Mengenal Peltier (Thermo Electric Cooling), Komponen Kecil Penentu Dalam Kulkas Mini (Cooler Box) atau AC Mini


Gegara AC ruangan matot nih (dan gak tahu kapan mau dibenerin)....lalu isenglah saya browsing kipas buat cari angin. Nah, karena kalo pakai kipas angin berdiri (stand) itu kesannya jadul dan gak keren (versi saya) maka saya sengaja cari ide yang diluar nalar (baca: out of the box). Apalagi kalo pakai kipas baling-baling Doraemon atau Hello Kitty...koq kesannya jadi gak profesional dan proporsional gitu...

Dan ketemulah cerita ini...

Saya baru tahu kalo ada komponen yang namanya Peltier atau Keramik kalo tukang AC bilang. Nama teknik-nya Thermal Electric Cooling atau TEC.

Pengertian Thermo Electric adalah sebuah perangkat yang dapat merubah energi kalor (perbedaan temperatur) menjadi energi listrik secara langsung, jadi bisa dibilang bahwa thermoelectric itu merupakan pembangkit listrik (mini). Akan tetapi proses thermoelectric itu bisa juga sebaliknya yaitu mengkonversi energi listrik menjadi proses pompa kalor/refrigerasi.

Bingung ya ? Sama saya juga bingung...secara saya kan bukan Insinyur Listrik.
Daripada bingung dengan penjelasan saya, yuk kita cari tau dulu sejarahnya si Thermoelectric ini..

Sejarah Penemuan Energi Thermo Electric

Pada tahun 1821, ilmuwan Jerman Thomas Johann Seebeck melakukan percobaan dengan menghubungkan tembaga dan besi dalam sebuah rangkaian. Diantara kedua logam itu diletakkan jarum kompas. Ketika sisi logam tersebut dipanaskan, jarum kompas ternyata bergerak. Hal ini terjadi karena aliran listrik pada logam menimbulkan medan magnet, medan magnet inilah yang menggerakkan jarum kompas. Fenomena mengubah perbedaan temperatur menjadi energi listrik ini disebut Efek Seebeck.
Efek Seebeck

Jika ada 2 (dua) bahan yang berbeda dan pada kedua ujungnya disambungkan satu sama lain pada titik yang berbeda dan ditahan pada suhu yang berbeda maka akan terjadi satu loop yang menghasilkan tegangan mikro (microvoltage). Prinsip inilah yang kemudian digunakan sebagai generator (pembangkit listrik). Setiap bahan memiliki koefisien Seebeck yang berbeda-beda. Semakin besar koefisien Seebeck-nya maka beda tegangan potensial yang dihasilkan semakin besar. Prinsip perbedaan temperatur yang dapat berubah menjadi tegangan listrik inilah yang kemudian menjadi prinsip dasar sensor temperatur atau Thermocouple.

Penemuan Seebeck ini menginspirasi Jean Charles Peltier yang melihat kebalikan dari fenomena tersebut. Peltier mengalirkan listrik pada dua buah logam yang direkatkan dalam sebuah rangkaian. Ketika arus listrik dialirkan, terjadi penyerapan panas pada sambungan kedua logam tersebut dan pelepasan panas pada sambungan lainnya. Pelepasan dan penyerapan ini saling berbalik begitu arah arus dibalik. Inilah yang kemudian dikenal dengan Efek Peltier.
Efek Peltier

Teknik Sederhana Pemanfaatan Peltier

Untuk memanfaatkan Peltier, cuma ada 2 pilihan mau dijadikan pemanas atau pendingin.
Sampeyan pernah tahu produk Cooler Box untuk diletakkan dalam mobil, yang hanya butuh colokan lighter mobil untuk sumber daya-nya ? Atau Dispenser air Panas - Dingin....bukan yang Panas - Netral lho ya.

