Radiatornedkjøling ved hjelp av peltier

[cyberspin]

Jeg har lenge irritert meg over romtemperaturen som ikke gir mitt kjølevann lav nok temperatur. Hva hjelper vel et stort bilvarmeregister (har den ikke inni kabinettet) når romptempen er rundt 26 grader. Da jeg satt på skolen i en lite givende elektroteknikk time her om dagen, slo tanken meg. Hvorfor ikke kjøle ned radiatoren uten å måtte lukke opp vinduer evt plassere radiatoren ute. Da dette ikke er en permanent løsning. Jeg har også et 118 W peltier element liggende pluss en strømforsyning (ikke pc) som skal duge. Derfor tenkte jeg litt og kom opp med dette forslaget http://80.212.58.111/~cybersp/kjoleboks.JPG

 

Om det vil funke vet ikke jeg. Men om det gjør det blir jeg glad.

[Simen1]

Det vil nok fungere til en viss grad men det er mer effektivt og skaper lavere temperaturer om du setter Peltier-elementet rett på en kobberblokk på CPU'en og kjøler peltieren med vannkjøleren.

 

Andre forslag:

 

1. Koble en ekstra CPU-vannkjøler til der vannet kommer ut av radiatoren. Sett peltieren på "galveien" slik at det kjøler vannet og sett en kraftig luft-kjøler på andre siden av peltieren. Om du har mange slike koblet etter hverandre kan du får ekstremt kaldt frostvæske-vann til slutt. faktisk ned mot romtemp minus DT. (Altså 26C - ca 70C = -44C) Enda kaldere kan det bli om du etter dette kobler på en peltier-sandwitch (to stk oppå hverandre).

 

2. Koble vannkjøleren rett til vannet i springen og la det renne ut i avløpet etterpå. Dette burde være enkelt hvis PC'n står i naborommet til f.eks kjøkkenet eller badet. Det krever bare et lite hull i veggen og du får konstant 5C kjølevann.

 

3. Bor to hull i ytterveggen til vannrør, ha frostvæske i vannet og sett radiatoren på yttersiden.

[Muffinman]

...dere er selvfølgelig oppmerksom på at lavere vanntemp enn romtemperatur vil gi kondens på alle rør, slanger og komponenter som ikke er skikkelig isolert...

[Simen1]

Muffinman: Jeg er klar over det, men glemte å si det. Bra at du sa i fra.

 

Problemet løses seff. ved at man isolerer alle kjølige rør slik at ingen kalde deler eksponeres mot luft.

 

Normalt kondenserer det ikke når tempen er bare litt under romtemp, men et godt stykke under. f.eks ved 26C romtemp og 50% luftfuktighet vil luften kondensere ved ca 15C (noen som har tabellen forran seg og kan gi det korrekte tallet?) Dermed holder det at yttersiden av isoleringen holder minst 15C. Dersom luftfuktigheta er 100% (typisk badet etter dusjing) så vil det kondernsere ved opp mot rom-temp. Ved tørr luft f.eks 20% luftfuktighet vil lufta kondensere først ved ca 5C. (tabellen, noen?)

 

Hvis isoleringa blir for kald på yttersiden kan man bare legge en liten varmetråd rundt, for å holde yttersiden varm nok. Varmetråd fikser man ved å koble en lang og veldig tynn metalltråd til f.eks 12V. Mål motstanden først for å få riktig effekt. Jeg tror 3m 0,5mm^2 ståltråd kan være et godt utgangspunkt.

[Hondaen]

Simen1: DeltaTmax til et peltier element får man bare ved 0% termisk last på den kalde siden. DeltaTmax definerer egentlig bare grenseverdien til en lastlinje.

 

-44 grader er derfor helt urealistisk med dette oppsettet i praksis.

 

Prosjektet slik det er presentert fra ID1 er så ineffektivt at det ikke lønner seg å utføre. Direktekjøling av den varmeste komponenten vil gi best effektivitet.

