Luftentfeuchter mit Peltier-Element

Ein Luftentfeuchter mit Peltier-Element kann Feuchtigkeit aus der Umgebungsluft entfernen, ohne dass dafür ein klassisches Kühlaggregat mit Kompressor benötigt wird. Stattdessen nutzt ein solches Gerät den sogenannten Peltier-Effekt, bei dem ein spezielles Halbleiterbauteil eine Temperaturdifferenz erzeugt.

Luftentfeuchter werden vor allem im Sommer bei hoher Luftfeuchtigkeit eingesetzt. Schwüle Luft in Wohnräumen kann sehr unangenehm sein, und in feuchten Kellern besteht häufig die Gefahr von Schimmelbildung. In solchen Fällen helfen Luftentfeuchter dabei, die Luftfeuchtigkeit zu reduzieren.

Die meisten Geräte arbeiten mit einem Kühlaggregat ähnlich einem Kühlschrank. Inzwischen werden jedoch auch immer häufiger kompakte Luftentfeuchter mit Peltier-Elementen eingesetzt. Diese arbeiten zwar nach einem anderen Prinzip, erfüllen aber den gleichen Zweck.

Da ich noch einige Peltier-Elemente aus alten Kühlboxen herumliegen hatte, wollte ich ausprobieren, ob sich daraus ein einfacher Luftentfeuchter selbst bauen lässt. Der Aufbau auf dem Foto oben zeigt einen ersten Testversuch, bei dem bereits sichtbar Wasser aus der Luft kondensiert.

In diesem Beitrag sehen Sie:

• wie ein Luftentfeuchter mit Peltier-Element funktioniert
• wie ein einfacher Testaufbau aussehen kann
• warum eine gute Kühlung des Peltier-Elements wichtig ist
• und wie sich aus der Luft kondensierende Feuchtigkeit sammeln lässt

Der gezeigte Aufbau ist natürlich nur ein einfacher Versuch, zeigt aber sehr anschaulich, wie ein solcher Luftentfeuchter arbeitet.

Im Bild oben ist ein erster Probeaufbau zu erkennen, der sogar funktioniert, wie man anhand der bereits gesammelten Flüssigkeit im Behälter gut erkennen kann, welche der Luft bereits entzogen wurde.

Luftentfeuchter mit Peltier-Element

Dieses Bauteil ist das Kernstück aus dem im ersten Bild zu sehenden Aufbau: das Peltier-Element. Mehr zu diesem Bauteil finden Sie unter dem Link. Hier nur soviel dazu: Es handelt sich um einen elektrothermischen Wandler, welcher eine Temperaturdifferenz erzeugt, wird er von einem elektrischen Strom durchflossen. Die Temperaturdifferenz macht sich dadurch bemerkbar, dass eine Seite des Elementes sich erhitzt, während die andere kalt wird. Das Element besteht aus zwei verschiedenen Halbleitern, welche sich zwischen den beiden Oberflächen des Bauteils befinden.

Ich will aber dieser Stelle erst nur erwähnen, dass dieses Bauteil nicht nur aus Strom Wärme und Kälte (also eine Temperaturdifferenz) erzeugen kann, sondern auch in der Lage ist, bei einer ausreichend großen Temperaturdifferenz eine elektrische Spannung zu erzeugen. Der sogenannte Peltier-Effekt lässt sich also umkehren. In diesem Falle spricht man vom Seebeck-Effekt, durch welchen es möglich ist, durch das Herstellen einer möglichst großen Temperaturdifferenz auf beiden Seiten des Bauteils eine elektrische Spannung zu erzeugen. Mehr dazu finden Sie weiter unten.

Testaufbau für einen Luftentfeuchter mit Peltier-Element

Doch nun zurück zu meinem Testaufbau und den Versuch, einen Luftentfeuchter aufzubauen. Zunächst musste ich einmal feststellen, welche Seite des Peltier-Elementes kalt und welche warm wird. Ich habe dazu einfach eine geringere Spannung von etwa drei Volt an das Bauteil angelegt, während ich es mit zwei Fingern festhielt. So konnte ich sehr schnell feststellen, welche Seite Kälte und welche Hitze erzeugt. Normalerweise wird dieses Bauteil mit einer Spannung von 12 Volt betrieben.

