Co to jest chłodnica Peltiera i czy jest lepsza dla twojego komputera?
Opublikowany: 2023-02-27
Możesz schłodzić procesor lub kartę graficzną wodą, powietrzem i ciekłym azotem, ale co z elektronami? Chłodnice Peltiera mogą wykorzystywać magię elektryczności i fizyki do chłodzenia komponentów, ale jest powód, dla którego nie wszyscy ich używamy.
Co to jest efekt Peltiera?
Efekt Peltiera (znany również jako efekt chłodzenia termoelektrycznego) występuje, gdy energia elektryczna jest używana do chłodzenia lub ogrzewania materiału. Został nazwany na cześć francuskiego fizyka Jeana Charlesa Athanase Peltiera, który odkrył go w 1834 roku. Efekt Peltiera to zjawisko, które występuje, gdy prąd elektryczny przepływa przez złącze między dwoma różnymi rodzajami materiałów, powodując pojawienie się różnicy temperatur na złączu. Ta różnica temperatur może być wykorzystana do chłodzenia lub ogrzewania złącza, w zależności od kierunku prądu. Efekt ten można wykorzystać w urządzeniach takich jak chłodnice termoelektryczne (TEC), które służą do chłodzenia urządzeń elektronicznych oraz w podkładkach grzewczych lub innych urządzeniach grzewczych.
Efekt Peltiera jest również określany jako „chłodzenie w stanie stałym”, ponieważ do uzyskania chłodzenia wykorzystuje się materiały w stanie stałym (takie jak półprzewodniki), zamiast tradycyjnych metod, takich jak sprężanie i odparowywanie czynników chłodniczych. Dzięki temu jest bardziej wydajną i przyjazną dla środowiska alternatywą dla tradycyjnych metod chłodzenia. Efekt Peltiera jest również wykorzystywany w odwrotnym kierunku, gdzie można go wykorzystać do generowania ciepła zamiast chłodzenia. Jest to często stosowane w poduszkach grzewczych, podgrzewaczach do rąk i innych podobnych urządzeniach.
Nawiasem mówiąc, odwrotność jest również prawdziwa. Jeśli poddasz obie strony skrzyżowania różnicy temperatur, zamiast tego wytworzysz energię elektryczną. Jest to znane jako efekt Seebecka.
Jak działają chłodnice Peltiera
Kiedy używasz chłodnicy Peltiera w komputerze, podłącza się ją do procesora i wykorzystuje energię elektryczną do chłodzenia procesora. Po jednej stronie chłodnicy ciepło jest pochłaniane z procesora, a po drugiej jest uwalniane. Wentylator służy również do rozpraszania ciepła uwalnianego z gorącej strony chłodnicy.
Mówiąc prościej, chłodnice Peltiera wykorzystują energię elektryczną do przenoszenia ciepła z gorącej strony na zimną, a wentylator pomaga schłodzić gorącą stronę, która z kolei chłodzi procesor. Tak więc część „peltiera” chłodnicy jest w rzeczywistości pompą ciepła, a nie samym systemem chłodzenia. Nadal potrzebujesz tradycyjnego chłodzenia powietrzem lub wodą, aby pozbyć się ciepła.
Czy chłodnice Peltiera są lepsze? Plusy i minusy
Chłodnice Peltiera mogą zapewnić bardzo wysoką wydajność chłodzenia, zwłaszcza w porównaniu z tradycyjnymi chłodnicami powietrza. Potrafią skutecznie obniżyć temperaturę procesora, nawet przy dużym obciążeniu. Obejmuje to chłodzenie procesorów poniżej temperatury otoczenia.
Chłodnice Peltiera są również ogólnie mniejsze w porównaniu z chłodnicami powietrznymi, co czyni je idealnymi do użytku w małych komputerach PC lub w ciasnych przestrzeniach. Można ich używać do odprowadzania ciepła z tych ciasnych przestrzeni do miejsc, w których można je łatwo rozproszyć.
