Термоэлектрический генератор своими руками

Как получить электричество из тепла; использование элемента Пельтье для выработки энергии, сборка термогенератора

Как получить электричество из тепла — использование элемента Пельтье для выработки энергии, сборка термогенератора

Я расскажу как получить электричество из тепла и как построить своими руками термоэлектрогенератор средних размеров, который можно использовать в походах и на открытой природе, а также просто так, для зарядки электронных устройств, посредством зарядки перезаряжаемых батарей от любого источника огня. При использовании ракетной печи или походной печки и газа для более быстрого сгорания, сгенерируется больше энергии.

Термоэлектрический генератор идеально подходит для выживания в случае стихийных бедствий, поскольку позволяет производить электроэнергию из легкодоступного источника — огня. Солнечную энергию можно получить только днем, а сбор лунного света неэффективен и требует создания дорогой линзы, энергию ветра возможно получить не в любой день. Огонь — это мощный и опасный источник энергии, поэтому будьте осторожны при использовании устройства и остерегайтесь горячей части радиатора и т.д.

Эффект Пельтье, его обратимость

Изготовление автономных термических генераторов электричества стало возможным благодаря открытию известного из курса физики эффекта Пельтье, состоящего в следующем. Оказывается, что разнородные по структуре проводники при протекании через зону их спайки электрического тока обнаруживают интересное свойство, состоящее в появлении разницы температур между их пограничными точками.

На основании этого открытия был разработан специальный элемент «Пельтье», состоящий их двух разнесённых на некоторое расстояние пластин из керамики с помещённой между ними биметаллической прокладкой. При пропускании через такие системы электрических зарядов одна из этих обкладок нагревается, а другая, напротив, – охлаждается, что в принципе позволяет делать на их основе холодильные установки.

Важно! При изменении направления тока через стык проводников (при прямом эффекте) меняется вектор градации температуры на стыках.

На размещённом ниже рисунке изображены модули различного типа и размера, чаще всего применяемые в технических изделиях этого класса.

Как и многие другие электродинамические явления, этот эффект является полностью обратимым. Последнее означает, что при нагревании одной стороны пластин Пельтье и охлаждении другой на стыке между ними появится ЭДС, а через контактную зону и подключённую нагрузку потечёт небольшой ток (эффект Зеебека).

По этому принципу и функционирует рассматриваемый в этом обзоре генератор на элементах Пельтье, который вполне может работать на открытом воздухе (на рыбалке или в походе, например).

При проявлении эффекта Зеебека наблюдается та же зависимость от полярности происходящих изменений, а именно: если менять охлаждаемый и нагреваемый стыки местами, будет меняться и направление тока во всей системе. Таким образом, обратный элемент Пельтье как генератор электроэнергии представляет собой достаточно универсальное устройство, имеющее возможность регулировки величины и направления получаемой ЭДС.

Физическое объяснение

Причина возникновения разницы температур (в случае эффекта Пельтье) заключается в энергетике контактных зон, образующихся в местах стыка двух разнородных веществ (висмута и сурьмы, например). Особенности этих образований могут быть представлены следующим образом:

Из-за различной концентрации положительных и отрицательных зарядов в границах полярных зон (в центре размещается одно вещество, по краям – другое) между ними образуются собственные разнонаправленные электрические поля;
При протекании тока через контакт, в котором направление внешней и внутренней ЭДС совпадают, на поддержание перемещения электронов (на совершение работы в поле той же полярности) будет расходоваться внутренняя энергия вещества. Из основ физики известно, что такое явление соответствует остыванию материала в этом месте;
Соответственно этому, во второй контактной зоне, где направление приложенной ЭДС противоположно внутреннему полю, электроны будут тормозиться, и внешнему источнику придётся затрачивать дополнительную энергию по их перемещению. Согласно тем же физическим законам, указанный эффект соответствует забору энергии или нагреву материала в точке стыковки (смотрите фото ниже).

Обратите внимание! Напряжённости таких полевых образований максимальны на пограничных участках двух неоднородных сред (полупроводников разной проводимости, например), вследствие чего здесь этот эффект проявляется с особой силой.

Среди работающих по этому принципу устройств наиболее известны термические модули (ТЭМ), состоящие из разных типов полупроводников с размещённой между ними медной токопроводящей прокладкой.

Принцип работы

В основе ТЭГ лежит термоэлектрическое явление, описанное в начале 20-х годов XIX века немецким ученым-физиком Томасом Иоганном Зеебеком. Он обнаружил появление ЭДС в цепи замкнутого типа, состоящей из проводника и сурьмы, при условии создания разности температур в местах, где эти материалы контактируют. Изображение устройства, при помощи которого был зафиксирован данный эффект, представлено ниже.

Обозначения:

1 – медный проводник.
2 – проводник из сурьмы.
3 – стрелка компаса.
А и В – места контакта двух проводников.

При нагревании одного из контактов стрелка отклонялась, что свидетельствовало о наличии магнитного поля, вызванного ЭДС. При нагреве другого контакта, направление ЭДС менялось на противоположное. Соответственно, при разрыве цепи, можно зафиксировать разность потенциалов на ее концах.

Через 12 лет, после публикации Зеебеком результатов своих опытов, французским физиком Жаном Пельтье был обнаружен обратный эффект. Если через цепь термопары пропускать ток, то в местах контакта этих веществ возникает разность температур. Мы не будем приводить описание опыта Пельтье, а также данные по современным одноименным элементам, эту информацию можно найти на нашем сайте.

По сути, оба эти эффекта обратные стороны одного термоэлектрического явления, позволяющего напрямую получать электричество из тепловой энергии. Но, до открытия полупроводников, термоэлектрический эффект не находил практического применения, ввиду неприемлемо низкого КПД. Поднять его до 5% удалось только в середине пошлого века. К сожалению, даже у современных полупроводниковых элементов, этот показатель остается на уровне 8%-12%, что не позволяет рассматривать генераторы данного типа в качестве серьезных конкурентов ТЭС.

Современный элемент Пельтье с указанием размеров

Тепловой насос под солнечную энергию

Возвращаясь от генераторов к тепловым насосам, стоит отметить ещё один привлекающий вариант термоэлектрических устройств, где используется нагрев от естественного источника – солнца.

