Автохолодильник Shiver 30-12V: как усилить холод на колесах?

Сегодня речь пойдет не о том ящике, что зимний «пингвин» таскает на плече по замерзшему озеру, выбирая лунки для подледной рыбалки, заодно используя его как сидение, а совсем о другом - о холодильнике, который можно еще прикупить за разумные деньги, без сезонных накруток в магазине товаров для дома, туризма и отдыха (см. фото. 1 и 2). Мне удалось приобрести его летом 2012 года всего за пару тысяч рублей. Напряжение питания 12 В постоянного тока, объем холодильной камеры 30 литров, ток потребления 0,35 А – обусловлен электрическими характеристиками электродвигателя вентилятора модели RDH9025S-APF. Электрическое питание холодильника осуществляется с помощью разъема для прикуривателя автомобиля и (или) адаптера для сети 220 В.

Автор - Андрей КАШКАРОВ, Санкт-Петербург

 

Фото. 1 и 2. Внешний вид и вид на термокамеру переносного холодильника Shiver 30-12V производства Италии

 

 

Физика холода, который может уехать с тобой

Рассмотрим принцип работы переносного холодильника Shiver 30-12V, чтобы стало ясно – как его дорабатывать.

Принцип работы охлаждающей системы основан на применении технологии Пельтье (Peltier), вполне безопасной с химической и электрической точки зрения, и не использующей нежелательных хлор-фтор-содержащих веществ, а также охлаждающих жидкостей на их основе. Что мы знаем о системе охлаждения Пельтье?

В основе работы элемента Пельтье лежит эффект, открытый французским часовщиком Жаном Пельтье в 1834 г. В ХIX веке в процессе эксперимента Пельтье обнаружил, что при протекании постоянного электрического тока в цепи, состоящей из разнородных проводников, в местах контактов (спаях) проводников поглощается или выделяется, в зависимости от направления тока, тепло.

Количество тепла пропорционально току, проходящему через контакт проводников. Почти тот же принцип охлаждения действует в автомобильных (переносных) холодильниках, в том числе в Shiver 30-12V и в диспенсерах (кулерах для охлаждения и подогрева воды): на плоский элемент Пельтье (см. фото. 3) в соответствии с полярностью подается напряжение питания 12-14 В, род тока постоянный.

 

Фото. 3. Внешний вид плоского элемента Пельтье ТЕК1 для номинального напряжения 12 В

 

Как в кулере, так и в автомобильном холодильнике твердотельный элемент Пельтье плоской формы установлен на радиатор охлаждения площадью 20 см². К радиатору прикреплен нагнетает воздушный поток вентилятор для дополнительного охлаждения (см. фото. 4).

 

 

Фото. 4. Внутренности автомобильного холодильника под снятой крышкой; вид на электродвигатель-вентилятор модели RDH9025S-APF

 

Вентилятор модели RDH9025S-APF имеет диаметр лопастей 12,5 см, а ток потребления 0,35 А, на номинальное напряжение 12 В. Тесты на износ, осуществленные в ноябре 2012 года в условиях домашней лаборатории показали, что при понижении напряжении питания до 8...9 В скорость вращения вентилятора пропорционально замедляется.

С другой стороны тот же вентилятор работоспособен при кратковременном (до 2-х часов – непрерывно) превышением напряжения  питания до 18 В. По результатам тестов с превышением напряжения питания электродвигателя вентилятора выше номинального, родилась идея регулирования скорости вращения вентилятора, которую можно реализовать с помощью несложной схемы, представленной на фото 5.

 

 

Фото. 5. Электрическая схема регулятора вращения вентилятора

 

Схема построена на популярной микросхеме-таймере КР1006ВИ1, проста в сборке и эксплуатации, не содержит дефицитных деталей и в налаживании не нуждается. Однако, кому по разным причинам не хочется делать регулировки вращения вентилятора может попросту пропустить этот шаг; ибо далее пойдет речь о еще более интересных доработках.

Вентилятор и элемент Пельтье (см. рис. 3) подключаются соответствующими разъемами к электронной плате управления. Сечение соединительных проводов к элементу Пельтье и вентилятору должно быть не менее 2 мм; так сделано для того, чтобы минимизировать потери (падение напряжения) в проводах от источника питания. Для этой цели я применил сдвоенный провод ШВВП 2´2,5.

С одной стороны элемент Пельтье нагревается (за счет приложенного напряжения), а с другой своей поверхности - отдает холод. Установленный рядом вентилятор – направленный на обдув элемента, усиливает холод и направляет «морозильный» воздушный поток в нужном направлении – в термокамеру, или, если говорить о кулерах – к сосуду с водой. На практике элемент Пельтье и вентилятор могут работать по нескольку часов подряд (особенно летом, когда окружающая температура повышается до +25° С, и более). Термокамера сохраняет температуру потому, что конструктивно сделана с двойными стенками (как хороший термос) и между стенками нет воздуха (вакуум).

