Peltier

Ez a cikk eredetileg a HARDWARE HunPAGE -en jelent meg, nagyjából két évvel ezelőtt. A HHP átalakulásával ennek a hasznos cikknek búcsút kellett volna mondanunk, de Led lehetővé tette, hogy új helyen, új formában ismét olvasható legyen. A cikk szövegén semmit nem változtattam, úgy áll itt, ahogy 2 évvel ezelőtt a HunPAGE-en megjelent. Pont emiatt lehetnek olyan dolgok, amik ma már nem állják meg a helyüket, ezekre a cikk végén, "Végszó 2" címen külön ki is térek. -BZd-

Ha hűtésről van szó, akkor a Peltier neve gyakran elhangzik, mint a legnagyobb hatásfokú, legjobb megoldás biztos márkaneve. De vajon mi is a titka, hogyan működik, miként lehetséges, hogy több tíz fokkal képes lejjebb vinni egy processzor vagy bármilyen chip hőmérsékletét? Ennek megértéséhez haladjunk kívülről befelé. Lássunk először egy hőelektromos hűtőt:

A Peltier tulajdonképpen nem más, mint egy "hőpumpa", mely a hőt egyik oldalról a másikra pumpálja. Ennek érdekében a Peltier alkatrész áramot használ fel, nem is keveset, ezért nem csak pumpálja a hőt, hanem termeli is (ebből látszik, hogy a hő eltávolításához továbbra is szükségünk van egy hűtőbordára, de méginkább a ventillátorra). Ennek kárát azonban már csupán a környezete látja, azon a helyen (tehát magán a processzoron), ahol szükség van rá, megteszi hatását. Általában 70 Celsius fokos különbség van mindennek köszönhetően a két fél közt, bár van, amikor a 120-at is megközelíti.

[oldal:Elmélet, avagy mi az a Peltier-jelenség?]

Ch. A. Peltier (1785-1845) francia fizikus fedezte fel 1834-ben. A lényege, hogy az átfolyó elektromos áram hatására két különböző anyag (fém vagy félvezető) érintkezési (ill. forrasztási) helyén - az áram irányától függően - fölmelegedés vagy lehűlés következik be. Félvezetőként ma bizmut-tellurid ötvözetet alkalmaznak (ezek egyike elektrontöbbletet (n-típusú), a másik pedig elektronhiányt (p-típusú) képez).

Ezen alapul a hőelektromos hűtő alapelve, amelyen áram folyik át. Mint a képen is látható, a félvezetőket az elektromos áramot jól vezető réz köti össze a megfelelő szisztéma szerint, melynek eredményeképpen az alsó félen (ami a valóságban a processzor felé eső rész) az érintkezési helyként szolgáló rézlapokon bekövetkezik a lehűlés (ezáltal elszívja a környezetében talált hőt), míg felül a félvezetőket pont ellentétesen kapcsolva (kvázi megfordítva az áram irányát) megtörténik a fölmelegedés és ennek nyomán a hőleadás.

A Peltier ereje természetesen véges. A fent ábrázolt (és a gyakorlatban is használt) egyszerű berendezés segítségével maximum 125 watt hőt "pumpálhatunk" át. Egyszóval nem képes mondjuk helyettesíteni egy lakásban a légkondicionálót.

[oldal:A gyakorlat]

A jobb oldalon látható egy komplett hűtőegység. A Peltier alkatrész a hűtőborda alatt helyezkedik el és egy három drótos vezeték, valamint egy kis transzformátor gondoskodik a működéséhez szükséges elektromos áramról.

A Peltier a túlhajtás biztosítéka. Segítségével elmehetünk odáig, amin túl már tényleg csak az adott eszköz fizikai határai akadályoznak meg. A hő többé nem gátolja kísérletezéseinket.

[oldal:Veszélyek I.]

Noha kétségtelenül a létező legnagyobb hatásfokkal kecsegtető, s mindemellett viszonylag olcsó megoldással állunk szemben, nem szabad megfeledkeznünk a kockázatról sem. Normál körülmények közt természetesen semmi baj nem történhet, de ha valami elromlik, az esetünkben fokozottan lehet káros, szemben egy átlagos kiszereltséggel.

Túlmelegedés: Láthatjuk, hogy a Peltier tulajdonképpen nem más, mint egy "továbbfejlesztett" hűtőborda: képes a hőt átvenni és kisugározni, de nem tudja eltávolítani a védendő alkatrész közeléből, ez pedig különösen fontos az ő esetében, hisz a szokásosnál is két-háromszor több hőt termel. Ezért is érkeznek az ezen alapuló hűtőegységek bordával és ventillátorral. Ez utóbbi a legfontosabb; ha leáll (elromlik), akkor annak veszélye, hogy az eltávolítatlan hő következtében a processzor végül mégiscsak megsül - dacára a Peltier áldásos igyekezetének -, megsokszorozodik ahhoz képest, mintha csak egy szimpla hűtőegységgel állnánk szemben. Ezért győződjünk meg róla, hogy nincs semmilyen vezeték vagy egyéb akadályozó tényező, ami meggátolhatná a ventillátor működését.

