Холодильник на 12в своими руками

Холодильник на 12в своими руками

Холодильник на 12в своими руками
Холодильник на 12в своими руками

Холодильник на 12в своими руками

Холодильник на 12в своими руками

Холодильник своими руками

Увлекся я домашним виноделием.

 

Почитал о пользе вина. Поискал полезное вино. Ужаснулся тем, что нам предлагают в магазинах. Даже от Крымских вин никакой пользы. Все пастеризовано, сделано из концентратов, непомерное количество консервантов.  Домашние вина безбожно разбавляют, неизвестно в каких условиях их делают…

Решил попробовать сделать вино сам. Получилось просто замечательное виноградное вино. Сухое, почти без сахара, насыщенное, очень полезное, снимает усталость...

Но главное, мне понравился сам процесс изготовления вина. Очень интересно, времени занимает не много. Я именно увлекся виноделием, и, думаю, надолго.

Живу я в многоквартирном доме. Для изготовления вина это не создает абсолютно никаких проблем. У меня большая кладовая, в ней вино бродит, созревает. А вот как хранить вино длительное время  не понятно.

Основное требование к хранению вина – низкая температура:

  • 10 – 14 °C для сухих вин;
  • до 16 °C для десертных;
  • максимально допустимая температура 18 °C;
  • 24 °C просто убивает вино.
  • Не допустимы резкие перепады температуры.

Проблема усугубляется тем, что я предпочитаю сухие вина, которые требуют самой низкой температуры хранения.

Набрал в поисковых системах запросы.

  • Хранение домашнего вина.
  • Хранение вина в домашних условиях.
  • Как хранить вино в квартире.

Авторы публикаций первым делом сообщают, что вино должно храниться при низкой температуре, а затем рассказывают о полочках, стеллажах, о чем угодно, кроме того, где эту низкую температуру найти.

Единственный реальный совет по этому поводу – купить винный холодильник. Но такие устройства дорогие. Особенно если полезный объем винного холодильника не на 6-8 бутылок, а на несколько баллонов вина. Не думаю, что кто-то изготавливает домашнее вино объемами менее 10-20 л.

 

Требования к винному холодильнику.

Решил сделать винный холодильник своими руками. Проблема упрощается, относительно традиционных холодильников для продуктов, тем, что:

  • Температура в холодильнике для вина может быть 14 °C, и даже устроит 18 °C, в то время как в холодильнике для продуктов 4-5 °C, а в морозилке – 20 °C. Понятно, что на поддержание более высокой температуры необходима меньшая мощность холодильника, меньше требования к теплоизоляции. Достаточно снизить температуру относительно окружающей среды на 5-7 °C.
  • К винному холодильнику, установленному в кладовой нет особых требований по внешнему виду. Но если у кого-то такие требования появятся, всегда можно заказать красивый внешний корпус из ламинированного ДСП.
  • Холодильник для вина открывается достаточно редко. Это упрощает требования к закрывающей дверце холодильника, вообще к  способу закрывания корпуса.

Но есть и определенные требования:

  • Не высокая потребляемая мощность, чтобы не разорится на оплате электроэнергии. Я решил, что максимальная потребляемая мощность должна быть не более 15-20 Вт.
  • Система управления должна поддерживать температуру с высокой точностью, и главное – без резких колебаний. Релейные терморегуляторы от холодильников здесь совершенно не приемлемы.
  • В качестве охлаждающего прибора – элемент Пельтье. Это накладывает еще специфичные требования на контроллер холодильника. Об этом я напишу в следующей публикации.

Последние два пункта меня нисколько не пугают. Я разрабатывал гораздо более сложные электронные контроллеры. Забегая вперед, скажу, что-что, а контроллер для холодильника на элементе Пельтье получился замечательным. Небольших размеров, достаточно простой, удобный, с высокими характеристиками. Он поддерживает температуру с точностью 0,1 °C, ограничивает мощность на заданном уровне, вырабатывает идеальные сигналы для элемента Пельтье.

 

Корпус холодильника для вина, выбор теплоизоляционного материала.

Из чего сделать корпус холодильника? Просмотрел статьи по этому вопросу в интернете, подумал, почитал про теплоизоляционные материалы. Пришел к однозначному выводу – корпус надо делать из экструдированного пенополистирола. У этого материала:

  • Низкая теплопроводность – 0,031 Вт/(м·°K).
  • Достаточно высокая прочность, стойкость к деформациям. Существуют варианты с различной плотностью. От плотности и зависит прочность.
  • Он совершенно не боится влаги.
  • К тому же пенополистирол легкий, просто обрабатывается, легко клеится.