Kalau sampeyan mau sedikit berkreasi, sampeyan bisa bikin sendiri Cooler Box sederhana untuk dibawa-bawa dalam mobil sampeyan...biar tambah keren mobilnya. Atau bikin pendingin ruangan...eh pendingin muka ding...karena kalo bikin pendingin ruangan yang hampir setara dengan AC 1/4 PK akan dibutuhkan banyak peltier dan konsumsi daya yang besar (lebih dari 300 Watt). Komponen yang dibutuhkan untuk bikin Modul Pendinginnya adalah sebagai berikut :
  • Heatsink dan Kipas
Karena Prinsip kerja Peltier adalah saat Thermo electric dialiri arus akan terjadi penyerapan kalor pada sisi dingin dan pelepasan kalor di sisi panas, maka diperlukan proses pelepasan yang berlangsung dengan baik di sisi panas. Proses pelepasan panas ini bisa dilakukan dengan membuat sirkulasi udara panas menggunakan kipas dengan heatsink untuk menyerap panas, dengan sisi sebaliknya (sisi dingin) ditambahkan heat sink (+ Water Block). Dalam percobaan yang saya bikin, saya coba memanfaatkan Kipas dan Heatsink bekas pendingin Procesor PC lama.
Kipas dan Heatsink Copotan PC lama - dok. Pribadi
Diperlukan setidaknya 2 Kipas dan 2 Heatsink untuk percobaan membuat AC Mini. Jadi saya copot-copotin aja kipas PC Intel Celeron saya yang dalemnya sudah diobrak abrik tikus. 
Dan dapatlah Kipas dan Heatsink ini....
Kipas Prosesor dan Heatsink - dok. Pribadi
Kalo sampeyan beli Kipas + Heatsink, sebaiknya beli yg model 2 Kipas dan Heatsink-nya ada pipa tembaganya agar pembuangan panasnya lebih optimal. Pembuangan panas yang optimal akan membuat Peltier bisa mencapai dingin yang optimal, gak cuma berembun bahkan bisa ada lapisan es di Peltier sisi dinginnya.
CPU Cooler 2 Fan - dok. Berbagai Sumber

Untuk kipas prosesor yang model double kipas ini dipasaran ada di kisaran Rp 200.000.- keatas. 
  • Peltier
Keping Peltier adalah elemen thermo yang mengimplementasikan efek kerja pompa panas. Peltier memiliki dua plat, satu dingin dan satunya panas. Diantara Plat ada beberapa thermocouple yang merupakan semi konduktor berbahan Bismuth Telluride dengan 2 type yang berbeda, satu type N dan satunya type P. Type Thermocouple ini harus berbeda karena harus memiliki kerapatan elektron yang berbeda agar bisa bekerja. Kedua semikonduktor ini diposisikan paralel secara thermal dan ujungnya di gabungkan dengan lempeng pendingin, biasanya lempeng tembaga atau aluminium
Penampang Thermoelectric - dok. Berbagai Sumber
Keping Peltier ini disebut pompa panas karena keping ini sesungguhnya tidak menghasilkan panas atau dingin, melainkan hanya memindahkan panas dari satu plat ke plat yang lain.sehingga di satu sisi dingin di sisi lain akan panas.
Bagian Dalam Peltier
Bagian Dalam Peltier - dok. Youtube

Peltier yang umum di pasaran memiliki kode TEC1-12706 atau TEC1-12705. TEC adalah kode singkatan Thermal Electric Cooler, sedangkan 2 angka paling belakang menunjukkan besarnya Ampere yang dibutuhkan untuk kerja optimal. Misalnya TEC1-12706, artinya Peltier ini membutuhkan Ampere 6 Ampere. Sedangkan voltase tegangan yang dibutuhkan 12 Volt. Jangan lebih dari 12 Volt ya karena kalau lebih dari 12 Volt, Plat didalamnya akan terbakar dan rusak Peltiernya....seperti punya saya...hehehehe
Bagian Yang Ada Tulisannya, Bagian Dingin - dok. Pribadi
Harga Peltier ini dipasaran sekitar Rp 30.000,- per keping
  • Thermal Pasta
Thermal Pasta adalah pasta yang digunakan untuk mengurangi hambatan panas pada interface antara Heat sink dan Peltier. Walaupun secara fisik permukaan Heatsink dan Peltier terlihat rata dan halus, namun yang kontak langsung pada saat Peltier diletakkan di Heatsink hanya sebagian. Jadi fungsi Thermal Pasta sesungguhnya adalah untuk memperbesar area kontak ini.
Thermal Pasta biasanya sudah disertakan saat sampeyan membeli kipas dan heatsink prosesor yang baru. Tapi karena saya pakai bekas ya akhirnya saya belilah itu si Thermal Pasta seperti ini...harganya sekitar Rp 3000,- per suntikan 0,25ml
Thermal Pasta - dok. Pribadi
  • DC Power Suply
Listrik PLN adalah listrik AC (bolak-balik), sedangkan untuk mengaktifkan Peltier dibutuhkan listrik searah (DC). Nah, DC Power Suply berfungsi untuk mengubah listrik AC menjadi DC dengan tegangan tertentu. Untuk Peltier TEC1-12706 yang kita gunakan, untuk 1 Peltier membutuhkan tegangan 12 Volt dan Arus yang dibutuhkan 6 Ampere. Karena itu DC Power Supply yang dibutuhkan untuk Modul Pendingin yang akan kita buat membutuhkan Supply Power yang setidaknya memiliki spesifikasi yang sama (Ampere) atau lebih. 
Untuk itu, kita akan gunakan Power Supply yang memiliki tegangan 12 Volt - 10A, Sekali lagi, jangan gunakan Power Supply yang tegangannya diatas 12 Volt.....saya sudah mencobanya, pakai Adaptor 18Volt  dan akhirnya matilah itu si Peltier.
DC Power Supply 12V 10A - dok. Berbagai Sumber
Untuk Power Suppy 12V 10A ini di pasaran harganya kisaran Rp 100.000,- keatas
  • Digital Thermometer
Alat ini sih gak wajib ada karena fungsinya hanya untuk melihat berapa perubahan temperatur Modul Peltier setelah dialiri tegangan listrik.
Kalo sampeyan gak punya alat inipun bisa diperhatikan secara visual perubahan temperatur yang terjadi. Pada sisi dingin Peltier (heatsink) nanti akan terlihat adanya pengembunan atau kalo tegangan yang dialirkan optimal malah bisa timbul bunga es yang menempel pada heatsink.
Digital Thermometer
Digital Thermometer - dok. Pribadi
Kalau sampeyan mau beli secara online alat ini harganya kisaran Rp 20.000,-

