電堆的設計運行方式是指制冷系數(shù)最佳運行方式和制冷量最大運行方式.在電堆設計時，應選擇其中一種。電堆的實際運行方式包括制冷系數(shù)最佳、制冷量最大、制冷溫差最大、恒電壓、恒電流、恒輸入功率、最小電流等多種，實際運行方式與設計運行方式可以不相同。

選擇運行方式時，應綜合考慮使用性質(zhì)、冷負荷的大小、散熱方式、運行條件、對體積和重量的要求、對電源的要求、對運行經(jīng)濟性的要求等因素.按技術經(jīng)濟學的方法進行分析。

在相同的設計條件下，按制冷系數(shù)最佳運行方式設計的電堆耗電少、熱端散熱量小、運行經(jīng)濟性好，電源體積和重量均較小、電源成本較低，但所需熱電元件多、電堆體積較大、電堆的成本較高。當電堆的使用場合為對效率要求較高的便攜式冰箱、特種空調(diào)、微型冷飲裝置、大多數(shù)實驗裝置、工業(yè)裝置以及大多數(shù)低溫醫(yī)療裝置時，應按制冷系數(shù)最佳運行方式進行設計。

如按制冷量最大運行方式設計，則電堆耗電多、熱端散熱量大、運行經(jīng)濟性差，但所需元件少、體積小、成本低。當電堆的使用場合為對重量要求較高的低溫手術器械、電子裝置、軍事和航空航天裝備時，應按制冷量最大運行方式進行設計。特別是導彈制導部紅外部件等場所用的電堆，重量要求是第一位的，且為一次性使用，必須按制冷量最大運行方式進行設計，以減小起飛重量。

當需要較大制冷溫差時，由于不可能作到Q0=0，且制冷溫差最大時的電流條件就是制冷量最大的條件，所以應按制冷量最大運行方式進行設計。

無論采用哪種運行方式進行設計，熱電制冷元件的面長比都應盡可能符合制冷系數(shù)最佳的尺寸條件。在實際運行中，對于任一電堆，只要滿足制冷系數(shù)最佳的尺寸條件，只需調(diào)節(jié)電流就可以從任何一種運行方式調(diào)節(jié)至另一種運行方式。