В процессе эксплуатации устройства необходимо учитывать инерцию охлаждения температуры в термокамере (ее естественное приближение к комнатной), и то, что при открывании крышки в резервуар поступает нагретый (жарким летом) окружающий воздух; поэтому общая температура в ней - при открывании крышки летом - сразу повысится.

Инерционная зависимость в данном случае присуща всем устройствам аналогичного модельного ряда.

 

Тест охлаждения

В табл. 1 представлены «охлаждающие» характеристики автомобильного холодильника Shiver 30-12V, протестированного моими силами. Параметры приведены по результатам тестов, проведенных (в разные дни) в июле 2012 года в Санкт-Петербурге; замеры сделаны спустя 35 минут после начала работы термокамеры на охлаждение.

 

Таблица 1. Характеристики автомобильного холодильника Shiver 30-12V (см. рис. 1)

Температура воздуха, °С	Температура в термокамере, °С
34	15.2
26	10.5
24	9,5
20	5.0

Чем же он практически может помочь человеку на природе, и как его можно усовершенствовать?

Очевидно, охлаждением всего, чего захотите, что поместится в объем холодильной камеры – 30 л; причем это охлаждение можно провести вдали от цивилизации и источников энергии – с помощью переносного аккумулятора.

 

Делаем автохолодильник автономным

Для этого его потребуется дополнить соответствующим аккумулятором.

Потребляемая мощность холодильника рассчитывается по формуле (приложенное напряжение ´ потребляемый ток), 12 В х 0,35 А = 4,2 Вт. Исходя из этого расчета подбирался аккумулятор AGM VRLA CT1207 (см. фото. 6) c номинальным напряжением 12 В и энергоемкостью 7 А/ч.

 

Фото. 6. Внешний вид на АКБ AGM VRLA батарея CT1207

 

Это многоцелевая аккумуляторная батарея (АКБ) залитая электролитом, рассчитана на активный срок службы 5 лет. Ее вес в состоянии готовности (залитая АКБ) 1,6 кг. Именно так утяжелит общую конструкцию прикрепленный к ней дополнительный аккумулятор.

 

Тест зарядки и времени автономной работы

Рекомендованная батарея (или ее возможный аналог по электрическим характеристикам) заряжается от генератора автомобиля за 4,5...5 часов. Время заряда – набора полной емкости - зависит от новизны АКБ, и степени ее разряженности.

Таким образом, если вы движетесь в автомобиле  – подключите разъем автомобильного холодильника в гнездо прикуривателя - на зарядку, не включая вентилятор холодильника (чтобы зарядка пошла лучше) и через несколько часов получите автономный холодильник с «запасом хода» без дополнительной подпитки на 5,5...6 часов. Если хотите увеличить это время автономной работы – придется подобрать другой, более мощный, но и более тяжелый аккумулятор.

Монтаж АКБ производим любым удобным способом (я закрепил АКБ к корпусу холодильника с помощью металлической скобы и двух саморезов, но для быстроты можно применить и обычный скотч, примотав им АКБ к корпусу холодильника 2-3 оборота).

Можно зарядить АКБ и отдельно - от подходящего зарядного устройства в домашних (цивилизованных) условиях, и затем только подключить к переносному холодильнику.

Время зарядки от напряжения осветительной сети 220 В (через адаптер постоянного тока) того же аккумулятора в «домашнем» тесте заняло те же 5 часов. Саморазряда у нового аккумулятора почти нет, поэтому такой способ «зарядки заранее» на практике вполне оправдан.

Электродвигатель вентилятора переносного холодильника Shiver 30-12V с помощью сдвоенных медных электрических проводов ШВВП 2´2,5 длиной до 1 метра подключите параллельно к аккумулятору; теперь усовершенствованный холодильный ящик для универсальных нужд почти готов.

 

Несомненные плюсы «нового» холодильника

Мне представляется предложенный здесь метод автономного охладителя не имеющим равных по простоте – для использования на природе и в местах, где нет других электрических источников. С учетом небольшой цены изделия и несложной его доработки – для автономной работы – пока разумной альтернативы такому устройству нет. Ведь даже после выключения питания холодильной камеры ее содержимое сохранит заморозку в течении длительного времени (согласно моим тестам – если не открывать крышку – температура до 0...+5° С может сохраняться 10 часов и более).

