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- Cellules Effet Peltier -
Les performances réelles d'un montage CEP
Les performances théoriques Qf max, COPf max, et
T max d'une CEP ne présentent pas un grand intérêt pratique pour l'utilisateur ayant à calculer et à optimiser un montage de refroidissement.
On doit en effet tenir compte aussi des éléments suivants :
• Echangeurs
Comme il n'existe pas de dispositifs d'échange de chaleur parfait, les échangeurs chaud et froid présentent des résistances thermiques globales Sc et Sf entre les pavés de la CEP et les milieux chaud et froid respectivement.
La variation de température d'un milieu à l'autre a l'allure suivante.
L'écart de température T = Tc – Tf est toujours plus important que l'écart entre milieux 
= c –f puisque l'on a:
En tenant compte des échangeurs, on peut tracer Ies courbes de performances réelles Qf (I) et COPf (I) d'un montage pour f, c, Sf, Sc fixés, qui ont l'allure générale suivante.
Par rapport aux performances théoriques, les performances sont sensiblement réduites. On rencontre fréquemment les ordres de grandeur suivants:
• Qf max et COPf max sont réduits dans un rapport de 1 à 3,
• I (Qf max) dans un rapport de 1 à 2.
ll est essentiel en particulier de connaître I (Qf max) qui détermine le dispositif d'alimentation électrique.
• Alimentation électrique
On a vu que la puissance Qf d'une CEP dépend du courant I qui doit être maintenu légèrement inférieur à un optimum I (Qf max).
Dans la pratique, on utilise rarement une source de courant régulée, beaucoup plus souvent une source de tension constante.
ll faut donc connaître la relation Qf ( V, c, f ), qui a une expression mathématique beaucoup plus complexe que Qf ( I, c, f ), pour étudier le régime transitoire de mise en température d'un montage.
• Cellules multi-étages
On a vu qu'il existe une limite absolueT max pour l'écart de température entre faces d'une CEP. A fortiori, l'écart de température Dq créé entre milieux chaud et froid reste inférieur àT max.
Pour traiter certaines applications où l'écart souhaité dépasseT max, il est possible d'utiliser un montage CEP comportant plusieurs étages de pavés.
On peut augmenter de cette façon sensible le Dq mais les performances en puissance sont nettement réduites. Avec une cellule à deux étages, par rapport à une cellule simple étage comprenant le même nombre de pavés, les ordres de grandeur sont:
est multiplié par 1,5
Qf max et COPf max sont divisés par 10 à 50.
Le calcul et l'optimisation d'une CEP multi-étages pour une application donnée fait appel à des expressions mathématiques complexes.
Etude d'une application.
En pratique, un problème de refroidissement se pose dans la majorité des cas ainsi:
• Le milieu chaud (air ambiant en général) est à une température maximale c.
• Le milieu froid doit être porté à une température f.
• Aux conditions de température c et f, la puissance frigorifique à fournir est Qf, somme de la dissipation interne du milieu froid et des pertes entre milieux chaud et froid.
• Éventuellement, le temps nécessaire à amener le milieu froid, présentant une chaleur spécifique Cs d'une température initiale qo à la température f , est imposé.
Dans ces conditions, quel montage choisir ?
Il faut déterminer les paramètres suivants:
• Type et nombre de CEP
• Performances des échangeurs chaud et froid.
• Courant et tension d'alimentation.
• Eventuellement, dispositif de régulation de température.
Performances Réelles et Théoriques- Etude d'une application - Modèle mathématique
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