تُعدّ وحدات التبريد الكهروحرارية، أو وحدات بلتييه (المعروفة أيضًا بوحدات التبريد الكهروحرارية، TEC)، تقنية نموذجية تستخدم تأثير بلتييه لتبريد ثلاجات السيارات. فيما يلي أهم ميزات التطبيق، والمزايا، والقيود، واتجاهات التطوير لهذه الوحدات في ثلاجات السيارات:
1. نظرة عامة على مبدأ العمل
تتكون وحدة التبريد الكهروحرارية، أو وحدة بلتييه، أو عنصر بلتييه، من مواد أشباه موصلات من النوعين N و P. عند تطبيق تيار مستمر، يتولد فرق في درجة الحرارة عند نقطة التلامس: يمتص أحد الجانبين الحرارة (الطرف البارد)، بينما يطلق الجانب الآخر الحرارة (الطرف الساخن). من خلال تصميم نظام تبديد حرارة مناسب (مثل المراوح والمشتتات الحرارية)، يمكن طرد الحرارة، وبالتالي تحقيق التبريد داخل الثلاجة.
2. مزايا في ثلاجات السيارات، ومبردات السيارات الكهروحرارية، ومبردات النبيذ، ومبردات البيرة، ومبردات البيرة
لا يوجد ضاغط، ولا يوجد غاز تبريد
لا يستخدم المبردات التقليدية مثل الفريون، وهو صديق للبيئة وبدون مخاطر التسرب.
هيكل بسيط، بدون أجزاء متحركة، تشغيل هادئ، واهتزاز منخفض.
حجم صغير، وزن خفيف
مناسب لبيئات المركبات ذات المساحة المحدودة، مما يسهل دمجه في ثلاجات المركبات الصغيرة أو أجهزة تبريد حاملات الأكواب.
بدء تشغيل سريع، تحكم دقيق
يتم تشغيل الطاقة للتبريد، مع استجابة سريعة؛ ويمكن التحكم في درجة الحرارة بدقة عن طريق ضبط حجم التيار.
موثوقية عالية، عمر افتراضي طويل
لا يوجد تآكل ميكانيكي، ويمكن أن يصل متوسط العمر الافتراضي إلى عشرات الآلاف من الساعات، وتكاليف الصيانة منخفضة.
يدعم كلاً من وضعي التبريد والتدفئة.
يمكن أن يؤدي تغيير اتجاه التيار إلى تبديل الأطراف الباردة والساخنة؛ تحتوي بعض ثلاجات المركبات على وظائف تسخين (مثل الحفاظ على القهوة دافئة أو تسخين الطعام).
3. القيود الرئيسية
كفاءة تبريد منخفضة (معامل أداء منخفض)
بالمقارنة مع التبريد بالضاغط، فإن كفاءة الطاقة منخفضة نسبيًا (عادةً ما يكون معامل الأداء < 0.5)، واستهلاك الطاقة مرتفع، وغير مناسب لمتطلبات السعة الكبيرة أو التجميد العميق.
فرق درجة الحرارة القصوى المحدود
يبلغ أقصى فرق في درجة الحرارة لوحدة تبريد كهروحرارية أحادية المرحلة حوالي 60-70 درجة مئوية. إذا كانت درجة الحرارة المحيطة مرتفعة (مثل 50 درجة مئوية داخل سيارة خلال فصل الصيف)، فإن أدنى درجة حرارة في الطرف البارد لا يمكن أن تنخفض إلا إلى حوالي -10 درجات مئوية، مما يجعل من الصعب الوصول إلى درجة التجمد (-18 درجة مئوية أو أقل).
الاعتماد على تبديد الحرارة الجيد
يجب أن يتمتع الطرف الساخن بنظام فعال لتبديد الحرارة؛ وإلا سينخفض أداء التبريد الكلي بشكل حاد. في مقصورة السيارة الساخنة والمغلقة، يصعب تبديد الحرارة، مما يحد من الأداء.
تكلفة عالية
تعتبر وحدات TEC عالية الأداء، وجهاز بلتيير عالي الأداء، وأنظمة تبديد الحرارة المصاحبة لها أكثر تكلفة من الضواغط الصغيرة (خاصة في سيناريوهات الطاقة العالية).