В отличие от вариантов в интернете, в которых брался подходящий пластиковый корпус и обшивался теплоизоляционным материалом, я решил сделать корпус  холодильника из плит пенополистирола и оклеить алюминиевой пленкой.

Расчитал, что мне необходимы плиты толщиной 5 см, но в ближайшем магазине нашел плиты Пеноплэкс толщиной только 4 см. Решил, что для первого опыта подойдет. Их и купил.

С учетом размеров полок в моей кладовой, решил сделать холодильник с полезным объемом, достаточным для хранения четырех пятилитровых баллонов.

Пяти литровый баллон с вином

Т.е. на 20 литров вина в четырех баллонах. Каждый баллон 5 л, высота 265 мм, диаметр 180 мм. Внутренние размеры холодильника 380 x 360 x 320 мм.

Получился вот такой чертеж деталей для корпуса.

Чертеж деталей

Список деталей.

 Размеры Количество  460 x 400 x 40 1  390 x 400 x 40 2  390 x 380 x 40 2  460 x 400 x 30 1  380 x 320 x 30 1  1200 x 10 x 30  3

Выпилили мне эти детали в мебельном цехе за 200 руб. Материал обрабатывается замечательно. Края получились идеально ровными.

Распиленные плиты

Использовал такой клей. Наверное, существует много других вариантов, но этот клей мне понравился.

Клей для пенополистирола

Осталось склеить детали. Это было не сложно, только слишком много клея на первый шов налил.

Склеивание пенополистирола

Склеивание деталей

Склеивание

Корпус

Склеил крышку и примерил, пока клей окончательно не высох. Подошла идеально.

Крышка

Примерка крышки

Затем я оклеил корпус холодильника снаружи и изнутри алюминиевым скотчем.

Оклейка аляминиевым скотчем

Оклеивание скотчем

Оклейка скотчем

Корпус холодильника готов.

 

Конструкция охлаждающего узла холодильника.

Оптимальная конструкция охлаждающего узла очевидна. Я постарался изобразить, как я ее вижу.

Конструкция охлаждающего узла

Задача состоит в том, чтобы холод с одной поверхности элемента Пельтье передать в холодильник на его внутренний радиатор. А другой, внешний радиатор должен отводить тепло с другой поверхности элемента Пельтье.

Боковую стенку холодильника под прямым углом пронизывает алюминиевый брусок сечением 40x40 мм. Через него передается холод внутрь корпуса. В камере к нему прикручивается внутренний радиатор, который охлаждает воздух. С другой стороны к бруску внешним радиатором прижимается элемент Пельтье. Конструкция оптимальная с точки зрения физических процессов:

  • Минимальная длина передающего холод бруска.
  • Большое сечение, а значит и хорошая теплопроводность бруска.
  • Минимальная поверхность контакта холодной части охлаждающего узла с воздухом, а значит минимальные потери.
  • Внешний радиатор располагается параллельно боковой стенке, увеличивая  ширину всего холодильника только на свою толщину. Толщина радиатора, как правило, меньше других размеров.

Недостатки:

  • Боковые поверхности алюминиевого бруска должны быть идеально ровные.
  • Требуются сложные фрезерные работы.
  • Сложное крепление внешнего и внутреннего радиаторов.

Я инженер электронщик, программист, не механик. Уверен, что механическую конструкцию этого узла многие сделают лучше меня. Пришлите фотографию, если сделаете.

Меня на такой вариант конструкции не хватило. Я сделал более простую, но менее эффективную конструкцию охлаждающего узла.

Она понятна по картинкам.

Детали

Сборка узла охлаждения

Сборка

Собранный узел

Установка внутреннего радиатора

Установка внутреннего радиатора

Внешний радиатор

Внешний радиатор

Установка элемента Пельтье

Установка элемента Пельтье

Внешний радиатор

Вид спереди

Внутренний радиатор находится сверху в камере, потому что холодный воздух опускается вниз.

