Cara memperkirakan kapasitas pendiginan dan pembuangan kalor dari modul termoelektrik/peltier

Oleh: Tri Ayodha Ajiwiguna

Memeperkirakan kemampuan modul pendingin termoelektrik (peltier) untuk mendinginkan sebuah objek merupakan salah satu hal penting yang perlu dilakukan sebelum menerapkannya. Seperti yang sudah dibahas sebelumnya bahwa jika modul peltier dialiri arus listrik maka akan terjadi fenomena pompa kalor sehingga satu sisi akan menyerap kalor (dingin) dan sisi yang lainnya melepaskan kalor (panas). Bagaimana menentukan besarnya kalor yang diserap dan dibuang ini?

Cara yang paling mudah adalah dengan melihat grafik yang didapat dari data teknis modul peltiernya. Sebagai contoh adalah TEC1-12706. Peltier jenis ini mungkin yang paling banyak di pasaran karena harganya relatif murah dan memiliki kinerja yang cukup baik. Dari data teknisnya diberikan grafik seperti ini.

Gambar 1. Grafik data teknis TEC1-12706

Grafik sebelah kanan adalah grafik jika temperatur sisi panasnya 25 ^oC sedangkan yang sebelah kiri adalah grafik jika temperatur sisi panasnya 50 ^oC. Sumbu horizontal menunjukkan perbedaan temperatur dari kedia sisi modul peltier atau Delta T. Tegangan dan kapasitas pendinginan ditunjukkan oleh sumbu vertikal yaitu V dan Qc. Sealin itu, arus juga digambarkan dengan garis miring yang terdapat dalam grafik.

Untuk lebih jelas membaca grafik di atas, perhatikan contoh berikut:

Sebuah modul peltier digunakan untuk pendingin. Sisi panasnya ditempelkan heatsink-fan agar terjaga temperaturnya tidak lebih dari 50 ^oC. Modul peltier ini kemudian disambungkan dengan tegangan 12 VDC. Jika temperatur sisi dinginnya 10 ^oC, berapakah:

a. arus yang mengalir?

b. Laju penyerapan kalor pada sisi dingin?

c. Laju pembuangan kalor pada sisi panas?

Penyelesaian:

Karena temperatur sisi panas adalah 50 ^oC maka yang digunakan adalah grafik sebelah kanan. Dari kasus di atas dapat dilihat bahawa DeltaT adalah 40 ^oC, karena sisi dinginnya 10 ^oC. Sebelum melihat berapa kalor yang diserap dan dibuang, maka arus yang mengalir perlu dicari terlebih darhulu. Arus yang mengalir dapat diperkirakan besarnya dengan menggunakan dari grafik kanan-atas. Dari grafik itu didapat arus yang mengalir adalah sekitar I=4 A (lihat garis merah). Kemudian, laju penyerapan kalornya dilihat dari grafik kanan-bawah. Dari grafik itu didapat penyerapan kalornya yaitu Qc =18 Watt.

Modul termoelektrik adalah sebuah pompa kalor sehingga berlaku

Karena W dalam pendingin termoelektrik adalah daya listrik maka dapat dituliskan:

dengan Q_h adalah kalor yang dibunag dan W adalah kerja (dalam hal ini adalah daya listrik). Oleh karenenya pembuangan kalor yang terjadi adalah:

Keyword: Peltier, Termoelektrik, Perhitungan, estimasi