Schemat ideowy chłodziarki samochodowej – Peltier TEC1-12706, sprężarka SECOP, BLDC, 12V

Pytanie

schemat ideowy chłodziarki samochodowej

Odpowiedź Sztucznej Inteligencji

Bezpośrednia odpowiedź na pytanie

• „Chłodziarka samochodowa” może być zrealizowana w dwie podstawowe metody:
  1. układ termoelektryczny (ogniwo Peltiera + radiatory + wentylatory),
  2. układ sprężarkowy (mini-kompresor DC, obieg czynnika chłodniczego).
• Poniżej zamieszczam ideowe schematy elektryczne obu wersji, komplet listy komponentów oraz kluczowe wskazówki projektowe.

Szczegółowa analiza problemu

1. Wariant termoelektryczny (Peltier) – pełny schemat ideowy 12 V

      +12 V z gniazda zapalniczki
              │
         [Bezpiecznik 10–15 A]
              │
         [Przełącznik główny]
              │────────────┐
              │            │
       ┌──────▼──────┐   ┌─▼──────────────┐
       │ Sterownik   │   │ Wentylator     │
       │ (NTC + PWM  │   │ str. gorącej   │
       │  µC/MOSFET) │   └──┬─────────────┘
       └──▲──────────┘      │
          │ sygnał PWM      │
          │                 │
   ┌──────┴─────────┐   ┌───▼──────────────┐
   │  Moduł Peltiera │   │ Wentylator       │
   │  TEC1-12706     │   │ str. zimnej (opc)│
   └─────┬───────────┘   └─────────┬────────┘
         │ wspólna masa (–)        │
         └───────────┴─────────────┘
                       │
                    GND (–)

Kluczowe elementy i parametry
• Ogniwo TEC1-12706: 12 V, 6–8 A, ~60 W.
• Radiator po stronie gorącej min. 0,06 m² powierzchni + wentylator 80-120 mm (≥30 CFM).
• Sterowanie: prosty termostat (LM393) lub PWM z mikrokontrolera; histereza 2–3 °C.
• Zabezpieczenia: dioda przeciwpolaryzacyjna, kontrola spadku napięcia akumulatora (<10,5 V).

2. Wariant sprężarkowy DC – schemat blokowy zasilania i obiegu chłodniczego

AKUMULATOR 12 V
     │
 [Bezpiecznik 15 A]───┐
     │                │
     │           ┌────▼────┐
     │           │ Sterownik│←—czujnik NTC, klawiatura,
     │           │  lodówki │   interfejs CAN/Bluetooth
     │           └───▲──▲──┘
     │               │  │
     │               │  │ sygnały
     │               │  └─────────┐
     │           ┌────┴────┐      │
     │           │ Sprężarka│      │
     │           │  BLDC 12 V│     │
     │           └──▲──────┘      │
     │              │ PWM/FG      │
     │              │             │
     └──────────────┴─────────────┘
            MASA (–)

Obieg termodynamiczny (rury Cu ø4–6 mm):
Sprężarka → Skraplacz (z wentylatorem) → Kapilara/Zawór rozprężny → Parownik → Sprężarka.
Czynnik: R-134a (od 2027 r. – R-1234yf lub R-600a w wersjach bez-F-gazy).

Najważniejsze parametry
• Sprężarka klasy BD-Nano lub SECOP/Danfoss 15 W @ 12 V (start 9–10 A, praca 2–5 A).
• Skraplacz wymaga wydajnego wentylatora (≥40 CFM, sterowanie prędkością przez µC).
• Sterownik realizuje: soft-start, 3-stopniową ochronę akumulatora H/M/L (11,8/11,4/10,8 V), regulację temperatury (-20 °C … +10 °C).

Porównanie obu rozwiązań

Aktualne informacje i trendy

• Producenci przenośnych lodówek 12 V przechodzą na bezszczotkowe sprężarki inwerterowe (BLDC) z płynną regulacją prędkości → niższy pobór prądu i cichsza praca.
• Od 2024 r. części rynku EU odchodzi od R-134a (wysokie GWP) na rzecz R-1234yf (niski GWP) lub izobutanu R-600a.
• W segmencie Peltiera pojawiają się wielostopniowe moduły TEC i kontrolery MPPT do zasilania z instalacji PV w kamperach.

Wspierające wyjaśnienia i detale

1. Równanie bilansu mocy dla ogniwa Peltiera:
   \[ Q_c = \alpha I T_c - \frac{1}{2} I^{2} R - K\,(T_h - T_c) \]
   gdzie \(Q_c\) – moc chłodnicza, \(I\) – prąd, \(\alpha\) – współczynnik Seebecka, \(R\) – rezystancja modułu, \(K\) – przewodność cieplna. Wynika stąd konieczność intensywnego chłodzenia strony gorącej.
2. Spadek napięcia na przewodzie ΔU:
   \[ \Delta U = 2 \cdot I \cdot \rho \cdot \frac{\ell}{A} \]
   Przy 6 A i przewodzie 2 × 3 m należy użyć co najmniej 2,5 mm², by ΔU < 0,3 V.

Aspekty etyczne i prawne

• Rozporządzenie (UE) 517/2014 („F-gazy”) ogranicza stosowanie czynników o GWP > 150 w nowych urządzeniach przenośnych; dotyczy układów sprężarkowych.
• Zużyte moduły TEC i sprężarki podlegają recyklingowi jako sprzęt elektroniczny (Dyrektywa WEEE).
• W kamperach instalacja 12 V musi spełniać normę EN 1648-2 (bezpieczniki, przekroje przewodów).

Praktyczne wskazówki

• Montuj bezpiecznik maks. 15 cm od akumulatora.
• Stosuj pastę termoprzewodzącą klasy ≥3 W/m·K; wymieniaj co 2–3 lata.
• Dla sprężarki – zapewnij szczeliny wentylacyjne min. 50 cm² po stronie skraplacza.
• Jeżeli lodówka ma pracować na postoju, rozważ osobną baterię hotelową LiFePO₄ + przekaźnik separacyjny.

Ewentualne zastrzeżenia lub uwagi dodatkowe

• Pojedyncze ogniwo Peltiera nie obniży temperatury poniżej ~5 °C, gdy otoczenie ma 30 °C.
• Sprężarki inwerterowe są wrażliwe na napięcia > 15 V (ładowanie alternatora + panel PV). Zalecany filtr LC lub DC-DC 9–14 V.

Sugestie dalszych badań

• Analiza pracy wielostopniowych Peltierów z odzyskiem ciepła (kaskadowe TEC).
• Zastosowanie pianki próżniowej VIP (<0,005 W/m·K) dla zmniejszenia poboru energii.
• Implementacja CAN-bus w kamperach do monitoringu ARINC/Vehicle LAN.

Krótkie podsumowanie

Chłodziarkę samochodową można zrealizować jako:

1. prosty układ termoelektryczny (łatwy, tani, ale ograniczony ΔT i pobór 6–8 A ciągły),
2. wydajny układ sprężarkowy DC (pełnoprawna „mini-lodówka” z BLDC, niskie zużycie średnie, wymaga czynnika chłodniczego i bardziej złożonego sterowania).
   Przed wyborem technologii należy zestawić wymagany spadek temperatury, dostępny budżet energetyczny oraz ograniczenia prawne dotyczące czynników chłodniczych.