Nem hiszem, hogy sokan használtak volna valaha is Peltieres hűtést. Én sem vagyok profi benne, de már sikerült 1-2 sikeres tuningot és természetesen pár sikertelent is összehozni vele. Fontos, hogy olvasd tisztázd a veszélyeket, mielőtt belevágnál a peltierezésbe.
Elmélet
Jean-Charles Peltier francia fizikus 1834-ben fedezte fel, hogy két anyag átmeneténél áram hatására hőkülönbség lép fel. Akit érdekel az elméleti háttér a wikipedián bővebb magyarázatot talál. Magyarán a peltier elem egy solid-state hőpumpa. Angolul az egyik elnevezése Thermal Electric Cooling. Én egy TEC1-12710-es elégedett tulajdonosa vagyok, aminek itt az adatlapja.
Lássuk, hogy mire lehet képes. A saccolgatáshoz két görbét használok. Azért saccolgatás, mert pár adat csak saccolva áll a rendelkezésemre.
Input paraméterek:
- Tegyük fel, hogy a meleg oldalt képesek vagyunk 25 Celsius fokon tartani. Ez nem kihívás, ha csak pár W teljesítményt várunk el és főként, ha használjuk Tél Tábornok segítségét.
- Az elvárt hűtőteljesítmény 10W (486, Pentium)
- A tápunk képes 5 illetve 7V leadására maximum 5A mellett.
Méretezés
Az első ábra segítségével megsaccoljuk, hogy mekkora áramot vehet fel a peltier. Ez kis hasraütéssel 5V-nál 3A, 7V esetén kicsivel 5A alatt lehet.
A második ábránál a 10W és a 3 illetve 5A segítségével megsaccolható, hogy milyen hideg lesz a processzorunk:
10W,3A deltaT=25Celsius, azaz 25-25=0C
10W,5A deltaT= 40Celsius 25-40= -15C
Az egészet több dolog is torzítja:
- meleg oldal hűtése
- hideg oldal szigetelése
- tápegység stabilitása
Peltier hűtése
Ha nem akarunk lukat a processzor helyére, akkor a meleg oldalt rendesen hűtenünk kell. Ez a példában szereplő CPU-nál nem okoz nagy gondot. Én egy Phenom hűtőt használok erre a célra, elvégre annak a TDP-je 125W. Ha nagyobb peltier és CPU akadt a markunkba, akkor azt nem fogjuk levegővel lehűteni. Nagyon fontos a hideg oldal is, ha valamiért kiesik a peltier, akkor a kerámia szinte tökéletes hőszigetelőként működik. Végül 7V-ot választottam, ilyenkor a a tényleges hűtési igény:
Hűtés=TDP+Peltier=10W+7Vx5A=45W
Tehát 10W-os CPU-hoz 7V-nál elvileg 45W tartozik. (5V-nál 25W) Ha egy mai CPU-t nézünk tuningolva, akkor simán eljutunk a 200W-ig, sőt tovább. Ahogy emelkedik a hűtőteljesítmény, úgy romlik a hatásfok.
Belátható, hogy a peltier-levegő páros maximum P3 tuninghoz használható. Mai processzorokhoz egy, vagy még inkább két körös vízhűtést használnak. Az egy körösnél a blokk és a procsszor közé berakunk egy nagy teljesítményű peltiert. Ha a vízhűtés nem elégséges nagy valószínűséggel költséges csere vár ránk. Két körös hűtésnél a CPU-t hűtő vizet hűtjük egy, de még inkább több peltier elemmel, javítva a hatásfokot és az elérhető hőmérsékletet. Itt a CPU körben lévő víz hőtehetetlenségét kihasználva jó eséllyel meg tudjuk fogni az esetleges peltier problémákat. (Időben lekapcsolhatjuk a gépet.)
Gyakorlatban
A vizes hűtések szerintem értelmetlenek, mert az árukból nagyon jó kompresszoros hűtést lehet építeni sokkal jobb hatásfokkal. Kevés elvetemült ember van, aki pár MHz kedvéért több száz wattot zabáló hűtést épít.
Lássuk a 486-os gépem:
A jó megoldás a következő lenne. CPU-polírozott rézlap-peltier-hűtő Az én rendszerem rézlap híján: CPU-peltier-hűtő. Természetesen hővezető pasztával vékonyan bekentem a peltier két oldalát. Érdemes egy műszert is beszerezni, hogy a táp feszültségét és a peltier áramát ellenőrizni tudjuk. A legjobb, ha rögtön három műszerrel nézzük az 5V, 12V ágak feszültségét és a peltier áramát.
Peltier 486-on
Peltier árama 5V-on
7V-ra kötve. Erésen nem ajánlott
Először 5V-ra akasztottam a peltiert. 2.9 Ampert vett fel, ami elég jól közelíti a saccolt értéket. Második alkalommal az 5 és 12V-os ágak közé kötöttem be. Ezt nem ajánlom senkinek, veszélyes az eszközeinkre. A megvátást egy labortáp jelenti, ami képes 10A leadására, változtatható a kimeneti feszültség és az áram limit. Segítségével előre lefagyaszthatjuk a procit rövid távú tesztekhez, hasonlóan bacsis fagyállós megoldásához. Persze ennek kisebb a hőtehetetlensége és veszélyes, ha párásodik az alaplap.
Veszélyek
- Párásodás, sőt deresedés is előfordulhat. Az alaplap alá vastag kartonlapot raktam, habszivacsból keretet vágtam a CPU-peltier közé. Ez rövid távon tökéletes, csak a hűtőt kell rendesen rányomni
- Peltier leállás. Ha a hűtő elmozdul, vagy a tápellátás megszakad rövid idő alatt elhalálozik a proci. Egyszer sikerült kiforrasztani egy 486-os a még nem ZIF-es korszakban. Tanulság, a hűtő ventillátorát is a peltier tápjára kell kötni, esetleg egy relével megszakítani a tápot, az csak akkor van behúzva, ha kap tápot a peltier.
- Merészség. A 3.3 Voltos 486DX4 simán elfut 4V-on. 5V-on a DOS még elindul 150MHz-en. kis átkötögetés után 6V-on megreped a kerámia tokozás
- Táp túlterhelés. Egy régi 200W-os táp nem biztos, hogy élvezi a 7V-os bekötést. Kicsit ingáznak a feszültségek 12V -> 11.3 , 5V -> 5.6V Menet közben bekötve úgy megrántja a tápot, hogy a merevlemez kiparkol, bekapcsolásnál érezhetően később és nehezebben pörög fel, mert lassabban stabilizálódik a táp.
- Rendes paszta: Ide kivételesen nem ajánlom a lekváros kenegetést, mert keményre fagy. Sikerült a rendes pasztát is merevre fagyasztani, majdnem kikaptam a peltierrel a procit is.
Konklúzió
Oldschool tuninghoz jó kis játékszer. Általában egy lépcsőfokkal nagyobb sebességen is sikerül vele stabilizálni a gépet, mint levegővel és lehet bőszen emelni a feszültséget. (P75 100MHz-en nem fagy superPI alatt. 5x86 200MHz-en DOS-t bootol, 180-on szikla szilárd...) Az csak hab a tortán, hogy nem kell vacakolni a fagyállós palackokkal. Bár ha fagyállóval hűtenénk, akkor talán elérnék a CO-s eredményeket.