Недостатки такой конструкции очевидны:

  • Брусок, передающий холод, маленького сечения, всего 40 x 10 мм.
  • Значительная его часть контактирует с теплым воздухом, большие потери. Надо закрывать теплоизолирующими материалами.
  • Ширина холодильника увеличивается за счет ширины радиатора. По этой же причине нельзя использовать широкий радиатор.

Ну, что смог. Буду переделывать.

 

Контроллер для холодильника на элементе Пельтье.

Контроллер получился крайне удачным. Ему будет посвящена следующая статья. Там я:

  • Подробно расскажу о проблемах управления элементом Пельтье.
  • Опишу работу контроллера.
  • Приведу принципиальную схему контроллера элемента Пельтье.
  • Выложу резидентное программное обеспечение.

Контроллер элемента пельтье для холодильника

Сейчас просто скажу, что контроллер:

  • Измеряет и стабилизирует температуру воздуха в холодильнике с точностью 0,1 °C.
  • Ограничивает потребляемую мощность по заданному значению.
  • Контролирует температуру внешнего радиатора и управляет вентилятором.
  • Формирует непрерывный ток и напряжение на элементе Пельтье, сглаживает пульсации и броски напряжения.
  • Осуществляет диагностику датчиков температуры и других элементов системы.

Особо хочу отметить, что контроллер не включает и выключает элемент Пельтье для регулирования температуры, а плавно снижает или увеличивает мощность на элементе. Таким образом через элемент Пельтье всегда идет ток, только его значение определяется температурой окружающей среды.

Это позволяет:

  • Держать значение температуры стабильным, без малейших скачков.
  • У элемента Пельтье ограничено число включений и выключений. Релейные регулятор испортит его за 2 месяца.
  • Избежать проблемы связанной с тем, что пластина передающая холод в камеру холодильника, при выключении элемента Пельтье, начинает передавать в него тепло от внешнего радиатора.

Размеры контроллера всего 110 x 90 x 38 мм.

Контроллер элемента Пельтье

А это весь холодильник.

Холодильник своими руками

Холодильник для вина своими руками

Испытания и оценка результатов.

Контроллер отображает:

  • температуру воздуха в холодильнике;
  • температуру радиатора;
  • электрическую мощность на элементе Пельтье.

Поэтому испытание проходило без дополнительных приборов. Просто включил холодильник и наблюдал.

При заданной максимальной мощности 15 Вт температура в холодильнике снижается на 6 °C относительно окружающей среды.

В принципе этого уже достаточно для хранения вина. Хотелось лучших результатов, но с учетом недостатков конструкции узла охлаждения, результат получился не плохой.

Тем более, что осталось огромное число резервов для увеличения эффективности холодильника:

  • Изменить конструкцию узла охлаждения, как было описано выше.
  • Добавить направляющие воздуха для вентилятора.
  • Увеличить площадь внешнего и внутреннего радиаторов.
  • Увеличить толщину стенок корпуса холодильника хотя бы до расчетной (50 мм).

Уверен, что этим можно значительно повысить эффективность холодильника:

  • Добиться более низких температур.
  • Снизить потребляемую мощность, хотя 15 Вт мне не кажется большой величиной.

Кстати, все промышленные холодильники для вина содержат второй вентилятор на внутреннем радиаторе. Я думаю, что без него можно обойтись, как сделано в этой разработке.

Что касается стоимости изготовления этой разработки, то я точно не считал, но не думаю, что потратил больше тысячи на материалы для корпуса. Все остальное делал из подручных материалов. Трудно оценить все вместе, думаю, что тысячи в 2-2,5 можно уложиться.

 

Буду рад, если кто-нибудь улучшит мою конструкцию. Сообщите мне о результатах.

Схему контроллера и прошивку выложу в следующей статье.

На сайте появилась серия статей о новом варианте контроллера модуля Пельтье, но если Вы не читали про первый вариант, то начните с него. Там много информации о принципах управления элементом Пельтье, которой нет в последующих статьях.

При использовании материала на других ресурсах, прошу давать активную ссылку на мой сайт.

. Вы можете добавить



Холодильник на 12в своими руками

Холодильник на 12в своими руками

Холодильник на 12в своими руками

Холодильник на 12в своими руками

Холодильник на 12в своими руками

Холодильник на 12в своими руками

Холодильник на 12в своими руками

Холодильник на 12в своими руками

Холодильник на 12в своими руками

Холодильник на 12в своими руками

Холодильник на 12в своими руками