Не стандартное охлаждение.. Элемент Пельтье

[Graf]

Собсно не было времени выложить интересные статейки.. Выдергиваю самую интересную информацию и склеиваю в одно целое..

Использованы материалы:

http://www.3dnews.ru/175181

http://people.overcl...ya-proczessora/

http://itc.ua/articl...praktika_41408/

ии.. еще 1 сайт, ссылку на который я потерял =(

 

 

 

Жан Пельтье обнаружил, что при протекании электрического тока через цепь, состоящую из разнородных проводников, в местах контакта между этими проводниками выделяется тепло. А если поменять направление тока, то в этом же месте тепло начинает наоборот поглощаться. Это свойство было названо в честь его первооткрывателя - «эффектом Пельтье». Как показали дальнейшие исследования ученых, сильнее всего эффект Пельтье проявляется в местах контакта между двумя полупроводниками разного типа: n- и p-. Наглядно это можно представить на следующей диаграмме:

http://i018.radikal.ru/1406/5e/e56e814c9c6e.gif

 

При таком расположении в местах n-p перехода тепло поглощается, а в местах p-n перехода наоборот – выделяется. Именно так и устроен термоэлектрический элемент – он представляет собой пластину, внутри которой находится множество последовательно соединенных p- и n- проводников, таким образом, что все p-n переходы находятся с одной стороны, а все n-p переходы – с другой. В итоге, при прохождении электрического тока через эту цепь, одна сторона элемента будет поглощать тепло, а вторая – выделять.

 

С обеих сторон термоэлектрический модуль (далее «ТЭМ») накрывают изолирующие керамические пластины. Толщина стандартного термоэлектрического модуля составляет около 2-3 мм, что позволяет использовать этот модуль в самых разнообразных охлаждающих конструкциях. Более понятным языком принцип работы ТЭМ можно описать следующим образом: ТЭМ на элементах Пельтье создает разницу температур на своих сторонах, и величина этой разницы зависит от мощности модуля. Но есть и особенность. Т.к. элемент Пельтье, по сути, представляет собой простейшее сопротивление для электрического тока, а это значит, что потребляемая термоэлектрическим элементом мощность затрачивается не только на перенос тепла, но и большей своей частью выделяется просто в виде тепла. Т.е. на практике ТЭМ не только переносит тепло с одной стороны на другую, но еще и добавляет немало своего собственного тепла. Для того чтобы получить низкие температуры на «холодной» стороне ТЭМ, надо иметь достаточно эффективный отвод тепла на его «горячей» стороне. Если на данном этапе вам стал непонятен смысл использования ТЭМ в целях охлаждения, то позволим вам пояснить, что, если суметь охладить «горячую» сторону ТЭМ до разумной комнатной температуры, то на его «холодной» стороне можно получить температуру, близкую к НУЛЮ. А это открывает множество направлений, в которых использование ТЭМ может принести немало пользы. В первую очередь, это, конечно же, холодильное оборудование, но нас более всего интересует та маленькая, но очень интересная ветвь – «использование ТЭМ для охлаждения электроники». Представьте себе – если ТЭМ поместить на основании процессорного кулера холодной стороной к процессору, а горячей к основанию кулера, то мы получим весьма любопытный «бутерброд», который при достаточно высокой эффективности самого кулера может создавать на процессоре температуру, которая может опускаться ниже комнатной.

 

 

 

Однако, следует помнить, что точка росы при среднемосковской влажности летом на улице в 70% достигается уже при +12 °С. И вы имеете большой шанс залить системную плату конденсатом из воздуха в совершенно нормальном режиме работы. Потому обязательным компонентом охлаждающей системы с элементом Пельтье будет отдельный вставляемый в PCI-слот контроллер, который следит за температурой и регулирует мощность, подводимую к элементу.

 

Не забудьте и про потребление самого элемента: блок стандартного корпуса может оказаться близок к пределу возможностей. Как следует из предыдущих рассуждений, общее потребление процессорного блока возрастет на сумму мощностей элементов Пельтье — существенно больше, чем в 2 раза. Радиатор также теперь будет рассеивать мощность, превышающую процессорную и равную сумме мощностей элементов Пельтье.

• TheBeast1590(с):
  

В идеале нужно найти блок на 400-500-600W и посадить его на 12 вольт (у таких обычно заявленный Qmax при 26-34 вольт, поэтому на 12V будет всего 200W потребления). Дельта между холодной и горячей стороной на прямую зависит от мощности блока. Допустим для достижения дельты в 15-20 градусов, между холодной и горячей стороной элемента, на разогнанном процессоре нужно что-бы TEC работал на 500-800W (это только потребление элемента которые нужно удачно убирать мощной водянкой поверх потребления самого процессора). Если брать дельту пониже то потребление тоже ниже, но это уже сравнимо с обычной водой. Некоторые мастерят блоки рассчитанные на 2 элемента по 5 или даже 6.2 см. Такие монстры вдоём эффективнее одного, ну и работают на более низких напряжениях.

 

С GPU всё сложнее. Потребление разогнанной топовой видеокарты порядка 300W. Хорошо что площадь GPU на много больше площади процессора, но зато вокруг GPU на много меньше места чем вокруг сокета процессора. Туда можно засунуть до одного 6.2 см элемента или два элемента по 4 или 5 см. Для подобных затей нужно самому делать водоблоки высокого качества.

 

При хорошем блоке, сильной водянке и паре мощных элементов можно достичь дельту в 20-30 градусов между холодной и горячей стороне, соответственно температуру GPU близкой к 0 по цельсию. Такие блоки не продаются, такие блоки создают конденсат и такие блоки требуют собственной системы питания. Лучше всего контролировать их БП с регулируемым напряжением которые стоят по $300 (0-30V, 30А).