4. سيناريوهات التطبيق النموذجية
ثلاجات المركبات الصغيرة (6-15 لتر): تستخدم لتبريد المشروبات والفواكه والأدوية وما إلى ذلك، مع الحفاظ على درجة حرارة تتراوح بين 5-15 درجة مئوية.
صناديق التبريد والتدفئة للمركبات: تحتوي على وظائف التبريد (10 درجة مئوية) والتدفئة (50-60 درجة مئوية)، وهي مناسبة للقيادة لمسافات طويلة.
تكوين المعدات الأصلية للسيارات الفاخرة: بعض طرازات مرسيدس بنز، وبي إم دبليو، وما إلى ذلك، مجهزة بثلاجات TEC كميزات للراحة.
ثلاجة تعمل بالطاقة للتخييم/الأنشطة الخارجية: تستخدم مع طاقة السيارة أو مصدر طاقة متنقل، محمولة.
5. اتجاهات التطور التكنولوجي
أبحاث حول مواد كهروحرارية جديدة
تحسين المواد القائمة على Bi₂Te₃، والمواد النانوية التركيب، والسكوتيروديت، وما إلى ذلك، لزيادة قيمة ZT (الكفاءة الكهروحرارية)، وتحسين الكفاءة.
أنظمة التبريد الكهروحرارية متعددة المراحل
توصيل وحدات التبريد الكهروحرارية المتعددة على التوالي لتحقيق فروق أكبر في درجات الحرارة؛ أو دمجها مع مواد تغيير الطور لتحسين أداء العزل وتقليل استهلاك الطاقة.
التحكم الذكي في درجة الحرارة وخوارزميات توفير الطاقة
تنظيم الطاقة في الوقت الحقيقي من خلال أجهزة الاستشعار + وحدة التحكم الدقيقة لزيادة المدى (وهو أمر مهم بشكل خاص للمركبات الكهربائية).
التكامل العميق مع مركبات الطاقة الجديدة
الاستفادة من مزايا إمداد الطاقة لمنصات الجهد العالي لتطوير صناديق تبريد وتدفئة فعالة للمركبات لتلبية متطلبات المستخدمين من حيث الراحة والملاءمة.
6. ملخص
تُعدّ وحدات التبريد الكهروحرارية، ووحدات TEC، ووحدات بلتييه، مناسبةً لتطبيقات التبريد المعتدل، والهادئة، والصديقة للبيئة في ثلاجات السيارات. ورغم محدودية كفاءتها في استهلاك الطاقة وفرق درجات الحرارة، إلا أنها تتمتع بمزايا لا تُضاهى في أسواق محددة (مثل سيارات الركاب الفاخرة، ومعدات التخييم، وخدمات النقل الطبي المبرد). ومع تطور علوم المواد وتقنيات إدارة الحرارة، ستستمر آفاق استخدامها في التوسع.
مواصفات TEC1-13936T250
درجة حرارة الجانب الساخن 30 درجة مئوية،
آيماكس: 36A،
Umax: 36.5 فولت
Qmax: 650 واط
أقصى فرق في درجة الحرارة: > 66 درجة مئوية
ACR: 1.0±0.1 مم
الحجم: 80 × 120 × 4.7 ± 0.1 مم
مواصفات TEC1-13936T125
درجة حرارة الجانب الساخن 30 درجة مئوية،
آيماكس: 36A،
Umax: 16.5 فولت
Qmax: 350 واط
أقصى فرق في درجة الحرارة: 68 درجة مئوية
نسبة ACR: 0.35 ± 0.1 أوم
الحجم: 62 × 62 × 4.1 ± 0.1 مم
مواصفات TEC1-24118T125
درجة حرارة الجانب الساخن 30 درجة مئوية،
آيماكس: 17-18 أمبير
Umax: 28.4 فولت
Qmax: 305 + واط
دلتا تي ماكس: 67 درجة مئوية
مقاومة التيار المتردد: 1.30 أوم
الحجم: 55 × 55 × 3.5 ± 0.15 مم
تاريخ النشر: 30 يناير 2026
