Kako izbrati najboljšeTEC? Najprej si oglejmo model in formulo za izračun TEC s X zaslužni.
Zgornja slika prikazuje par termoelementov. Najprej predstavimo koncepte vsakega parametra na naslednji sliki, ki bo kasneje uporabljen v matematičnih enačbah.
Sledita dve najbolj temeljni enačbi: obremenitev Qc in izračun napetosti
1, Qc = 2 * N * [S * I * * * * - 1/2 I ^ 2 * R * A/L L/A - K * * (Th - Tc)]
2. V = 2 * N * [S * (Th -Tc) + I * R * L/A]
V prvi formuli za izračun Qc prvi člen: S *I * Tc predstavlja Peltierjev hladilni učinek, drugi člen, 1/2*I^2*R*L/A, pa označuje Joulov toplotni učinek, ki nastane, ko tok teče skozi upor. Joulova toplota se porazdeli po celotni komponenti, tako da polovica toplote teče na hladno stran, druga polovica pa na vročo stran. Zadnji člen, K*A/L*(Th-Tc), predstavlja Fourierjev učinek, kar pomeni, da se toplota prevaja od visoke temperature do nizke. Zato bo hladilni učinek Peltierja oslabljen zaradi izgub zaradi upora in toplotne prevodnosti.
Pri napetosti prvi izraz S*(Th-Tc) predstavlja Seebeckovo napetost. Drugi člen, I*R*L/A, predstavlja napetost, povezano z Ohmovim zakonom.
Po izjemno zapleteni izpeljavi je bila napredna matematika že skoraj pozabljena, zato je postopek izpeljave tu izpuščen. Rezultat je najpomembnejši. Nato dobimo dve formuli, ki sta izjemno pomembni pri izbiri TEC:
3. Qmax=Qc/(1-Dt/Dtmax
4. COP (koeficient učinkovitosti) = Qc/Qtec
Osnovne zahteve za izbiro TEC: obremenitev Qc, delovna temperatura Tc, temperatura vročega konca Th, Dt=Th-Tc. Na primer: Qc=1,5W, Dt=50K, Qmax=1,5(1-50/70)=5,25W. Je ta Qmax 5,25W optimalna rešitev? Ne, 5,25 je najmanjši Qmax v tej aplikaciji. Qmax ni nujno večji, tem bolje. Če je večji, bo število parov PN večje, sama porabljena energija pa večja. Izračun tega optimalnega Qmax je precej zapleten in zahteva zelo profesionalne inženirje toplotnega načrtovanja.
Kot je prikazano na naslednji sliki, smo izbrali tri skupine TEC z različnimi Qmax, vendar enakim aplikacijskim okoljem. COP TEC# 1 je najnižji, medtem ko je njegov Qmax največji.
Če povzamem:
1. TEK z največjo močjo ni nujno najprimernejši; odvisno od specifične aplikacije.
2. Za aplikacijo s posebnimi zahtevami glede obremenitve in temperaturne razlike je vsekakor mogoče dobiti optimalno rešitev z izračunom COP.
3. Kot je prikazano na naslednji sliki, ima vsak TEC optimalno območje obremenitve (najvišjo vrednost COP), ko je določen Dt.