Bei dieser Spannung kann es allerdings sehr schnell zu einer recht unangenehmen Hitzeentwicklung auf einer Seite des Bauteils kommen, weshalb ich für diesen ersten Versuch eine geringere Spannung verwendet habe. Die kalte Seite des Elementes habe ich nach oben zum kleineren Kühlkörper hin eingebaut. Hier soll sich später die Luftfeuchtigkeit sammeln und in eine kleine Schale abgeleitet werden. Der große Kühlkörper ist notwendig, um jedoch enorme Wärme des Bauteils auch sicher und vor allem schnell genug abführen zu können.

Eine gute Kühlung ist wichtig

Um den großen Kühlkörper kalt genug zu halten, habe ich auf diesen einen zusätzlichen Lüfter angebracht. Der Kühlkörper stammt übrigens aus einem alten Computer und diente dort dazu, die CPU zu kühlen. Auch der Lüfter stammt aus diesem alten Computer.

Für einen ersten Probelauf habe ich das Peltier-Element sowie den Lüfter an ein 12-Volt-Netzteil angeschlossen. Das Bauteil zieht übrigens deutlich über 3 Ampere bei einer Nennspannung von 12 Volt, weshalb ein entsprechend leistungsstarkes Netzteil eingesetzt werden sollte. Die Polarität des Elementes muss natürlich ebenfalls beachtet werden, da das Bauteil bei einer falschen Polarität genau andersherum arbeitet. Die normalerweise kalte Seite wird nun heiß und umgekehrt.

Kälte und Feuchtigkeit

Die aus der Umgebungsluft aufgenommene Luftfeuchtigkeit setzt sich deutlich sichtbar am kleinen Kühlkörper ab. Bereits nach einige Minuten Betriebszeit sind deutliche Wassertropfen an den Kühlrippen des Kühlkörpers zu sehen. Der Luftentfeuchter tut also genau das, was er soll. Er entzieht der Umgebungsluft durch Kälte die Feuchtigkeit. Die in der Luft enthaltene Feuchtigkeit kondensiert und bildet Tröpfchen, die hier im Bild deutlich zu sehen sind. Nach einer weiteren Betriebsdauer von einigen Minuten wurden die Tropfen immer größer und größer und fielen schließlich herunter.

Damit nicht nach einer gewissen Zeit der Tisch nass wird, musste ich natürlich eine Möglichkeit schaffen, die aus der Luft gewonnene Flüssigkeit zu sammeln. Dazu habe ich den Probeaufbau einfach in eine kleine Schale gestellt. Nach einer Betriebszeit von etwa zwei Stunden hatten sich bereits einige Milliliter an Flüssigkeit in der Schale angesammelt. Der Luftentfeuchter funktioniert also. Natürlich besitzt dieser Aufbau nicht den Wirkungsgrad konventionell hergestellter Luftentfeuchter. Allerdings zeigt er deutlich, wie ein solches Gerät mit Peltier-Element aufgebaut ist und funktioniert.

Hier finden Sie nun noch einige weitere Infos zum Peltier-Element.

Wie funktioniert ein Luftentfeuchter mit Peltier-Element?

Ein Luftentfeuchter mit Peltier-Element nutzt den sogenannten Peltier-Effekt, um eine Temperaturdifferenz zu erzeugen. Fließt elektrischer Strom durch das Peltier-Element, wird eine Seite des Bauteils kalt, während sich die andere Seite gleichzeitig erwärmt.

Die kalte Seite wird in einem Luftentfeuchter so angeordnet, dass sie mit der Umgebungsluft in Kontakt kommt. Trifft feuchte Luft auf diese kalte Oberfläche, kühlt sie sich ab. Dabei kann die Luft weniger Feuchtigkeit speichern, sodass sich Wassertropfen auf der kalten Oberfläche bilden. Dieser Vorgang wird als Kondensation bezeichnet.