 

=)

[Simen1]

Hondaen: Jeg er litt uenig med deg der. Det er riktig at man ikke oppnår DTmax. Derfor formulerte jeg meg slik: "ned mot RT minus DTmax" Det er selvfølgelig bare ved utallige peltier-elementer etter hverandre slik at det siste bare senker temperaturen minimalt (nesten 0C)

 

I praksis vil 3 Peltier etter hverandre være mer enn bra nok. Og effektivt. Første vannkjøleren med peltier kjøler ned vannet mest (f.eks fra 30C til 5C) neste kjøler vannet mer (f.eks fra 5C til -15C) og det siste enda mer (f.eks fra -15 til -25C) Har man uendelig mange kommer man ned fra vannets 30C til 30C-DTmax = -40C.

 

Hvis man vil ha det ennå kaldere kan man koble to peltier i serie (sandwitch) Et lite nærmest vannet, (f.eks 50-100W) og et kraftig ytterst mot luft-kjøleren (f.eks 150-250W) Da kan man oppnå i teorien RT-DT1-DT2=30C-70C-70C=-110C. I praksis vil dette med f.eks 7 peltier (3 først + 2 sandwitcher) bli ca -45 til -65C avhengig av hvor mye varme som skal fjernes fra CPU+GPU osv.

 

Effektiviteten blir ikke så veldig mye lavere ved å kjøle vannet med peltier enn å kjøle mellom CPU og vannkjøleren. (ganske ubetydelig forskjell faktisk) Fordelen med å kjøle vannet er at hele vannsystemet blir kaldt (f.eks GPU, grafikk-ram, chipsett og CPU) i stedet for kun CPU.

[cyberspin]

Jaja hondaen i første omgang skal jeg prøve dette fordi jeg ikke kjenner meg helt klar for å montere peltier i nærheten av cpu enda. Men du som er slik en "pro" () innen peltier elementer og ellers alt annet må være enig i at dette vil gi en viss kjøleeffekt når det er tilstrekkelig kaldt inne i boksen. Den kalde luften vil bli dratt opp gjennom kjølefinner og kobberrør på radiatoren. Det vil nok fryse på innsiden av boksen fordi vil dannes kondens. Da T delta er 70 grader celsius. Og pluss minus alle faktorene vil det nok bli minusgrader siden den kalde siden ikke "mottar" noe varme.

 

Vel ingenting skal sies sikkert før det er testet ut .. vi får se :smile:

[Simen1]

> "Men du som er slik en "pro" () innen peltier

> elementer og ellers alt annet"

 

Vet ikke om du sikter til meg eller Hondaen, men hvis du sikter til meg så takker jeg for komplimentet. (Hondaen er også en flink fyr, og har mange gode innspill selv om jeg ikke er enig alltid)

 

> "Og pluss minus alle faktorene vil det nok bli

> minusgrader siden den kalde siden ikke "mottar"

> noe varme.

 

Vel, hvis ikke den kalde siden mottar noe varme så vil den jo ikke kjøle luften, og da vil det ikke ha noen som helst virkning. Den må motta varme for at den skal kjøle luften. Jeg tror ikke virkningsgraden på dette vil bli så høy. Ikke regn med å kjøle luften med mer enn 10-15C i beste fall.

 

Hvis du ikke vil ha peltier på CPU'en så vil jeg anbefale mittforslag nr 1 (og evt 2 eller 3 i tillegg) Ikke gjør det for avansert (med mange peltierer som jeg diskuterte med hondaen) Gjør det med en enkelt peltier som kjøler vannet direkte. JEg tror det vil være langt mer effektivt enn å kjøle lufta.

 

Skisse:

 

___Returvann___Vannkjøler på chipset_

/

| |

Radiator Vannkjøler på GPU

| |

V ^

| |

__Vannkjøler____Vannkjøler på CPU____/

Peltier

Kjøleribbe

Vifte

 

På denne måten vil vannet kjøles med ca 25C. (tipper jeg) Varmen som peltieren trekker ut av vannet + varmen den produserer selv blåses bort via kjøleribba. Hvis du i tillegg følger råd 2 eller 3 og setter radiatoren ute eller bruker kaldvann fra springen så vil du kunne få en god del minusgrader på prosessoren.