Подобные конструкции обещают более эффективную отдачу при условии правильного построения. К тому же в этом случае не требуется затрачивать искусственную энергию на подогрев.

Солнечный тепловой насос можно представить в образе двух отдельных ёмкостей, которые имеют циркуляционные контуры. Одна ёмкость исполняет роль горячей стороны, вторая, соответственно, исполняет роль холодной стороны.

Между ёмкостями устанавливается термоэлектрический преобразователь (к примеру, тот же модуль Пельтье). Горячая ёмкость дополняется солнечной панелью. Холодная ёмкость дополняется радиатором охлаждения. Схематично конструкция выглядит примерно так:

Структурная схема солнечного теплового насоса: A – ёмкость горячая; B – ёмкость холодная; 1 – солнечная энергия; 2 – стекловидное покрытие; 3 – тепловая изоляция; 4 – термоэлектрический преобразователь (модуль Пельтье); 5 – металлический радиатор; 6 – тепловая радиация; 7 – электрический ток

Как демонстрирует структурная схема теплового насоса, работающего от солнечной энергии, при нагреве через солнечную панель вода в контуре начинает циркулировать, разогревая, таким образом, весь объём жидкости. Теплом жидкости нагревается горячая сторона модуля Пельтье.

В свою очередь в холодной ёмкости наблюдается аналогичный эффект, но за счёт охлаждения жидкости через радиатор. Получаемая разница температур даёт электричество на термоэлектрическом преобразователе.

Нужно отметить, эта идея появилась достаточно давно. Задолго до появления модулей Пельтье и вообще систем кондиционирования. На практике эту систему применяли в разных видах, но значительного эффекта добиться так и не удавалось. Возможно, современные технологии помогут достичь высоких горизонтов.

Автономные термоэлектрические генераторы

Именно простота и надежность обусловили использование ТЭГ в отдаленных и труднодоступных регионах для автономного энергоснабжения. К примеру, они применяются для питания навигационных маяков и метеорологических станций. Зачастую это разновидность газовых генераторов — ГТЭГ, где для нагревания используется природный газ.

Отдельно стоит упомянуть радиоизотопные ТЭГ, в которых источником тепла является естественный распад изотопов. Автоматическая межпланетная станция Кассини, запущенная к Сатурну в 1997 году была оборудована таким источником.

Для нагрева в РИТЭГ было использовано 32,8 килограмма изотопа плутония-238.

Такой термоэлектрический генератор прекрасно помнят те, кто помнит советские совхозы и колхозы. Говорят, в войну немцы не могли понять, как партизаны могут подолгу вести радиопередачи из осажденного леса.

Да, как говорится — если бы нашим ученым платили деньги, то они бы iphone ещё в `85 изобрели бы !

Из статьи Журнала «РАДИО» за 1954 год. №2.

Термоэлектрогенератор ТГК-3 предназначен для питания индивидуальных радиоприемников в неэлектрифицированных местностях, где применяется керосиновое освещение. Поэтому в качестве источника тепловой энергии для термоэлектрогенератора было решено использовать обычную керосиновую лампу-«молнию» служащую одновременно и для целей освещения. Таким образом, термоэлектрогенератор ТГК-3 не требует специальных затрат топлива для своей работы.

Лампа, обогревающая термоэлектрогенератор, имеет укороченное стекло без верхней цилинрической части. Внутрь этого стекла, непосредственно над пламенем лампы, входит нижняя часть металлического теплопередатчика, имеющего форму многогранной призмы 1. На боковой поверхности верхней части этого теплопередатчика, выступающей над стеклом, расположены блоки термобатареи 2.

Для использования теплопередачи не только путем лучеиспускания от пламени, но и путем конвекции теплопередатчик снабжен несколькими продольными каналами. По этим каналам горячие газы (продукты сгорания в смеси с избыточным воздухом) поступают в вытяжную трубу 3, расположенную над теплопередатчиком. Для охлаждения холодных спаев термоэлементов к внешним поверхностям блоков прижаты металлические радиаторные ребра 4. Таким образом здесь осуществляется воздушное охлаждение.

Термоэлектрогенератор имеет две самостоятельные термобатареи, состоящие из большого числа последовательно соединенных элементов. Одна из них, дающая напряжение 2 в при токе 2 а, служит для питания анодных цепей приемника через вибропреобразователь, и вторая, дающая такое же напряжение при токе 0,5 а — для питания нитей накала. Кроме того, накальная батарея имеет отвод на 1,2 в (при токе 0,36 а). Спаи термоэлементов электрически изолированы от нагревателя и от ребер.

По сравнению с сухими элементами и батареями, применяемыми в настоящее время для питания радиоприемников, термоэлектрогенератор имеет ряд важных преимуществ. С экономической точки зрения одним из преимуществ является резкое уменьшение расхода цветных металлов. Кроме того, следует отметить, что термоэлектрогенератор может неограниченно долго храниться в нерабочем состоянии и обладает длительным сроком службы в условиях эксплуатации; он устойчив в работе, дает стабильное напряжение и не боится коротких замыканий. Так же как и сухие элементы и батареи, термоэлектрогенератор не требует специального ухода.

В настоящее время промышленность приступила к серийному выпуску термоэлектрогенераторов типа ТГК-3

Получаем термоэлектричество своими руками

Вот мы с вами и разобрали, как сделать термоэлектрический генератор своими руками, теперь давайте разберем основные способы получения электричества с такого устройства.

Рекомендуем посмотреть вот такое видео, здесь все докладной рассказывается.

Теперь расскажем еще несколько слов о принципе работы такого устройства, чтобы он давал хорошее напряжения разница в температуре должна составлять 100 градусов. Если заметили, что охлаждающая сторона слишком нагрелась делайте все, чтобы ее остудить. Можно использовать воду или другие средства, которые вы видите о себе под рукой.

Похожая статья: Делаем самодельный двигатель из батарейки, проволоки и магнита.

Термогенератор своими руками: инструкция по изготовлению преобразователя тепловой энергии в электрическую

Количество цифровых гаджетов постоянно увеличивается. К сотовому телефону добавились мобильная радиостанция, GPS-навигатор и фотоаппарат.