Elektromos problémák: A Peltier sok áramot használ fel, talán többet is, mint amennyit képes biztosítani a tápegység. Ez különösképp rendszerindításkor okozhat gondokat; amikor például a merevlemezek felpörögnek, több áramot igényelnek, s ha a Peltier is épp ekkor akar elindulni, ez jelenthet némi problémát. A jobb hűtőegységek ezt úgy hidalják át, hogy csak akkor lépnek működésbe, amikor a processzor egy bizonyos szinten túlmelegszik. A másik dolog, amire figyeljünk, hogy az olcsóbb modelleknél néha az áramvezeték túl kicsi és így képtelen kiszolgálni a Peltier szükségleteit. Még ennél is jobban ügyeljünk arra, hogy a hűtőegység közvetlenül csatlakozzon a tápegységhez, nehogy egy sorba kapcsoljuk mondjuk a merevlemezeket kiszolgáló áramvezetékekkel!

Figyeljünk a Peltier hűtő méretére! Ha nagyobb, mint a processzor (sok CPU van, amelynek a közepén egy kisebb fémlap van, lásd például Intel Pentium MMX 200), akkor a "kilógó" része könnyen okozhat vízkicsapódást; ha viszont kisebb (például a K6 esetében, amelynek a tetején egy nagy fémlemez van), akkor a hűtés talán nem fog megfelelően működni.

[oldal:Veszélyek II.: A vízkicsapódás]

A vízkicsapódás:

leginkább akkor fenyeget, ha a számítógép párás környezetben van. Amikor a processzor nagyon lehűl (a gép bekapcsolását követő másodpercekben vagy percekben), akkor lehet, hogy a hőmérséklete a szobahőmérséklet alá esik, és ez vízkicsapódást okoz a processzoron, a foglalatán és a foglalat alatt. A jó Peltier-hűtők úgy oldják meg ezt a gondot, hogy csak akkor indulnak be, amikor a CPU elér egy bizonyos hőmérsékletszintet. A kicsapódás egy olyan probléma, amit nem szabad semmibe venni, de túlértékelni sem kell a fontosságát. Meglehetősen ritkán fordul elő, hogy rövidzárlatot okoz, különösen azért, mert a kicsapódott víz csak elenyésző mértékben vezeti az áramot (szinte nem is tartalmaz ionokat).

Mitől is függ a vízkondenzáció veszélye?

Három különböző tényező határozza meg: a környezeti hőmérséklet, a levegő páratartalma és a hűtőtt objektum hőmérséklete. Minél melegebb és párásabb az "időjárás" a számítógépházon belül, annál gyakrabban fordulhatnak elő vízkicsapódási problémák. Következzék egy táblázat arról, hogy milyen processzorhőmérsékletet remélhetünk különböző körülmények közt, anélkül, hogy a kondenzáció fenyegetne.

Minden értéke °C-ban van megadva.

Példa a táblázat használatára:
Környezeti hőmérséklet=20°C, levegő páratartalma=65%.
Eredmény: vízkicsapódás csak akkor fordulhat elő, ha a hűtött objektum hőmérséklete 13.2°C alá esik.

[oldal:Végszó 1]

A Peltier kétségkívül remek lehetőség arra, hogy processzorunkból a lehető legtöbbet hozzuk ki, és ha szerencsések vagyunk, találunk olyan komplett hűtőegységet - akár boltban, akár az Interneten -, mely mentesít mindenféle sajátkezű munkától, és a kézhez kapott megoldással nincs más dolgunk, mint a helyére tenni. Sajnos Magyarországon még mindig kevéssé elterjedtek, de itt-ott azért már megjelennek a Peltier hűtők, és reméljük, hamarosan mindenkinek módjában áll majd vásárolni egyet. Természetesen az ár valamelyest magasabb a hagyományos hűtőegységeknél, de leginkább csak a ventillátor fenyegethet meghibásodással (amelyre nagyon ügyleljünk is a fentebb leírtak miatt, ezért igyekezzünk fordulatszámszabályozós példányt választani, ami módot a leállás időbeni észlelésére), ám annak cseréje nem okozhat különösebb gondot.

Led

[oldal:Végszó 2]

Mielőtt bárki felháborodottan nekiállna nekem írni egy levelet, hogy mekkora lamer vagyok, hogy ilyeneket leírok (pl. hűtőborda Peltierre) mégegyszer felhívom a figyelmet, hogy ez egy 2 éves cikk, azóta sokminden megváltozott: A mai processzorokra sokkal erősebb Peltier-elemek kellenek, amiknél már kötelezo a vízhűtés, és sokkal nagyobb szakértelem kell egy Peltier-rendszer megépítéséhez. Az eredeti cikkbe szándékosan nem nyúltam bele számtalan ok miatt.

Kapcsolódó Cool-it cikkek:

• Az erő sötét oldala, azaz a Peltier veszélyei. Mielőtt elhatározod, hogy neked Peltier kell, előtte feltétlenül nézd meg!
• Batman: Celeron 366@633: Egy profi kivitelezésű Peltier-rendszer.
• Képek Corn készülő hűtéséről