Второй способ применения TEC это использование его для охлождения воды, так называемый чиллер. Это куда проще и вызывает куда меньше гемороя.

 

 

Выводы

http://itc.ua/img/dpk/2009/09/small/038709.jpg

Подытоживая вышесказанное относительно особенностей работы модулей Пельтье и целесообразности их практического применения, повторимся: ТЭМ имеют упомянутые преимущества и недостатки, которые не позволяют дать однозначного ответа на вопрос: «А стоит ли…?»

На базе элементов Пельтье можно создавать различные самодельные охлаждающие и нагревающие устройства, существуют примеры успешной реализации маломощных генераторов. Но прежде чем заниматься изготовлением подобных конструкций, ознакомьтесь все же с теоретической составляющей – предварительная подготовка избавит от ошибок и сэкономит время в момент практического воплощения проектов.

Говорить о применении модулей Пельтье в ПК следует достаточно осторожно: прочитав о получении низких температур на охлаждаемых элементах, новички часто забывают о значительной потребляемой и выделяемой мощности подобных СО, не учитывают параметры и «запас прочности» отдельно взятой конструкции. ТЭМ заинтересуют в первую очередь оверклокеров, для которых любой выигрышный градус и каждый мегагерц важны. Рассматриваемые элементы – промежуточное звено между классическими системами водяного охлаждения и чиллерами или фреонками, работающими по принципу фазового перехода. Впрочем, применение ТЭМ отнюдь не назовешь простым, поэтому прежде чем приступать к серьезным экспериментам, тщательно взвесьте все «за» и «против».

 

Готовые СО на базе ТЭМ

 

Модули Пельтье используются производителями систем охлаждения для ПК в качестве основных и вспомогательных компонентов кулеров. Порой из этого получаются эффектные действенные устройства, иногда все выходит не так гладко, как изначально задумывалось. Мы решили вспомнить об основных СО, применяющих ТЭМ, которым прочили роль революционеров своего времени.

 

Thermaltake SubZero4G

http://itc.ua/img/dpk/2009/09/small/038710.jpg

 

 

Один из первых кулеров с элементом Пельтье, наделавший сравнительно много шума в сфере охлаждения CPU (2003 год). Однако невысокий запас прочности, значительное по тем временам энергопотребление, громоздкость конструкции и шумность в работе не позволили ему закрепиться на рынке. Появись эта модель на год-два раньше – возможно, все обернулось бы иначе.

 

Titan Elena

http://itc.ua/img/dpk/2009/09/small/038713.jpg

 

Суперкулер для видеокарт, построенный по тому же принципу, что и Titan Amanda: одна половина радиатора работает непосредственно на отвод тепла от GPU, другая охлаждает горячую сторону ТЭМ. В свое время оказался одним из лучших во время тестирования СО для графических адаптеров. (Мы писали о нем в «Домашнем ПК» в 2007 году.)

 

Swiftech MCW6500-T

http://itc.ua/img/dpk/2009/09/small/038714.jpg

 

Самое мощное современное решение для охлаждения CPU, использующее элемент Пельтье. Представляет собой производительный водоблок, отводящий тепло от ТЭМ (около 400 Вт потребляемой электрической мощности), который, в свою очередь, создает оптимальный температурный режим процессора. Эта система способна обеспечить функционирование Core i7 на частоте порядка 4 ГГц при температуре около 0 ºС (режим простоя) и 20–30 ºС в режиме максимальной нагрузки.

 

Swiftech MCW60-T

http://itc.ua/img/dpk/2009/09/small/038715.jpg

 

Аналогично процессорному решению представляет собой высокопроизводительный водоблок для графического адаптера, дополненный модулем Пельтье. В зависимости от TDP видеочипа способно удерживать его температуру на уровне комнатной или ниже.

 

Cooler Master V10

http://itc.ua/img/dpk/2009/09/small/038711.jpg

 

Элементы Пельтье этой СО охлаждают часть тепловых трубок. Подход достаточно интересный и правильный, применение модулей позволяет сбить пару-тройку градусов на процессоре. Однако экономическая целесообразность такого хода – под большим вопросом, ввиду того что V10 при существенной цене не в состоянии обогнать лучшие воздушные суперкулеры. Скорее всего, виноваты особенности конструкции и недостаточная мощность ТЭМ.

 

Titan Amanda

 

http://itc.ua/img/dpk/2009/09/small/038712.jpg

Серия достаточно современных процессорных суперкулеров на тепловых трубках, использующих термоэлектрический модуль (2007–2008 гг). Часть радиатора отводила тепло непосредственно от ТЭМ, тогда как другая половина охлаждала греющийся компонент. Подобный подход к проектированию позволяет избежать резкой перегрузки СО вследствие превышения лимитов тепловыделения модуля Пельтье. Кулеры линейки Amanda демонстрировали отличные результаты с процессорами, обладающими сравнительно невысоким TDP.

[bessonoff]

Рассматривал V10 от CМ когда выбирал СО на проц. Почитал отзывы, прирост отвода тепла от этого элемента невелик. В итоге взял попроще

[Sreg]

А что будет, если теплотрубками закольцевить холодные и горячие стороны ТЭМ?

[KN17E]

А что будет, если теплотрубками закольцевить холодные и горячие стороны ТЭМ?

А смысл? Не чего не изменится?

Изменено 29 июня, 2014 пользователем KN17E

[Graf]

А что будет, если теплотрубками закольцевить холодные и горячие стороны ТЭМ?

Нижняя(холодная часть) будет нагреваться - ухудшиться сильно КПД =)

[Sreg]

эх, если бы было подругому, можно что нить интресное придумать...

 

Кстати, а если соеденить элемент Пельтье и двигатель Стирлинга, то каков будет КПД?