Oh ya jangan lupa siapkan styrofoam untuk bikin box-nya. Kenapa Styrofoam ? Karena Styrofoam adalah isolator thermal terbaik. 
Gak percaya ? Kalo sampeyan mau coba membuktikan bahwa styrofoam adalah isolator panas terbaik, coba ambil (buat) gelas styrofoam dan isi dengan air panas 100℃, maka gelas tersebut hanya akan terasa hangat dalam genggaman tangan sampeyan. Coba saja...

Pembuatan Modul AC Mini/Kulkas Mini

  • Pertama-tama olesi keping Peltier pada sisi Panas (yang gak ada tulisannya) dengan Thermal Pasta dan ratakan Thermal Pasta-nya, lalu tempelkan pada Heatsink bekas CPU yang ada Kipasnya.
Peltier dengan Thermal Pasta di Bagian Panas - dok. Pribadi
  • Tempelkan Heatsink yang kecil pada bagian Peltier yang dingin (yang ada tulisannya. Untuk Modul Peltier yang dimanfaatkan sebagai Cooler CPU biasanya dipakai Waterblok sebagai pengganti Heatsink kecil ini. Sampeyan juga bisa pakai Waterblock, tapi akan butuh tambahan alat yaitu pompa dan air yang disirkulasikan dalam Waterblock tersebut
  • Bagaimana kalo terbalik pemasangan Peltiernya ? Gak usah panik, tinggal dibalik saja nanti kabel posistif negatifnya pas mau merangkai semuanya.
  • Berikut ini Modul Sederhana hasil pemasangan saya....saya gak pakai Waterblock ya...
Kipas + Peltier + Heatsink, tanpa Waterblock - dok. Pribadi
  • Rangkai kabel Peltier dan kabel kipas jadi 1, kabel positif (merah) dg positif, kabel negatif (hitam) dengan negatif.
  • Lakukan pengetesan rangkaian modul. Kalo Heatsink (kecil) terlihat mengembun / ada lapisan es-nya berarti Modul Peltier sampeyan sudah bener pasangnya (gak terbalik). Berikut ini pengetesan rangkaian yang saya pasang dengan menggunakan adaptor 12V 1A.
Heatsink Peltier
Heatsink Berembun - dok. Pribadi

Kalo sudah seperti ini berarti sampeyan tinggal buatkan box. Mau dipakai jadi AC Mini atau Kulkas Mini....bisa...tergantung box yang sampeyan mau buat....