[cyberspin]

Siktet til hondaen ja :smile: Men allikevel dette er ikke noe "superprosjekt" bare noe jeg gjør fordi jeg "kjeder meg" :smile:

[Hondaen]

Quote:

Den 2002-11-11 20:07, skrev Simen1: I praksis vil 3 Peltier etter hverandre være mer enn bra nok. Og effektivt. Første vannkjøleren med peltier kjøler ned vannet mest (f.eks fra 30C til 5C) neste kjøler vannet mer (f.eks fra 5C til -15C) og det siste enda mer (f.eks fra -15 til -25C) Har man uendelig mange kommer man ned fra vannets 30C til 30C-DTmax = -40C.

 

Du har ikke peil på hva du snakker om, se på tallene dine de er jo helt vann-vittig f.eks...

 

Skal et peltier element kjøle ned vann så må store mengder energi fjernes:

La oss si pumpen i systemet pumper 0.1 liter vann per sekund (ganske realistisk)og peltier elementet ditt skal kjøle ned fra 30 til 5 grader, da trenger du et peltier element som flytter: 4180 * 25 *0,1 = 10450watt.

 

Meg bekjent, så finnes det ikke TEC moduler idag som pumper 10,5Kilowatt..

 

Selvfølgelig hadde du nærmet deg DeltaTmax jo mer TEC`s du hev på vannsløyfen din, men du hadde trengt mer enn 3 stk for å få en temperatur ned i - grader. Det er pga termisk lekkasje i systemet, alle rør, koblinger, pumpe vil tilføre systemet termisk energi som gjør at temperaturen stiger, selv med god isolering så er det termisk tap. Varmen skal jo ut et sted også, så systemet må ha en skamgod radiator.

 

Jeg skjønner ikke hvorfor du skal gå den lange veien med å isolere godt alle rør, pumper osv ( enda større fare for kondens gitt, og kostbart ) når man får samme temperaturen på f.eks cpu ved å ha et peltier element direkte over den. Det er jo waste av tid, penger og plass inne i kabinettet.

 

Quote:

Hvis man vil ha det ennå kaldere kan man koble to peltier i serie (sandwitch) Et lite nærmest vannet, (f.eks 50-100W) og et kraftig ytterst mot luft-kjøleren (f.eks 150-250W) Da kan man oppnå i teorien RT-DT1-DT2=30C-70C-70C=-110C. I praksis vil dette med f.eks 7 peltier (3 først + 2 sandwitcher) bli ca -45 til -65C avhengig av hvor mye varme som skal fjernes fra CPU+GPU osv.

 

Du kan du ikke legge sammen DeltaTmax slik, for materialet peltier elementene som vi får kjøpt idag er laget av dopingsgrader av vismuth tellurid som overhodet ikke er konsturert for å operere med så lave temperaturer, de blir inneffektive. -110 grader er altså totalt urealistisk, du glemmer også at en forutsetning for at DeltaTmax skal fremkomme er at lasten på kald side er 0. Det blir den aldri i en stacking mode pga den inde oppvarmingen av elementene ( I^2 * R ) vil varme opp hver enkelt element og det baler jo bare på seg i stackingen..

 

Skal du ha 7 peltier element, produserer jo de også en god del varme, sier vi at hvert element trekker 100 watt så er du jo oppi 700 watt med en gang, da velger de fleste heller et kompressorbasert system som trekker mye mindre strøm men med samme resultat. ( effektivitet ) 7 peltier element er dyrt og de trenger en veldig dyr strømforsyning. Selve stackingen din krever også stor umhu for det er ikke bare-bare å montere et peltier element. Feil monteringstrykk, ujevnheter i blokker osv påvirker ytelsen drastisk, det er små marginer.

 

Rent økonomisk og tidsmessig (arbeid..) er derfor kompressorbasert anlegg her overlegent skal man ha enda lavere temperaturer.

 

 

Quote:

Effektiviteten blir ikke så veldig mye lavere ved å kjøle vannet med peltier enn å kjøle mellom CPU og vannkjøleren. (ganske ubetydelig forskjell faktisk) Fordelen med å kjøle vannet er at hele vannsystemet blir kaldt (f.eks GPU, grafikk-ram, chipsett og CPU) i stedet for kun CPU.

