومة بالطاقة الشمسية. بينت النتائج أن غياب المشتت يؤدي سريّعًا إلى تلف القطعة، بينما ساهم المشتت في خفض درجة حرارة الوجه البارد إلى -12C° عند جهد يتراوح بين 9 و 12 فولط. وتأكّد تطبيقيًا أن رفع الجهد إلى 15 فولط فما فوق يؤدي إلى مفعول عكسي بسبب حرارة "جول" المتولدة داخليًا. لتجاوز هذه الحدود والوصول إلى درجات تجمد أعمق (من-10C° الى -30C°)، يقترح البحث استبدال المادة التقليدية بسبائك حديثة مثل مركبات السكوتيروديت، مع تصميم هندسي يعتمد على تركيب طبقات تبريد متتالية لتوزيع الحمل الحراري.

This work presents a laboratory study and an applied evaluation of the performance of a thermoelectric cooling system based on the commercial module (TEC1-12706). The experiments focused on determining the relationship between the applied electrical voltage and the temperature variations on both the hot and cold sides, while calculating the coefficient of performance (COP) under two operating conditions: without a heat sink and with its use, in preparation for operating the system with solar energy. The results indicated that the absence of the heat sink quickly leads to the degradation of the module, whereas the heat sink contributed to reducing the cold side temperature to -12°C at a voltage ranging between 9 and 12 Volts. It was practically confirmed that raising the voltage to 15 Volts and above leads to a counterproductive effect due to the internally generated Joule heating. To overcome these limitations and reach deeper freezing temperatures (from -10°C to -30°C), the research proposes replacing the conventional material with modern alloys such as skutterudite compounds, along with an engineering design based on cascading sequential cooling layers to distribute the thermal load

Ce travail présente une étude expérimentale et une évaluation pratique d'un système de refroidissement thermoélectrique utilisant le module commercial (TEC1-12706). Les essais ont porté sur la détermination de la relation entre la tension appliquée et les variations de température sur les faces chaude et froide, avec le calcul du coefficient de performance (COP) sous deux modes de fonctionnement : avec et sans dissipateur thermique, en vue d'une alimentation par énergie solaire. Les résultats ont montré que l'absence de dissipateur entraîne une défaillance immédiate du module, tandis que l'utilisation d'un dissipateur adéquat a permis d'abaisser la température de la face froide à -12C° dans une plage de tension de 9V à 12V. Expérimentalement, dépasser 15V a provoqué un effet thermique inverse dû au chauffage Joule interne. Pour surmonter ces limites et atteindre des températures de congélation plus basses 10 C°à -30C°l'étude suggère de remplacer le matériau classique par des alliages avancés comme les Skutterudites, combinés à une conception géométrique en cascade multi-étagée pour répartir la charge thermique