Z drugiej strony, chłodnice Peltiera zużywają dużo energii, co może skutkować wyższymi rachunkami za prąd i obciążać zasilacz komputera. Są one również generalnie droższe niż tradycyjne chłodnice powietrzne i często nie zapewniają lepszego chłodzenia w wartościach bezwzględnych w porównaniu z chłodzeniem powietrznym lub wodnym.
Ponieważ mogą chłodzić procesory do temperatur poniżej temperatury otoczenia, chłodnice Peltiera mogą powodować kondensację, która może uszkodzić wewnętrzne części komputera, powodując zwarcia elektryczne i korozję.
Prawdziwe chłodzenie procesora Peltierem
Znalezienie chłodnic procesora wykorzystujących efekt Peltiera, często oznaczanych jako chłodnice „TEC”, okazuje się nieco trudne. Było ich kilka pod koniec 2000 roku i na początku 2010 roku, ale od tego czasu było ich raczej mało.
Nadal istnieją produkty, które można kupić pod marką Intel Cryo, wdrażane przez zewnętrznych partnerów, takich jak Cooler Master, którzy sprytnie połączyli technologię chłodzenia Peltiera z chłodzeniem wodnym AIO (All-In-One).
Cooler Master MasterLiquid ML360 SUB-Zero
Łącząc moc chłodzenia wodnego z chłodzeniem półprzewodnikowym, ML360 obiecuje dosłownie chłód podczas przetaktowywania lub po prostu maksymalizacji taktowania procesora.
Łatwiej jest znaleźć chłodnice TEC, które nie są specjalnie przeznaczone do chłodzenia procesorów komputerów PC, ale są raczej przeznaczone do ogólnego chłodzenia chipów półprzewodnikowych. Są one zwykle przeznaczone do projektów DIY lub specjalnych niestandardowych systemów komputerowych, które muszą działać w warunkach, w których chłodnice TEC mają sens.
Dlaczego chłodnice Peltiera do komputerów PC nie są powszechne?
Można by pomyśleć, że zdolność chłodnic Peltiera do (potencjalnego) osiągnięcia chłodzenia poniżej temperatury otoczenia przyciągnęłaby do nich wielu entuzjastów overclockingu, ale jak dotąd nie okazały się one popularne. Wady technologii, o których już wspomnieliśmy powyżej, z pewnością w pewnym stopniu wyjaśniają, dlaczego nie wystartowały, ale jest w tym coś więcej.
Po pierwsze, osiągnięcie temperatur poniżej temperatury otoczenia nie jest tak naprawdę celem, który ktokolwiek chce osiągnąć. Procesor pracujący w maksymalnej bezpiecznej temperaturze będzie działał równie dobrze tuż poniżej tego limitu, jak tuż powyżej jego dolnego limitu. Tak długo, jak procesor nie dławi się i osiąga najwyższy poziom wydajności bez przekraczania bezpiecznego limitu temperatury, możesz zacząć.
Nowoczesne, wysokowydajne procesory mogą wydzielać setki watów energii cieplnej, a chłodnice Peltiera wymagają do działania energii elektrycznej. Istnieje poważny problem ze zmniejszającymi się zyskami, gdy trzeba użyć efektu Peltiera do schłodzenia tak wysokich temperatur, a inne metody chłodzenia wymagające znacznie mniejszej mocy mogą zbliżyć się na tyle, że chłodnice Peltiera staną się niszą w niszy.
Nie jest więc zaskakujące, że te chłodnice nie są głównym nurtem. W tej chwili nie są one tak naprawdę potrzebne, ale przyszłe zmiany w projektowaniu komputerów lub trwające przejście na urządzenia mobilne, takie jak laptopy do gier (teraz z chłodzeniem wodnym!) Mogą to zmienić.
POWIĄZANE: Co to jest chłodzenie komory parowej i czy Twój komputer tego potrzebuje?