Что можно хранить в таком холодильнике на практике? Наживку (червей, опарыш, личинки ручейника, насекомых и др.), рыбу, водоплавающих, раков, в том числе в живом виде (для этого заполнить термокамеру водой в разумных пределах), в том числе и приобретенных в живом виде для перевозки на дачные пруды или за город для пикника, лекарства, снег и лед (на продажу в Африку летом), и много чего другого; способы применения полезного устройства ограничиваются только фантазией владельца.

 

Шумовой тест

Шумность вращения вентилятора переносного холодильника невелика, что также подтверждается специальным тестом. «Шумовой тест» проведен мною с помощью специального профессионального шумомера DVM401, который - при непосредственного приближении датчика-микрофона к работающему вентилятору холодильника - показал уровень 71,2 дБ (см. фото. 7).

 

Фото. 7. Практический замер уровня шума вблизи работающего холодильника

 

Для сравнения, примерно такой же звук издает вентилятор (охладитель) ноутбука, когда этот шум фиксируется тем же прибором в непосредственной близости от компьютера.

 

Эти условия - для безотказной работы на многие годы

Чтобы устройство служило долго и качественно, радовало комфортом, потребуется выполнять несколько простых условий.

Подключение к устройству должно производиться с соблюдением полярности питания («+» и «-«). Чтобы холод в термокамере максимально сохранялся, рекомендую внутрь положить 2-3 герметичных изотермических «аккумулятора холода» (плоские герметичные фляги размерами 10´20 см, с жидким наполнителем), приобрести их можно в тех же магазинах за символическую цену в 150...200 руб.

После каждого использования (особенно хранения рыбы или наживки) следует очистить влажной тканью (салфеткой) внутренности термокамеры и внешние стенки. Поскольку устройство накапливает холод относительно инертно – при внешней температуре окружающего воздуха 20°С, внутри термокамеры температура +4...5° С будет достигнута только через 35 минут работы, и для подержания холода следует как можно меньше открывать крышку устройства во время его работы.

 

Дополнительная термоизоляция

Можно дополнительно способствовать сохранению температуры в термокамере. Для этого крышку холодильника откройте до шага, иллюстрирующего фото. 4. И проложите по периметру внутренней крышки самоклеющуюся изоляционную уплотнительную ленту, применяемую для шумоизоляции (для уменьшения шумности и вибрации соприкасающихся пластиковых деталей в автомобилях). Такая лента сегодня свободно продается в магазинах автотоваров. Как это правильно сделать - показано на фото. 8.

 

Фото. 8. Прокладка крышки (изнутри) переносного холодильника шумоизоляционной лентой для автомобилей

 

После прокладки лентой по периметру крышку собирают в обратной последовательности, закручивая до упора 6 саморезов.

 

Предостережения

Имеется ограничение, наложенное производителем, и основанное на электрических характеристиках встроенного вентилятора – активная непрерывная работа не более 36 часов. Однако, этого времени (трое суток) вполне достаточно для поездки на природу. Для тех случаев, когда условия жизни на природе и эксплуатация в конкретных условиях требует бОльшего времени, надо на 2 часа выключить холодильник, а затем снова включить его.

Не желательно держать холодильный ящик вблизи открытого огня, чтобы не нарушить целостность (не деформировать) герметичную камеру. Не стоит также и целиком опускать устройство в воду, поскольку в нем присутствуют электрические детали и компоненты (вентилятор, охладитель с элементами Пельтье, аккумулятор) – чтобы не испортить «полезную вещь», и не нанести вред природе.

Прикрытие (невольно или намеренно) вентиляционной решетки приведет к тому, что эффективность охлаждения намного уменьшится. С той же целью нежелательно эксплуатировать устройство в пустыне, на пляже (где много песка) и местах с большим скоплением пыли.

С другой стороны практические тесты показали, что доработанное изделие хорошо служит как летом, так и зимой, и (при наличии к тому желания) может сохранить на несколько часов не только рыбу в замороженном состоянии, но даже и лед, и снег (см. рис. 9 и 10).

 

Рис. 9 и 10. Практические тесты, проведенные на рыбалке зимой 2012 года

 

Такое решение хорошо подходит для тех, кто желает в зимний период накопить в традиционно «снежных» регионах России, а летом продать снежинки в Африку, на заработанные деньги приобрести для последующих тестов бытовую технику.

Кстати, термокамеры подобных устройств можно использовать и по другому назначению – не для охлаждения, а для нагрева, аккумулирования и сохранения тепла, что может стать не менее востребованным. К примеру, в ситуации с перемещением на большое расстояние инкубаторных яиц перед выводом цыплят, сохранности теплых окорочков-гриль или пиццы (опять же – все ограничивается лишь фантазией пользователя). Для такой доработки (усовершенствования промышленного оборудования) вы не лишены возможности «включить» воображение, и поделиться с коллегами своим опытом по реализации столь перспективной идеи.

 

* - тест на износ