Таскать с собой полный котелок запасных аккумуляторов для всей этой электронной братии тяжело, а в холодное время года еще и бессмысленно – их емкость и мощность при низких температурах сильно сокращаются.

Поэтому каждый путешественник хотел бы обзавестись устройством, преобразующим в электричество доступную в походе энергию.

Весьма практичными оказались термогенераторы – источники, для работы которых необходимо тепло. На чем основан принцип их работы и как можно сделать термогенераторы электричества своими руками – об этом пойдет речь в этой статье.

Эффект Пельтье, его обратимость

Отличие ТЭГ от ТЭС

На ТЭС применяют топливо для выделения из жидкости пара, вращающий турбину электрогенератора.

С помощью теплоэлектрического генератора электроэнергия генерируется без посреднических преобразований.

Принцип работы

В основе ТЭГ лежит термоэлектрическое явление, описанное в начале 20-х годов XIX века немецким ученым-физиком Томасом Иоганном Зеебеком. Он обнаружил появление ЭДС в цепи замкнутого типа, состоящей из проводника и сурьмы, при условии создания разности температур в местах, где эти материалы контактируют. Изображение устройства, при помощи которого был зафиксирован данный эффект, представлено ниже.

Обозначения:

1 – медный проводник.
2 – проводник из сурьмы.
3 – стрелка компаса.
А и В – места контакта двух проводников.

Как определить термоЭДС металла?

Термоэлектродвижущая сила возникает в замкнутом контуре при соблюдении двух условий:

Если он состоит хотя бы из двух проводников, изготовленных из различных материалов.
Если все входящие в состав контура разнородные участки имеют различную температуру (хотя бы в области соединения).

В физике данное явление называют эффектом Зеебека.

Величина термоЭДС зависит от вида материалов и разности их температур.

Определяют ее по формуле:

Е = к (Т1 – Т2),

Где Т1 и Т2 – температура проводников;
К – коэффициент Зеебека.

Наибольшей производительностью обладают контуры, состоящие из разнородных полупроводников (обладающих р- и n-проводимостью). В металлах эффект Зеебека проявляется незначительно, за исключением некоторых переходных металлов и их сплавов, например, палладия (Pd) и серебра (Ag).

Теплообменники широко применяются в быту. Довольно легко можно сделать теплообменник своими руками – инструкция по сборке представлена в статье.

Пошаговая инструкция по облицовке камина своими руками представлена тут.

Знаете ли вы, что напряжение всего в 12 Вольт может служить источником тепла? По ссылке инструкция по изготовления обогревателя 12 Вольт своими руками.

Тепловой насос под солнечную энергию

Что такое ТЭГ

Данное устройство, дает возможность выработать электроэнергию из энергии тепла.

Нужно пояснить, что выражение «Тепловая энергия» не совсем правильное, так как тепло, это метод отдачи, не являющийся отдельным типом энергии. Этим определением обозначают общую кинетику структурных элементов:

молекул;
атомов;
иных частиц, которые входят в состав вещества.

Автономные термоэлектрические генераторы

Для нагрева в РИТЭГ было использовано 32,8 килограмма изотопа плутония-238.

Да, как говорится — если бы нашим ученым платили деньги, то они бы iphone ещё в `85 изобрели бы !

Термоэлектрический генератор своими руками: схемы, проекты, принцип работы и сборка самодельного устройства (155 фото и видео)

Что такое ТЭГ

Данное устройство, дает возможность выработать электроэнергию из энергии тепла.

молекул;
атомов;
иных частиц, которые входят в состав вещества.

Что такое термоэлектрический генератор?

Так принято называть устройство, позволяющее преобразовать тепловую энергию в электрическую. Следует уточнить, что термин «Тепловая» не совсем точен, поскольку тепло, это способ передачи, а не отдельный вид энергии. Под данным определением подразумевается общая кинетическая энергия молекул, атомов и других структурных элементов, из которых состоит вещество.

Несмотря на то, что на ТЭС сжигается топливо для получения электричества, ее нельзя отнести к ТЭГ. На таких станциях тепловая энергия вначале преобразуется в кинетическую, а она уже в электрическую. То есть, топливо сжигается для получения из воды пара, который вращает турбину электрического генератора.

Схема работы ТЭС

Исходя из выше изложенного, следует уточнить, что ТЕГ должен генерировать электроэнергию без промежуточных преобразований.

Отличие ТЭГ от ТЭС

На ТЭС применяют топливо для выделения из жидкости пара, вращающий турбину электрогенератора.

С помощью теплоэлектрического генератора электроэнергия генерируется без посреднических преобразований.

Принцип работы

В девятнадцатом веке одним ученым обнаружилось возникновение электродвижущей силы в замкнутой цепи, при изменениях температуры в среде контактировании сурьмы с проводником.

Нагревая один из контактов, возникает магнитное поле, что вызывает ЭДС. При нагревании второго контакта, поток ЭДС противоположно изменяется.

Разорвав цепь, фиксируется противоположность потенциалов на ее краях. Это и является основным принципом работы термоэлектрических генераторов.

Что нужно знать при выборе ветрогенератора

Генератор из асинхронного двигателя: схема, таблица, инструкция, как сделать своими руками + фото от мастера!

Солнечная батарея своими руками — пошаговая инструкция как изготовить и провести монтаж солнечной батареи в домашних условиях (фото и видео-инструкция)

Спустя двенадцать 12 лет другой физик выявил противоположный эффект. Пропустив ток по цепи термопары, в контактах создается перепады температур.

В принципе эти оба эффекта разные стороны одного и того же явления, дающего возможность непосредственно получить электричество из тепла.

Историческая справка

Термоэлектрические эффекты или термоэлектричество, своим открытием обязано нескольким ученым. Впервые явление открыл немецкий физик Томас Иоганн Зеебек, в 1821 году. Оно получило название «Эффект Зеебека».

Обратное свойство – нагревание или охлаждение разнородных проводников воздействием электрического тока, в 1834 году изучил француз Жан Пельтье, его именем назван и сам эффект и термоэлектрический преобразователь, получивший название элемент Пельтье. Свой вклад в исследования внесли, также русский физик Эмилий Ленц в 1838 г. и британец Уильям Томпсон в 1851 г.