 

Den påstanden er jeg ikke med på: det er fordi du har et større areal ( rør, koblinger osv ) som det "kalde" vannet kan hente termisk energi fra. De termiske lekkasjene øker drastisk med temperaturforskjellen, så det sier seg selv at dette vil bremse opp. Termiske lekkasjer kan du aldri unngå når et peltier element skal kjøle ned kjølevannet til cpu slik du beskriver. Pumpen i et system vil også tilføre det "kalde" vannet termisk energi..

 

Hvorfor skal du hente varme fra alle kriker og kroker når du kan plassere peltier elementet slik at det KUN henter varme fra det stedet der du VIL det skal hente varme fra ?

 

Du beskriver en utrolig dyr, tungvint og ineffektiv løsning som attpåtil krever mye arbeid skal det monteres i en hjemme datamaskin. Jeg skjønner ikke hvorfor du går god for denne løsningen, selv om det er artig å dagdrømme litt av et prosjekt som aldri blir utført.

[cyberspin]

Ja du har sikkert alt rett i det du sier hondaen :smile: Men du er enig i at det vil ha en "viss" og jeg sier "viss" kjøleeffekt når den kalde (med forbehold) luften fra "boksen" blir blåst gjennom radiatoren .. :smile:

[Anders Leipsland]

Quote:

Den 2002-11-11 19:28, skrev Hondaen: Direktekjøling av den varmeste komponenten vil gi best effektivitet.

 

Nå forutsetter du at TECet klarer å fjerne varmen fra CPU. Et såpass "svakt" TEC som 118W vil ikke klare å fjerne varmen fra CPUer som f.eks AMD Athlon og dermed vil jo faktisk temperaturen stige i forhold til ikke noe TEC i det hele tatt :smile:

 

[ Denne Melding var redigert av: Anders Leipsland på 2002-11-11 21:25 ]

[Hondaen]

Quote:

Den 2002-11-11 21:22, skrev cyberspin: Ja du har sikkert alt rett i det du sier hondaen Men du er enig i at det vil ha en "viss" og jeg sier "viss" kjøleeffekt når den kalde (med forbehold) luften fra "boksen" blir blåst gjennom radiatoren .. Selvom det ikke er mange gradene ..

 

Jeg tror ikke du kan forvente deg allverden med å kjøle ned luft for så kjøle ned radiator, men det er du jo innstilt på.

 

Du får nesten prøve ut i praksis hvis du har vilje og tid til dette, så finner du fasiten. Det er slik man lærer! :-)

 

Husk bare å montere peltier elementet riktig, det er ofte her folk glipper. Feil monteringstrykk og ujevne flater gjør at det ikke fungerer optimalt. Kjør det heller aldri uten riktig kjøling, det kan delvis skade eller skade helt elementet.

 

=)

[Simen1]

Hondaen: Nå må du ikke hisse deg opp sånn da.

 

1. Jeg sier ikke at man vil oppnå max teoretisk temperaturforskjell. Jeg sier jo gang på gang at man må redusere det mye i praksis med termisk last. I de eksemplene har jeg sagt 20-25C DT i praksis ikke de teoretiske 70C eller 140C som du prøver å fremstille det. De praktiske eksemplene mine har tatt høyde for det, men jeg har også nevnt disse teoretiske maksimale verdiene ved uendelig antall peltier osv.

 

2. Det regneeksemplet ditt er jo ganske på jordet. Tenk bare motsatt: Om du har en CPU som skal varmer vannet opp fra 5C til 30C ved 0,1L per sek. Da trenger du en CPU som utvikler 10450W ! Det sier seg selv at regnestykket ditt ikke stemmer. Om CPU'en tilfører f.eks 50W varme til vannet og peltieren trekker 70W ut av vannet så vil du få en senket vanntemperatur. (70W termisk effekt er ikke urealistisk med en 118W peltier og 25C DT) Rørsystemet vil neppe motta noe særlig mer enn 10W fra omgivelsene når det er litt isolasjon på det.

 

3. DTMax er den temperaturforskjellen man oppnår mellom den kalde og varme siden uten last. Dvs. at alle de 118W'ene brukes til å frakte denne selvproduserte varmen fra den kalde til den varme siden.