Misalnya sampeyan mau bikin Modul ini jadi Cooler Box, sampeyan bisa bikin kotaknya seperti ini...
Mini Cooler Box - dok. Youtube
Untuk Coller Box seperti ini kapasitasnya cuma 1 kaleng minuman....sekitar 330ml kali ya...
Mini Cooler Box - dok. Youtube
Untuk kapasitas yang lebih besar, misalnya muat untuk air 1500ml atau lebih tidak cukup hanya menggunakan 1 keping Peltier. Nanti kalo saya sudah berhasil bikin Cooler Box dengan kapasitas besar, saya cerita lagi di lain kesempatan. Cuma katanya sih gak akan efektif dan malah boros listrik kalo bikin yang terlalu besar, karena kan butuhnya banyak Peltier.

Nah, kalo sampeyan cuma pengin bikin AC Mini....ya cukup deh buat mendinginkan kepala biar gak gampang esmosi...hehehehe...berikut ini contoh box-nya...
AC Mini - dok. Youtube
Dengan posisi penambahan kipas diatas, untuk meniup udara dingin yang dihasilkan Peltier, posisinya seperti berikut ini....
AC Mini Peltier - dok. Youtube

Saya coba bikin dengan posisi kipas (fan) yang mendatar....gak begitu dingin rasanya....
Posisi Kipas Mendatar - dok. Pribadi

Untuk bentuk box dan penempatannya coba deh sampeyan berkreasi sendiri. Atau kalo males mikir cari ide, sampeyan cari saja di Youtube....banyak koq contohnya....

Kalo ada hasil kreasi sampeyan dinginnya cuman sebentar habis itu panas lagi semuanya....itu dikarenakan sisi panasnya tidak difasilitasi oleh pembuangan panas yang baik dan optimal. Peltier prinsipnya adalah semakin bagus pembuangan kalornya, maka semakin dingin juga sisi dinginnya.

Kemudian bagaimana perhitungan daya yang dibutuhkan jika kita mau pasang 8 Keping Peltier ?
Kira-kira perhitungannya begini :
- 8 Keping Peltier, per keping pakai daya 12V 5A berarti per kepingnya sekitar 60W x 8 = 480 W
- Kipas biasanya sekitar 1 - 2 Watt
- Pompa (kalau pakai Waterblock) sekitar 4 - 5 Watt
Nah kalau pakai Power Suply kan untuk 12V ya tinggal tambahin saja semua dan dibagi 12
Kalo misalnya Total Perhitungan sampeyan dayanya sekitar 600W maka sampeyan butuh power suply yang 12V 50Ampere.

Kesimpulannya adalah, kalo dibandingkan dengan Pendingin yang menggunakan sistem Refrigerasi seperti AC dan kulkas pada umumnya, maka Penggunaan Peltier tidaklah efektif. dan untuk perancangannya tidak semudah mengarang menjawab pertanyaan, butuh berapa Peltier untuk ruangan 4m x 6m...atau butuh berapa peltier untuk bikin kulkas 2 pintu....
Urutan Perancangan Sistem Pendingin secara Umum adalah dengan Menghitung Cooling Load, baru bisa memilih sistem Pendinginannya setelah itu baru bisa membuat Konstruksi alatnya.

Ya setidaknya kalo cuma sekedar mencoba bikin Cooling Box untuk mendinginkan 1 kaleng minuman....gak perlu seperti bikin skripsilah mikirnya. Ikuti saja yang sudah saya coba dan terangkan diatas...

Berhasil gak ? Ya sementara cukuplah ngademin kepala biar gak ngebul...karena dengan Power Suply 12V 1A saya bisa mendapatkan suhu 15℃ dalam waktu 2 menit dan bertahan cukup lama suhunya di udara terbuka.

Penasaran ?
Monggo silahkan dicoba

Salam kreaTas (kreasi Tatas)....
Post Navi

Post a Comment

1 Comments

  1. Kelemahan dari teknologi Peltier adalah hanya utk luas area (cm2) yang sangat terbatas/ kecil. Misal utk alat2 (lab) yg volume sampelnya sedikit maka tidak perlu sistem 'refrigeration' atau 'heater' (yg menggunakan freon atau heating elemen) yang notabene butuh energi/ daya (watt atau Ampere) sangat besar.
    Jadi kalau utk area luas (m2) tidak tepat menggunakan Peltier utk sistemnya, sesuai yg disampaikan dlm tulisan tsb.

    Salam, CMIIW

    ReplyDelete
Emoji
(y)
:)
:(
hihi
:-)
:D
=D
:-d
;(
;-(
@-)
:P
:o
:>)
(o)
:p
(p)
:-s
(m)
8-)
:-t
:-b
b-(
:-#
=p~
x-)
(k)

Close Menu