Читайте здесь! Альтернативная энергия для дома — основные варианты использования современных источников энергии. Обзор лучших идей и схем для Вас!

ТЭГ пытались создавать с середины 19 века. В 1874 году была разработана батарея Кламона, которая была достаточно мощной, чтобы использоваться в типографии или при гальванизации.

Причина, по которой эти технологии не получили широкого распространения, заключается в низком КПД, при использовании чистых металлических пар — это сотые доли процента. Немногим более эффективными — 1,5-2,0% оказались термоэлементы из полупроводников, которые начали использоваться в середине XX века.

Можно вспомнить довольно известный «партизанский котелок», от которого питались радиостанции. Выпускалась модель термоэлектрического генератора ТГК-3. Фото термоэлектрического генератора ТГК-3 представлены в нашей галерее.

Была отсылка к теме термоэлектрических генераторов и в советской фантастике — в 1930-х годах Роман Адамов написал научно-фантастический роман «Тайна двух океанов», о похождениях подводной лодки «Пионер», источником энергии в которой служила термопара.

Перспективы

В данное время продолжают ставить опыты, подбирая оптимальные термопары, позволяющие повысить коэффициент полезного действия.

Большая вероятность того, что скоро разработки усовершенствования доброкачественности термических элементов, обретут высший статус производства материала для повышения взаимодействия термопар, с применением высоких технологий:

нанотехнологий;
ям квантования и т.п.

Вполне возможен вариант изобретения совсем другого принципа, с применением нестандартных материалов.

Как подобрать солнечную электростанцию: готовые решения, принцип работы, как выбрать и установить своими руками (фото + видео-инструкция)

Солнечные коллекторы для отопления дома: преимущества, недостатки, мифы, правда и отзывы владельцев (130 фото + видео)

Ветровые электростанции для дома — плюсы, минусы и обзор лучших современных моделей (105 фото)

Были попытки соединения микроскопических проводников из золота искусственно синтезированной молекулой. Этот опыт в дальнейшем вполне может добиться успеха.

Как сделать собственноручно

Далее вкратце повествуем, как сделать генератор своими руками, который можно использовать в природных условиях или обесточенных местах.

Конечно, мощность этих приборов не сравнится с радиоизотопным экземпляром, но из-за трудной доступности плутония и его вредным качествам для человеческого организма, приходится радоваться и этому.

Читайте также: Что такое душевой уголок

Потребуется элемент термоэлектричества. Лучше их использовать не в единственном экземпляре, подключив параллельно, это увеличит мощность.

Однако есть большая проблема, необходимо подбирать элементы с похожими параметрами, что достаточно затруднительно либо дорого обходится, легче приобрести готовый прибор.

Биогазовая установка своими руками — пошаговое описание производства, 130 фото и видео описание биогазовой установки

Как сделать ветрогенератор на 220В своими руками: пошаговое описание изготовления самодельных ветряков (схемы, проекты, фото и видео)

Как выбрать хороший генератор для дома — лучшие модели и варианты выбора генератора для частного дома (115 фото)

Используя один элемент, мощности может не хватить даже зарядить самый простой гаджет.

Еще нужен будет корпус из металла, к примеру, бывшего в употреблении и уже ненужного блока питания от персонального компьютера и элемент охлаждения процессора.

ТЭГ своими руками

Создание простейшего генератора в домашних условиях не составит больших трудностей по причине его крайней простоты. По сути, все что нужно, это найти элемент Пельтье. Приобрести такой элемент сегодня не составляет труда и не потребует больших затрат.

Для простейшей демонстрации, кроме термоэлемента, достаточно будет двух алюминиевых банок прямоугольной формы, канцелярского зажима, пары проводов, холодной и горячей воды. Нужно поместить элемент Пельтье между корпусами банок, скрепив их зажимом, налить в одну банку кипяток, в другую холодную воду, желательно со льдом.

Теперь, если правильно соблюдена полярность, можно замерить напряжение на выводах элемента, сомнительно, что оно будет больше одного вольта, но, можно считать, что демонстрация удалась.

Генератор для дома — назначение устройства, подбор мощности и советы по ремонту основных типов генераторов

Ветряные электростанции для дома: подбор современных моделей и расчет их эффективности + инструкция как сделать своими руками

Бензиновый генератор — выбор, подключение и установка современных устройств. Рейтинг лучших генераторов для дома 2021 года!

Чуть более сложной задачей будет сборка термоэлектрического генератора на дровах. Для этого, помимо термоэлемента, понадобиться камера сгорания, в качестве которой подойдет корпус от компьютерного блока питания, радиатор и вентилятор можно использовать от процессора, разъем USB.

Для тех, кто желает получить более высокое напряжение можно порекомендовать инверторы стабилизаторы — все зависит от фантазии. Инструкций и схем на просторах сети достаточно. Ниже приведена фотография подобного устройства.

Главные нюансы сборки

Изначально нужно нанести на основание термопасту там, где предназначена фиксация основного элемента, прислонить его и прижать охлаждающей деталью. В итоге получается конструктивное изделие.

Сухой спирт, пожалуй, станет лучшим топливом для этого приспособления. Далее нужно подсоединить к сделанному прибору устройство стабилизирующие напряжение.

Схему возможно посмотреть на сайтах в интернете либо в иных источниках предлагающих эту тему.

Изделие готово, теперь осталось только произвести испытание.

Тепловой насос под солнечную энергию

Большинство начинающих электриков интересуется о возможности создания не затратного и автономного источника электроэнергии. Зачастую, например, выехав на пикник, рыбалку либо просто отдохнуть на свежем воздухе, критически не хватает электричества для зарядки какого-либо прибора или освещения в темное время суток.

Читать также: Вибрационная или эксцентриковая шлифовальная машина

В таких случаях может помочь самостоятельно сделанный термоэлектрический генератор, для дома такой прибор не подойдет, если только в крайних случаях.

При помощи его можно вырабатывать электрического напряжение до пяти вольт, этого будет достаточно для зарядки гаджетов и подключения лампочки.

Для визуального ознакомления с ТЭГ нужно лишь посмотреть в любых источниках фото термоэлектрического генератора.