Die entstehenden Wassertropfen sammeln sich an der Oberfläche des Kühlkörpers und laufen schließlich nach unten in einen Auffangbehälter. Auf diese Weise wird der Luft nach und nach Feuchtigkeit entzogen.

Damit das Peltier-Element zuverlässig arbeiten kann, muss die warme Seite des Bauteils gut gekühlt werden (wie auch oben im versuchsaufbau). Deshalb werden häufig große Kühlkörper und zusätzliche Lüfter eingesetzt, die die entstehende Wärme schnell abführen. Je besser diese Wärmeabfuhr funktioniert, desto effektiver kann das Peltier-Element die kalte Seite auf niedriger Temperatur halten.

Peltier-Luftentfeuchter selber bauen: Wichtige Hinweise zum Aufbau

Wer einen Luftentfeuchter mit Peltier-Element selbst bauen möchte, sollte einige wichtige Punkte beachten. Entscheidend für die Funktion eines solchen Gerätes ist vor allem eine gute Wärmeabfuhr auf der warmen Seite des Peltier-Elements.

Peltier-Elemente können sehr schnell große Wärmemengen erzeugen. Ohne ausreichende Kühlung steigt die Temperatur auf der warmen Seite stark an, wodurch die Temperaturdifferenz zwischen den beiden Seiten immer kleiner wird. Das führt dazu, dass auch die Kühlleistung deutlich abnimmt.

Für einen funktionierenden Aufbau sind daher folgende Komponenten besonders wichtig:

• Ein ausreichend großer Kühlkörper muss auf der warmen Seite verhanden sein.
• Wichtig ist außerdem ein Lüfter, der die Wärme von der warmen Seite vom Kühlkörper abführt.
• Auch eine gute Wärmeleitverbindung zwischen Peltier-Element und Kühlkörper (z. B. mit Wärmeleitpaste) ist sehr wichtig.
• Sie sollten ein stabilisiertes Netzteil verwenden, das genügend Strom liefern kann. Die Peltier-Elemente brauchen sehr viel Strom.

Viele Peltier-Elemente benötigen bei einer Betriebsspannung von etwa 12 Volt Ströme von mehreren Ampere. Das Netzteil muss daher entsprechend leistungsfähig sein.

Wirkungsgrad und Nachteile von Luftentfeuchtern mit Peltier-Element

Ein Luftentfeuchter mit Peltier-Element hat einige Vorteile, aber auch gewisse Einschränkungen gegenüber klassischen Geräten mit Kompressor.

Der größte Vorteil liegt in der einfachen Bauweise. Peltier-Elemente besitzen keine beweglichen Teile und arbeiten daher sehr leise. Geräusche erzeugen nur die verbauten Lüfter. Außerdem sind sie relativ kompakt, weshalb sie häufig in kleinen Luftentfeuchtern für Wohnräume oder Schränke eingesetzt werden.

Allerdings ist der Wirkungsgrad solcher Geräte geringer als bei herkömmlichen Luftentfeuchtern mit Kompressor. Während große Geräte mehrere Liter Wasser pro Tag aus der Luft ziehen können, sind Peltier-Luftentfeuchter meist für kleinere Räume gedacht.

Typische Eigenschaften solcher Geräte sind:

• geringer Geräuschpegel
• kompakte Bauform
• einfache Konstruktion

Dem stehen jedoch auch einige Nachteile gegenüber:

• geringere Entfeuchtungsleistung
• relativ hoher Stromverbrauch im Verhältnis zur Leistung
• starke Abhängigkeit von einer guten Kühlung

Trotz dieser Einschränkungen eignen sich Luftentfeuchter mit Peltier-Element sehr gut für kleinere Räume, Schränke oder experimentelle Aufbauten wie die hier gezeigte, bei denen eine einfache und kompakte Lösung gefragt ist.

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