 

4. Eksemplet med 7 peltier er bare et tankeeksperiment for å beskrive funksjonen til systemet mitt. Selvfølgelig er det urealistisk dyrt og vanskelig. Det er jo bare en ide.

 

5. Du trenger ingen gigant-radiator for å få til dette. Man bygger seff. systemet slik at varmen som kommer fra kjøleribben på peltieren blåser ut av kabinettet og ikke varmer opp kabinett-luften.

 

6. Dette blir ikek dyrt. Alt han trenger er en gammel kjøleribbe med vifte + en vannblokk. Det koster ikke mange kronene. Særlig ikke om man kan lage den selv.

 

7. Jeg har ikke sagt at løsningen med kjølingen av vannet er mer effektivt enn å plassere peltieren rett på en kobberblokk på CPU'en men han som startet tråden sa han ikke følte seg klar for det.

[Hondaen]

Quote:

Den 2002-11-11 22:12, skrev Simen1: Hondaen: Nå må du ikke hisse deg opp sånn da.

 

HEHE

 

Quote:

1. Jeg sier ikke at man vil oppnå max teoretisk temperaturforskjell. Jeg sier jo gang på gang at man må redusere det mye i praksis med termisk last. I de eksemplene har jeg sagt 20-25C DT i praksis ikke de teoretiske 70C eller 140C som du prøver å fremstille det. De praktiske eksemplene mine har tatt høyde for det, men jeg har også nevnt disse teoretiske maksimale verdiene ved uendelig antall peltier osv.

Javel ;-)

 

Quote:

2. Det regneeksemplet ditt er jo ganske på jordet. Tenk bare motsatt: Om du har en CPU som skal varmer vannet opp fra 5C til 30C ved 0,1L per sek. Da trenger du en CPU som utvikler 10450W ! Det sier seg selv at regnestykket ditt ikke stemmer. Om CPU'en tilfører f.eks 50W varme til vannet og peltieren trekker 70W ut av vannet så vil du få en senket vanntemperatur. (70W termisk effekt er ikke urealistisk med en 118W peltier og 25C DT) Rørsystemet vil neppe motta noe særlig mer enn 10W fra omgivelsene når det er litt isolasjon på det.

 

Nei det er ikke helt på jordet, regnestykket stemmer det. Hvor energien kommer fra, er det du som må stå for. 30 til 5 grader kom du med, jeg ga deg realiteten for å vise hvor absurd dette var, nettopp det som var poenget med regnestykket for å opplyse deg om dette. Du må også huske at temperatur er et mål for opplagret energi i materie, vil du ha det varmere må du tilføre, kaldere, så må du hente ut. Videre kan kan jeg bemerke at slike "plutselige" temperaturforandringer ikke skjer i praksis med det vi driver på med, vi har systemer med relativt treige temperatur responser der den endelige temperaturen først kommer etter endel tid. Dette vet egentlig godt.

 

Quote:

3. DTMax er den temperaturforskjellen man oppnår mellom den kalde og varme siden uten last. Dvs. at alle de 118W'ene brukes til å frakte denne selvproduserte varmen fra den kalde til den varme siden.

Ja og ?

 

Quote:

4. Eksemplet med 7 peltier er bare et tankeeksperiment for å beskrive funksjonen til systemet mitt. Selvfølgelig er det urealistisk dyrt og vanskelig. Det er jo bare en ide.

Jau.

 

Quote:

5. Du trenger ingen gigant-radiator for å få til dette. Man bygger seff. systemet slik at varmen som kommer fra kjøleribben på peltieren blåser ut av kabinettet og ikke varmer opp kabinett-luften.

 

7 peltier element produserer endel varme, jo kaldere den varme siden av tec er på, jo kaldere er den kalde siden. For å få brukbare temp. så trengs en relativt god radiator, derfor dette.

 

Quote:

6. Dette blir ikek dyrt. Alt han trenger er en gammel kjøleribbe med vifte + en vannblokk. Det koster ikke mange kronene. Særlig ikke om man kan lage den selv.

Jeg tenkte på ideen din, 7 peltier element.