Самодельный термогенератор с нагревом с помощью пара

Этим вопросом я задался, когда готовился пойти в поход на байдарках на две недели. Электроэнергия требовалась, прежде всего, для восполнения заряда аккумуляторов в фотоаппаратах, а также аккумуляторов в фонарях.

Дамы и Господа, знакома ли Вам такая замечательная вещь, как термоэлектрические модули Пельтье? Это достаточно распространенные в наше время устройства, широко используемые любителями компьютерного “разгона” для экстремального охлаждения деталей своих компьютеров.

Суть идеи заключается в том, что это по форме плоский полупроводниковый прибор, имеющий два провода “+” и “-“, а также две поверхности – “горячую” и “холодную”. Если пропускать через него постоянный ток, то “холодная” сторона будет охлаждаться, а “горячая” нагреваться – прибор работает как тепловой насос. По паспорту, разность температур может достигать 60 градусов. Это значит, что например, если “горячую” сторону охлаждать до температуры 20 градусов (комнатная температура), то “холодная” сторона остынет до минус 40 градусов. Если поменять местами “+” и “-“, “горячая” и “холодная” стороны также меняются местами и тепловой поток меняет направление.

Но оказывается, у этих модулей имеется еще одна интересная особенность: если приложить к ним разность температур, то они начинают давать электрический ток! Именно на этом эффекте и предполагалось создать портативный источник электроэнергии для похода.

Так как в походе обязательно есть костер и кипящая вода, предполагалось в качестве “горячего” источника тепла использовать пар, а в качестве “холодного” – холодную воду.

Итак, пар по трубкам (в одну входит, из другой выходит)

попадает в специальный теплообменник, изготовленный из алюминиевой пластины толщиной 10мм

Все отверстия в этом теплообменнике соединяются только одним каналом, а в сборе с трубками, которые ввернуты и вклеены в него с помощью эпоксидного компаунда, это выглядит так:

Теплообменник имеет размеры в точности по размеру модулей Пельтье. Модули прижимаются к теплообменнику с двух сторон четырьмя винтами (изначально винтов предполагалось восемь, но в результате моей недальновидности и конструкторской бездарности двум из них помешали паровые трубки, а другие два с противоположной стороны решено было не устанавливать, чтобы избежать перекоса),

поэтому отверстия в теплообменнике и канальцы между ними образуют систему сообщающихся паровых камер. Войдя в одну трубку, пар проходит по единственно возможному пути последовательно через каждую паровую камеру, образованную объемами отверстий в теплообменнике, и выходит через вторую трубку. Тепло от пара передается модулю при непосредственном контакте с его поверхностью (на площади, равной суммарной площади отверстий в теплообменнике) и через материал теплообменника.

Для прижатия модулей Пельтье к теплообменнику и для отвода тепла к “холодному” источнику тепла используются алюминиевые пластины толщиной 5мм

Для предотвращения попадания охлаждающей воды внутрь модулей Пельтье, вся сборка герметизирована полупрозрачным силиконовым затекающим герметиком

Теперь осталось только пустить пар по трубкам, а саму сборку опустить в емкость с холодной водой. Однако, в результате экспериментов на кухонной плите выяснилось, что напряжения, которое выдает эта система, недостаточно для полноценного заряда аккумуляторов. “Холодная” вода в охлаждающей емкости быстро нагревается, разница температур уменьшается и напряжение еще более снижается. Кроме того, для полноценной зарядки аккумуляторов требуется достаточно продолжительное время, исчисляемое часами (от слова “час”, а не “часы”), как показала практика, в походных условиях при дождливой погоде не всегда удается развести хороший огонь и вскипятить воду, не говоря уже о паропроизводстве в течение нескольких часов.

Поэтому данная система так и осталась не задействована, а вместо нее была собрана другая – на солнечных батареях. В ее состав входит сборка солнечных элементов, которую можно свернуть в “трубочку”

и блок-стабилизатор для обеспечения необходимого напряжения для заряда Li-ION аккумулятора

Как затем показала практика эксплуатации – это решение вполне пригодно для исполнения своих функций.

Как получить электричество из тепла — использование элемента Пельтье для выработки энергии, сборка термогенератора

Шаг 1: Необходимые детали

1х Элемент Пельтье (термоэлектрический преобразователь)
Алюминиевый радиатор среднего размера (я достал свой из старого ПК)
Толстый электрический кабель двух цветов (опционально)
Входные и выходные разъемы/гнезда, предварительно купленные или изготовленные (для ввода и вывода энергии) (опционально)
Проектный корпус, частично теплозащищенный, если возможно. Используйте изоляционный материал, металл, фольгу и т.д. (опционально)
Термопаста (опционально), алюминиевая фольга (желательно)
Резак для резки тонких металлов
Ножницы по металлу
Разные отвертки (для закручивания винтов корпуса и входов/выходов)
Разные винты и болты (для крепления металлических пластин и радиатора)
Паяльник и припой (опционально) для надежного крепления
Аккумуляторная батарея низкой или средней мощности (для подзарядки)
Термоусадочные трубки для защиты проводов от тепла (необходимо)
1х блокирующий диод, чтобы предотвратить обратную зарядку.
2 алюминиевые банки (металлическая пластина)
Толстая медная проволока
Цифровой мультиметр

Все, что отмечено как опциональное, не обязательно к сборке термогенератора, но будет полезным, например корпус для аккумулятора и блокирующий диод.

Шаг 2: Конструирование

Построить корпус и тепловой генератор электричества довольно просто.

Во-первых, отрежьте от алюминиевых банок дно и крышку и разрежьте получившиеся куски пополам. Сложите 4 куска вместе и, прижав, вырежьте отверстия в углах для гаек. Прижмите листы гайками. Основа для устройства готова.

Если имеется термопаста, намажьте её на радиатор и основу, используя старую кредитку. Вам нужен квадрат размером с элемент Пельтье для выработки электричества. Поместите элемент Пельтье холодной стороной к радиатору, а горячей к алюминию. Проверить стороны можно подключив модуль к двум батареям 1.5v и потрогав каждую из сторон.

Нужно положить модуль между радиатором и алюминиевыми листами и немного вдавить в термопасту. Теперь, используя плоскогубцы, нужно обернуть медную проволоку вокруг выпирающих частей радиатора и под болтами на алюминиевой основе. Это соединит радиатор, основу и элемент Пельтье друг с другом. Основной блок сделан.

