Pendingin Termoelektrik (Termoelectric Cooler)

Pendingin termoelektrik merupakan solid state technology yang bisa menjadi alternatif teknologi pendingin selain sistim vapor compression yang masih memanfaatkan refrijeran. Dibandingkan dengan teknologi kompresi uap yang menggunakan refrijeran sebagai media penyerap kalor, teknologi pendingin termoelekrik relatif lebih ramah lingkungan, tahan lama dan bisa digunakan dalam skala besar dan kecil. Teknologi termoelektrik telah digunakan pada beberapa bidang aplkiasi seperti, peralatan militer, peralatan ruang angkasa, produk – produk industri yang memanfaatkan modul termoelektrik sebagai pendingin.

PRINSIP KERJA

Modul pendingin termoelektrik bekerja berdasarkan efek Peltier akan berfungsi apabila arus listrik DC dialirkan pada satu atau beberapa pasangan semikonduktor tipe N dan tipe P.

Gambar diatas menunjukan aliran elektron dari semikonduktor tipe P yang memiliki tingkat energi lebih rendah, menyerap kalor di bagian yang didinginkan lalu elektron mengalir menuju semikonduktor tipe N melalui konduktor penghubung yang permukaannya (Tc) akan mengalami penurunan temperatur.

Kalor yang diserap akan berpindah melalui semikonduktor bersamaan dengan pergerakan elektron ke sisi panas modul (Th). Pada kondisi ideal, jumlah kalor yang diserap pada sisi dingin dan dilepas pada sisi panas bergantung pada koefisien Peltier dan arus listrik yang digunakan. Pada saat dioperasikan jumlah kalor yang diserap pada sisi dinign akan berkurang dikarenakan dua faktor, yaitu kalor yang terbentuk pada material semikonduktor dikarenakan perbedaan temperatur antara sisi dingin dan sisi panas modul (conducted heat) dan Joule Heat yang nilainya akan sama dengan kuadrat dari arus listrik yang digunakan. Sehingga pada kondisi apapun kesetimbangan termal yang terjadi karena efek Peltier pada sisi dingin akan sama dengan jumlah kalor yang terbentuk pada semikonduktor dijumlahkan dengan 1 ½ Joule heat. Selain ukuran yang relatif kecil, modul termoelektrik memiliki keunggulan lain, yaitu :

• Modul termoelektrik tidak memiliki bagian yang bergerak, sehingga untuk

perawatan lebih mudah.

• Pengujian usia pakai telah membuktikan bahwa modul termoelektrik bisa

digunakan selama 100.000 jam.

• Modul termoelektrik tidak memiliki kandungan chloroflourocarbons (CFC) atau material lainnya yang membutuhkan penambahan berkala.

• Modul termoelektrik bisa dioperasikan pada lingkungan yang terlalu kecil

bagi sistem pendingin konvensional

Dengan berbagai keunggulan yang terdapat pada modul termoelektrik, penggunaan termoelektrik saat ini telah melingkupi banyak area penggunaan, misalnya teknologi militer, ruang angkasa peraltan komersil dan industri.

PARAMETER PENGGUNAAN MODUL TERMOELEKTRIK

Setiap modul termoelektrik yang digunakan untuk aplikasi pendingin dikarakterisasikan kedalam beberapa parameter penggunaan yang menentukan pemilihan modul yang lebih akurat diantara banyak pilihan modul yang tersedia. Berikut beberapa parameter yang menjadi dasar pemilihan modul termoelektrik :

•Jumlah kalor yang akan diserap oleh sisi dingin modul.

•Perbedaan temperatur antara sisi panas dan sisi dingin modul ketika beroperasi.

• Arus listrik yang digunakan oleh modul.

• Tegangan listrik yang diugunakan oleh modul.

• Temperatur tertinggi dan terendah lingkungan dimana modul beroperasi.

SISTEM PENDINGINAN SISI PANAS TERMOELEKTRIK

Sebagai pompa kalor, modul termoelektrik akan menyerap kalor dari salah satu sisinya dan dialirkan ke sisi lainnya. Pada pendingin termoelektrik hal ini yang akan menjadi kunci bagi kita untuk mencapai temperatur yang lebih rendah pada sisi dinigin modul. Mengalirkan kalor dari sisi panas secara alami, tanpa bantuan alat tambahan bukanlah ide yang baik pada pendingin termoelektrik apabila target kita ingin mendapatkan temperatur sisi dingin yang lebih rendah. Ada beberapa alat yang bisa digunakan untuk membantu mengalirkan kalor dari sisi panas modul, diantaranya :

 Heat Sink

Heat sink yang baik seharusnya memiliki nilai hambatan termal yang rendah. Hal ini dikarenakan kemampuan heat sink untuk mengalirkan kalor yang tidak dinginkan dan mecegah terjadinya overheat akan menentukan juga nilai dari coefficient of performance (COP) dari sistem pendingin termoelektrik.

  Heat Pipe

Teknologi heat pipe telah lebih dahulu digunakan secara luas pada bidang teknologi peralatan ruang angkasa. Heat pipe memiliki nilai konduktivitas termal yang sangat tinggi, jika dibandingkan dengan logam – logam lainnya heat pipe memiliki nilai konduktivitas termal ratusan kali lebih besar. Dengan sifatnya ini, heat pipe mampu memindahkan kalor dengan penurunan temperatur sepanjang heat pipe lebih kecil.