Как ток переносит тепло
В основе такого охлаждения лежит эффект Пельтье: когда электрический ток проходит через соединение разных материалов, на одном участке тепло поглощается, а на другом выделяется. В бытовых охладителях для этого обычно используют не просто пару металлических проводов, а термоэлектрический модуль с множеством полупроводниковых элементов. Их соединяют так, чтобы тепло направленно перемещалось от одной поверхности к другой.
Холодная сторона модуля отбирает тепло у предмета рядом с ней. Если поставить на неё ёмкость с водой, вода постепенно остывает. При достаточно долгом отводе тепла она начинает замерзать — сначала у охлаждаемой поверхности, затем лёд распространяется дальше.
Почему всё же нужны электричество и отвод тепла
Модуль не «создаёт холод», а перекачивает тепло. Поэтому на горячей стороне оказывается тепло, забранное у воды, плюс энергия, затраченная электрическим током. Эту сторону нужно охлаждать радиатором, часто с вентилятором: если тепло не уходит, весь модуль нагревается и охлаждать воду становится всё труднее.
Именно здесь проходит важная граница сравнения с компрессорным холодильником. В термоэлектрическом охладителе нет компрессора и циркулирующего хладагента, зато сам модуль обычно уступает компрессорной системе по эффективности при заметной разнице температур. Кроме того, замораживание требует отвести не только тепло, которое снижает температуру воды, но и дополнительное тепло, выделяющееся при превращении жидкости в лёд.
Что даёт отсутствие движущегося механизма
Компактный модуль можно сделать небольшим и тихим, а направление переноса тепла меняется при смене направления тока. Это удобно для малых холодильных устройств и точного охлаждения отдельных компонентов. Но воду он заморозит лишь при условии, что горячая сторона эффективно отдаёт тепло окружающей среде: без этого холодная поверхность быстро перестанет быть холодной.