Шаг 3: Тестирование теплогенератора

Я использовал для теста термоэлектрического генераторного модуля одну маленькую свечку внутри оловянной банки, покрытой изоляционной лентой и подставку из металлического корпуса компьютерного вентилятора. В зависимости от количества тепла, мощность будет медленно подниматься и продолжать расти до заданного напряжения.

Также на эффективность влияет охлаждение радиатора, в холодный день радиатор будет остывать быстрее. К устройству могут быть подключены топливная или ракетная печь, этим можно заряжать аккумуляторы или электронные устройства.

На самом деле эта вещь не подходит для повседневного использования, поскольку элемент Пельтье рано или поздно сломается и сделает устройство неэффективным. В любом случае, оно может использоваться для получения электроэнергии в походе, при экстренных случаях и т.д.

Смотрите видео для тестов и показаний напряжения и скорости его подъема. Тест дома с питанием от свечки. Второй тест с маленькой печкой, в котором видно, что если непрерывно подавать топливо, то за 3-4 минуты можно зарядить батарею или две.

Шаг 4: Улучшения

Возможные следующие модернизации устройства:

Добавьте еще одну ячейку Пельтье чтобы удвоить выход напряжения.
Подключите Joule Thief или несколько для небольшого увеличения напряжения.
Используйте более качественные теплопроводные материалы, больший радиатор и более толстую алюминиевую или медную плиту в качестве основы.
Можно качественнее закрепить ячейку Пельтье при помощи медной проволоки или термопасты, что улучшит перенос тепла.
Используйте ракетную печь вместо открытых источников огня. Жар ракетных печей локализован, что будет эффективнее заряжать устройства.
Используйте несколько связанных друг с другом устройств, соединив их последовательно над источником огня, чтобы увеличить выход напряжения.
Можно улучшить термоизоляцию на проводах, фольге и изоляционной ленте (ракетные печи, как правило, немного плавят провода)
Сделать запас компонентов и деталей (если что-то сломается или прогорит, всегда можно будет починить устройство)

Рассказываю как сделать какую-либо вещь с пошаговыми фото и видео инструкциями.

Выбираем теплый пол на балкон

Утепленный балкон – это еще одна мини-комната в квартире. Ее ценность повышается, если квадратных метров совсем немного. На теплом балконе или лоджии можно сделать кабинет, зону отдыха, небольшую кладовку, маленькую столовую и даже гардеробную. Современное решение для создания комфортных условий на балконе – теплый пол. Он лучше распределяет тепло, чем радиаторная система. Кроме того, радиаторы занимают слишком много места.

Что такое — теплый пол?
Особенности и преимущества
Виды
Правила выбора
Видео по монтажу инфракрасной пленки:
Как сделать теплый пол на балконе?
Небольшое видео по монтажу:

Что такое — теплый пол?

Сегодня теплый пол считается прекрасной альтернативой обычному способу отопления жилого помещения. Он равномерно распределяет тепло по комнате, а для балкона считается единственным разумным решением из-за ограниченности пространства. Благодаря такой системе обогрева, воздух нагревается снизу, так как отопительным прибором здесь является настил. Самые популярные и распространенные системы – электрические и водяные, подключающиеся к главной системе отопления. Одной из последних систем теплого пола считается отопление, созданное на базе аморфной металлической ленты.

Теплые полы обеспечивают комфортные условия в морозы. Холодный воздух нагревается внизу и равномерно распределяется по комнате. Таким образом, внизу всегда теплее, а вверху под потолком температура воздуха намного меньше. Это создает ощущение тепла и уюта и не дает человеку замерзнуть. У теплого пола высокая теплоотдача, которая находится в прямой зависимости от нагревающего элемента. В отличие от радиатора отопления, площадь пола намного больше. Конструкцию теплого настила впервые применили в Древнем Риме, обогревая таким способом бани. Она представляла собой каналы, которые располагались под мраморными плитами. По ним передвигался горячий воздух от печей. Сегодня система стала более совершенной, но суть ее не изменилась.

Водяной теплый пол от центрального отопления

Особенности и преимущества

У конструкции теплого пола много преимуществ перед обычными радиаторами. Во-первых, она отлично подходит для небольших помещений, а также больших комнат. Распределяя равномерно теплый воздух, который не охлаждается со временем, создаются максимально комфортные условия для жизни. К главным достоинствам теплого пола относят:

Новейшая система отопления намного эффективнее, по сравнению с другими. Она выделяет больше тепла, обеспечивая высокий уровень комфорта.
Несмотря на огромное количество излучаемого тепла, нагревательный элемент имеет невысокую температуру.
Теплый пол – современная и эстетичная система отопления. Радиаторы занимают много места и зачастую выглядят непривлекательно. Кроме того, пол не нужно декорировать и ухаживать за ним, так как все элементы скрыты под настилом.
Регулировать температурный режим можно с помощью установленных датчиков. Система автоматизированная и функциональная.
Главная особенность теплого пола – длительная эксплуатация. Больше всего служит водяная конструкция.
Систему можно установить самостоятельно, не имея навыков и опыта. Для монтажа не требуется специальное оборудование.
По теплому полу приятно ходить босиком, ноги не замерзнут, даже если на улице минус градусов.

Теплый пол – это конструкция, которая состоит из множества нагревательных элементов — кабелей или труб. Система может быть трех видов: водяная, пленочная и электрическая. В последнем случае используется кабель, пленка или нагревательные маты. Источник тепла теплого пола вода, кабель или инфракрасная пленка. У каждой конструкции есть свои преимущества и особенности, а также общие черты. Эксплуатация двух видов полов может быть разной. Общим для них считается монтаж на специальную теплоизоляцию, которая представляет собой тепло- сберегающий слой. После теплоизоляции, необходимо сделать стяжку из цемента и уложить напольное покрытие.