 

Quote:

7. Jeg har ikke sagt at løsningen med kjølingen av vannet er mer effektivt enn å plassere peltieren rett på en kobberblokk på CPU'en men han som startet tråden sa han ikke følte seg klar for det.

 

Du påsto den ikke ikke var langt unna, ref. ID:6

 

Thats all folks!

[Simen1]

Ok hondaen, det ser ut som vi egentlig er ganske enige på de fleste punktene selv om det ikke så sånn ut i starten. Jeg ser at det blir litt feil å regne som jeg gjorde. Enten må man senke vann-strømmen til et mye lavere nyvå for å få de temp-forskjellene eller så må man ha lav gjennomstrømning igjennom peltieren og en loop som har høy hastighet over CPU. (?)

 

Da vil jeg falle tilbake på anbefalingen om radiator utendørs eller vann fra springen. Og den boksen som det ble pratet om her. (Tror det blir veldig ineffektivt, men men) Evt. ta steget helt ut og ha Peltieren på kobberblokk og CPU.

 

Det er ganske gøy når diskusjonene blir livlige. Dere får ha god kveld, nå er det TV og leggetid.

[cyberspin]

Ja hondaen du som sikkert leser dette iløpet av kvelden. Hvor mange Ampere trenger peltier elementet for å fungere rimelig greit når Imax er 14 A Og Vmax er 15 V ? Hvis jeg da har en strømforsyning som leverer 12 volt. Og omtrentlig hvor mange ampere leveres på 12 V utgangen på en 250 W AT psu ?. Jeg har hørt at man må belaste 5 volt utgangen med 1 ampere for å få fulle 12 volt ut .. stemmer dette ?

[Hondaen]

Quote:

Den 2002-11-12 16:52, skrev cyberspin: Ja hondaen du som sikkert leser dette iløpet av kvelden. Hvor mange Ampere trenger peltier elementet for å fungere rimelig greit når Imax er 14 A Og Vmax er 15 V ? Hvis jeg da har en strømforsyning som leverer 12 volt. Og omtrentlig hvor mange ampere leveres på 12 V utgangen på en 250 W AT psu ?. Jeg har hørt at man må belaste 5 volt utgangen med 1 ampere for å få fulle 12 volt ut .. stemmer dette ?

 

1. Kobler du et slikt element til en 15 volt strømforsyning, så vil innkoblingsstrømmen være inærheten av Imax. Strømmen vil så synke, alt etter som hvor varm den varme siden av peltier elementet er. Med en strømforsyning som har 12 volt over seg, så vil innkoblingsstrømmen være lavere, rundt 11A for så synke. Jeg vil gjette strømmen ligger på rundt 6-7A i ditt system under drift, men det må bare prøves ut i praksis da dette er avh. av mange faktorer.

 

2. Hvor mange A. en 250W psu leverer er selvfølgelig veldig individuelt, du må lese på databladet for din psu.

 

3. Flere kilder jeg har snakket med, sier at 5 og 12 volt utgangene bør være under belastning samtidig, selv om du bare trenger å bruke 12 volt utgangen. Du kan f.eks koble inn en effektmotstand ellers lyspære. Prøv det ut i praksis så ser du hva som funker! =)

 

=)

[cyberspin]

Et spørsmål til hondaen. "Boksen" min som er en rund kaffebeholder av plast .. veldig liten egentlig .. 12,5 cm i høyden og 9 cm i diameter .. den varme siden av peltier elementet skal kjøles ned av en glacialtech igloo 2320 kjøler som sto på min amd xp2002+ før jeg monterte vannkjølingen. Hvis man tar regner med at peltier elementet vil motta en strøm på ca 6 - 7 ampere og ca 11 volt. Og tatt i betraktning at dette er et 118Watts peltier element og alt på boksen skal selfølgelig tettes og isoleres. Hvor mange grader tror du vil oppstå på innsiden av boksen ? :smile:

[Hondaen]

Det er svært vanskelig å si. Du får prøve i praksis.

 

Du bør iallefall isolere rundt kaffeboksen din godt, slik at den kalde luften kun strømmer igjenom radiatoren og ikke opptar varme fordi den blir oppvarmet av kaffeboksens vegger.