Водяной. Сложную систему укладки имеет водяной теплый пол. Он может быть автономным или подключенным к центральному отоплению. Водяной пол не подходит для балкона, так как обладает большим весом. Кроме того, его не следует монтировать в многоэтажных домах с центральной системой отопления. К его плюсам относят отличную теплоотдачу. Он способен прогреть даже большие помещения.
Электрический. На балконах и лоджиях выгодно использовать нагревательные кабельные элементы. Толщина такой стяжки составляет 4,5 см. Внутри конструкции не скапливается воздух, благодаря чему система служит долго и не перегревается. Для монтажа потребуется электрический кабель, который крепится в форме «змейки». Сверху необходимо уложить плитку. Особенность в том, что эксплуатировать пол можно только через месяц после укладки. Нагревательные элементы следует уложить в секции, сделать стяжку из цемента и песка, а сверху положить покрытие. Работает от электричества через терморегулятор.
Пленочный. Технология инфракрасного излучения часто используется для утепления балкона. В качестве нагревательного элемента здесь применяется тонкая пленка с графитовыми полосками и проводниками. Через терморегулятор к проводникам поступает ток. К плюсам пленочного пола относят высокую энергоэффективность, легкость монтажа. Главный недостаток – высокая цена. Специалисты советуют делать его монтаж в небольших помещениях. Идеально подходит для лоджий и балконов.

На балконе теплый пол способен заменить полноценное отопление. Он экономичный, легкий, безопасный, эстетичный и долговечный.

Правила выбора

При выборе теплого пола учитывайте особенности строения балкона. Он представляет собой железобетонную плиту, которая вынесена за фасад дома. Балкон отличается высокой прочностью. Типовая конструкция равна примерно трем квадратным метрам, поэтому нагрузка не должна быть выше шестьсот килограмм. Именно поэтому на балконе запрещено устанавливать водяной обогрев. Вес готового теплого пола будет большим, а с учетом оконных рам, утеплителя, мебели балкон станет опасным местом. Специалисты советуют монтировать пленочную или электрическую систему. В отличие от балкона, на лоджии можно устанавливать любой вид теплого пола.

Пленочный инфракрасный теплый пол

Оптимальным вариантом считается укладка инфракрасной пленки. Она не влияет на нагрузку конструкции, проста в монтаже и удобно эксплуатируется. Ее можно использовать, независимо от напольного покрытия. Монтаж осуществляется поэтапно, реализуется мастером или самостоятельно.

Подготовьте основание, уложите теплоизоляционный материал со слоем, который будет отражать тепло. Для этих целей используют специальную фольгу.
Следующим этапом, производится монтаж инфракрасной пленки и подключение конструкции к сети питания. Не забудьте проверить теплый пол на функциональность.
Последний этап – укладка финишного слоя.

Плюс пленочного пола – эксплуатировать его можно сразу после укладки, а также производить дальнейший ремонт комнаты.

Видео по монтажу инфракрасной пленки:

Как сделать теплый пол на балконе?

Для обогрева балкона подойдет либо электрический, либо пленочный теплый пол. Водяной слишком тяжелый для балконной конструкции. Перед монтажом необходимо приобрести материалы с учетом размеров балкона. Укладку следует доверить профессионалу, или сделать монтаж самостоятельно. Во втором случае, можно неплохо сэкономить. Если решено укладывать электрический пол, старайтесь следовать рекомендациям специалистов.

Система электрического теплого пола

Выберите место, где будет располагаться терморегулятор. Подготовьте его, создайте линию питания.
Займитесь основанием. Снимите старое покрытие, тщательно прочистите пол от мусора. Если поверхность неровная, сделайте черновую стяжку.
Уложите теплоизоляционный и гидроизоляционный слой.
Разложите и прикрепите нагревательный элемент в форме змейки.
Проверьте сеть на целостность. Это нужно сделать, просто измерив сопротивление с помощью мультиметра.
Подключите сеть конструкции к датчику.
Залейте стяжку.
Последний этап – укладка финишного слоя.
Использовать пол по назначению можно после того, как стяжка полностью высохнет.

Если используются нагревательные маты, после их укладки делайте сразу монтаж плитки из керамогранита. В этом случае, укладка производится с помощью специального клея. Особенность в том, что маты тонкие и не влияют на высоту пола. Они обогревают балкон, излучая тепло, абсолютно безопасные для человека. Пленочный пол экономит тепло, обладает высоким КПД. Для того чтобы произвести его монтаж понадобятся:

Подложка из фольги, которая не проводит электричество.
Провода.
Изоляционная лента.
Пленка перфорированная.
Скотч малярный.
Инструменты.

Монтаж проводится в несколько этапов, как водяного и электрического пола:

Очистите поверхность, сделайте разметку, загрунтуйте пол.
Подложку из фольги следует укладывать полосками. Они должны совпадать с пленочной конструкцией по длине и ширине. Разрезы на пленке делайте там, где нет графитового слоя.
Нарезанную пленку укладывают так, чтобы медные контакты находились внизу. Контакты обязательно поворачивать к стене, на которой будет располагаться терморегулятор.
Во время работы нужно быть очень осторожным, старайтесь не повредить целостность пленки и ферритового слоя.
Пленочный пол не требует заливки, но его монтаж должен производиться только на идеальную ровную поверхность.

Нагревательные маты продаются в рулонах

Самым лучшим решением для обогрева балкона и лоджии считается укладка нагревательных матов. Они состоят из стекловолокна с нагревательными секциями. Перед монтажом, нарисуйте схему их расположения на бумаге. Не рекомендуется укладывать маты под мебелью, иначе они быстро сломаются. Перед укладочными работами необходимо подготовить поверхность пола – удалить мусор и выровнять его. После чего, уложите теплоизоляционный материал. Он нужен для создания в комнате уюта, позволяет избежать теплопотери. Затем делается стяжка из цемента – она является основанием для монтажа плитки. После того, как цемент затвердеет, можно приступать к укладке матов по выбранной схеме, подключить систему к электрической сети и установить терморегулятор. Укладывают плитку на нагревательные маты с помощью клея. Эксплуатировать пол рекомендуется через две-три недели.

Укладка нагревательных матов под плитку

Небольшое видео по монтажу:

Инфракрасный теплый пол на балконе под ламинат как оптимальный выбор

Обустроенный балкон — удивительно уютное место. Дополнительная комната квартиры или дома не помешает никому. Значит, там должно быть комфортно и тепло даже холодной зимой. Современные технологии ремонта позволяют собственноручно сделать балкон теплым, со стильным дизайном. Популярность набирает теплый пол на балконе под ламинат. Утеплить придется стены, а также пол.

Перед укладкой отопительной системы нужно учесть определенные нюансы и понимать особенности применения тех или иных систем подогрева пола на балконе под ламинат.

Сочетается ли теплый пол с ламинатом

Балкон — место обычно повышенной влажности и колебания температур, поэтому нужно грамотно выбрать качественный влагостойкий ламинат (не ниже 33 класса). Обязательно необходимо позаботиться о гидроизоляции самого помещения. Поэтому, если на балконе планируется сушить одежду или устраивать зимний сад, желательно выбрать иной способ отделки.

Ламинат подходит для застекленного балкона. Перед обшивкой нужно его обязательно утеплить, чтобы температура опускалась не ниже +5°C. Ламинат на балконе стильно смотрится. Этот капризный материал недолюбливает резких перепадов, поэтому перед установкой желательно держать его в помещении.

Для финишной отделки как раз нужен материал, который прекрасно проводит тепло. Во время покупки нужно обращать внимание на маркировку. Там должно быть указано, что конкретный тип ламината рекомендуется укладывать на теплый пол.

Важно помнить, что температура выше 26 °C провоцирует выделение материалом нежелательных испарений.

Виды обогрева пола на балконе

Каждый из способов утепления обладает достоинствами и недостатками. Укладка производится по-разному, но принципы монтажа во многом схожи. Характеристики методов отопления пола дают представление, какой теплый пол лучше монтировать под ламинат.

Водяной теплый пол

Теплый пол основан на циркуляции горячей воды по тонким трубкам. На балконах систему практически никто не устанавливает, потому что у нее больше минусов, чем плюсов. Убедиться в этом легко на следующем обзоре.

Схема конструкции водяного теплого пола

Недостатки и преимущества водного теплого пола

Вид теплого пола	Плюсы	Минусы
Водный теплый пол	1. Дешевле, чем электрический вариант.	1. Сложность установки.
	2. Безопасность для здоровья.	2. Отсутствие контроля температуры.
	3. Равномерный нагрев комнаты.	3. Необходимость в приобретении водяного насоса.
	4. Уменьшение высоты потолка.
	5. Риск протечки, которую трудно обнаружить и устранить.
	6. Снижение давления на всем стояке.

Монтаж требует немало вложений средств на оплату профессиональной работы, даже если это частный дом. Оправданно ли это? Отсюда вывод, что нужно рассматривать альтернативу водному отоплению.

Электрический тип

Принцип отопления заключается в превращении электричества в теплоэнергию. Кабель бывает одножильный и двужильный. Рекомендуется применять в жилых комнатах последний вариант, чтобы электромагнитное излучение было сведено к минимуму.

Во избежание перегрева или повреждения, важно следить, чтобы не было сильного излома или перегиба. Отличным подспорьем станет саморегулирующийся провод. В месте перегрева повышается сопротивление электрического тока и повышение температуры прекращается.

Теплый пленочный инфракрасный пол

Небольшие помещения отлично отапливаются методом ИК нагревания. Нагревательным элементом являются полосы карбонового волокна внутри ПЭТ ламинирующей пленки. Обогрев происходит в результате электрического нагревания элемента и последующего излучения длинноволнового тепла.

Способ отопления балкона ИК излучением интересен избирательным распространением тепла на окружающие предметы. Этот процесс способствует экономичности ввиду обогрева людей и вещей вместо воздуха. Отражение тепла предметами приводит к прогреванию помещения буквально от десяти минут до получаса. Данный способ имеет много преимуществ.

Схема конструкции инфракрасного утеплённого пола с покрытием ламинатом

Достоинства и недостатки инфракрасного теплого пола

Вид теплого пола	Плюсы	Минусы
Инфракрасная пленка	1. Не требует стяжки.	1. Дороговизна материала.
	2. Легкость и быстрота установки.	2. Запрещено попадание влаги.
	3. Экономия электроэнергии.	3. Необходим абсолютно ровный пол под ламинат.
	4. Долговечность и надежность
	5. Высокая скорость нагревания.
	6. Качество и безопасность.
	7. Отсутствие электромагнитного излучения.
	8. Регулировка температуры.
	9. Толщина покрытия минимальна.

На бетонное основание инфракрасный теплый пол удобно укладывать под ламинат по простой схеме

Подготавливается, грунтуется стартовое покрытие;
Максимально выравнивается пол;
Укладывается утеплитель фольгированной стороной вверх;
Полосы ИК пленки разрезаются и равномерно распределяются по площади балкона;
Фиксируется защитное полиэтиленовое покрытие;
Разводится электропроводка, устанавливается регулятор температуры;
Поверх монтируется ламинат.

Внимание! Укладка полос пленки внахлест запрещена. Это опасно.

В случае, где невозможно залить бетонную стяжку из-за большой нагрузки на несущие конструкции, лучше применить инфракрасную пленку. Для ламината — это просто идеальное решение.

Схема укладки инфракрасного тёплого пола на деревянную основу на балконе

При укладке на деревянный пол на балконе инфракрасный тёплый пол под покрытие ламинатом имеет свои особенности:

Подготавливаем деревянное основание на балконе, приобретаем все материалы;
Укладываем пенофол;
Распределяем нагревательные элементы;
С одного края гидроизолируем медные жилы;
С противоположного края к медным жилам подключаем электричество;
Изолируем все открытые токоведущие места;
Размещаем под плёнкой термодатчик терморегулятора. Все контакты подключаем к питающим жилам;
Проверяем все соединения и делаем контрольный запуск перед укладкой ламината;
Укладываем ламинат.

Видеоинструкция: монтаж инфракрасной плёнки под ламинат

Нагревательные маты

Помещения с низким потолком и, одновременно, повышенной потребностью в обогреве требуют применения термоматов. В их основе кабель толщиной 2,8 миллиметра. Располагается провод змейкой на сетке размером 50 см. Чтобы не использовать стяжку, фиксатором служит плиточный клей.

Обогревающие маты — это аналог электрического кабеля с разницей в особенности крепления. Для матов уже не нужно армирование. Они полностью готовы к укладке и более удобны.