Princip činnosti Peltierova prvku. Peltierovy prvky. Práce a aplikace. Obrácený efekt

Trochu teorie.

jediný prvek termoelektrický modul(TEM) je termočlánek sestávající ze dvou odlišných prvků s vodivostí typu p a n. Prvky jsou vzájemně propojeny pomocí spojovací desky z mědi. Jako prvky prvků se tradičně používají polovodiče na bázi vizmutu, teluru, antimonu a selenu.

Termoelektrický modul (Peltierův článek) je sada termočlánků elektricky zapojených, obvykle sériově. Ve standardním termoelektrickém modulu jsou termočlánky umístěny mezi dvě ploché keramické desky na bázi oxidu nebo nitridu hliníku. Počet termočlánků se může lišit v širokém rozmezí – od jednotek až po stovky párů, což umožňuje vytvářet TEM téměř libovolného chladicího výkonu – od desetin až po stovky wattů.

Při průchodu termoelektrickým modulem konstantní elektrický proud mezi jeho stranami je teplotní rozdíl -jedna strana(studená) se ochladí a druhá (horká) se ohřeje. Pokud je zajištěn účinný odvod tepla z horké strany TEM např. pomocí radiátoru, pak na studené straně lze získat teplotu, která bude o desítky stupňů nižší než okolní teplota. Stupeň chlazení bude úměrný velikosti proudu. Při obrácení polarity proudu se obrátí horká a studená strana.

Praxe.

Pelte prvky jsou široce používány v chladicích systémech. Málokdo ale ví o jejich další vlastnosti – vyrábět energii. Tato laboratorní práce je věnována studiu jejich schopností.

Prvek 50*50 mm instalovaný mezi dvě hliníkové tyče. Jejich povrchy jsou předběžně lapovány a mazány pastou KPT. V jedné z tyčí jsou vyvrtány průchozí otvory, kterými prochází měděná trubka pro vodní chlazení. Co se stalo:

Na jednu stranu připojíme vodu k chladiči Peltierův prvek a druhý položte na hořák. Na výstup prvku připojíme 10W 6voltovou žárovku. Výsledek - náš generátor funguje!

Zkušenosti dokazují, že Peltierův článek generuje elektřinu dobře. Žárovka hoří dostatečně jasně, napětí je asi 4,5 voltu.

Zahřátí na 160 stupňů nebylo optimální, na 120 stupňů byl výsledek jen o 10 % horší.

Teplota chladicí kapaliny na výstupu je deset stupňů, na vstupu o stupeň méně. Soudě podle těchto výsledků není voda pro chlazení tak nutná...

S pomocí Peltierovy prvky elektřinu můžete získat na expedici, na výletě v kempu, na lovecké chatě, jedním slovem, kdekoli, kde je to potřeba. Samozřejmě za přítomnosti palivového dřeva nebo jasného slunce a samozřejmě vynalézavosti.

Použití termoelektrického modulu.

Takový termoelektrický generátor si dobře pamatují ti, kteří si pamatují sovětské státní farmy a kolektivní farmy. Říkají, že za války Němci nechápali, jak mohli partyzáni dlouho vysílat z obleženého lesa.

Ano, jak se říká – kdyby naši vědci dostávali peníze, vynalezli by iphone už v roce 85! :-)

Termoelektrická lednice

Termoelektrická chladnička (možnost 2)

Termoelektrická chladnička (možnost 3)

Autochladnička na nápoje v plechovkách

Chladič pitné vody

Termoelektrická klimatizace do kabiny KAMAZ

Do takové "naběračky" se nalije voda, zapálí se a prosím dobij si mobil. Celé tajemství je na dně, Peltier je tam „pohřben“.

Pojďme se na tento design podívat blíže.

V současné době roste zájem o použití modulů termoelektrických generátorů v domácích spotřebičích. Především se jedná o možnost zásobování nízkoenergetických spotřebitelů elektřiny - rádia, mobilní a satelitní telefony, přenosné počítače, automatizační zařízení atd. z dostupných zdrojů tepla. Termoelektrický generátor, který nemá rotující, třecí ani jiné opotřebitelné části, umožňuje přímo přijímat elektřinu z jakéhokoli zdroje tepla: výfukové plyny ze spalovacích motorů, teplá voda z geotermálních zdrojů, „odpadní“ teplo z tepelných elektráren, atd. Na základě zkušeností získaných při vytváření průmyslových termoelektrických generátorů (TEG) různých výkonů - od několika wattů až po několik kilowattů, zahájil IPF KRYOTHERM sériovou výrobu domácích TEG o jmenovitém výkonu 8 W. Konstrukčně je generátor vyroben ve formě hliníkové pánve o vnitřním objemu cca 1 litr, v jejímž spodní části jsou instalovány moduly generátoru od IPF Kryotherm.

Teplotní rozdíl nutný pro provoz generátoru se dosahuje při ohřívání pánve např. plamenem ohně. Voda ohřátá uvnitř naběračky může být použita k vaření nebo k jiným účelům. Tento generátor je primárně určen pro použití ve vzdálených, těžko dostupných místech pro dobíjení baterií pro osobní komunikaci a navigaci, osvětlení atd. Je nepostradatelný pro lovce, turisty, námořníky, pracovníky záchranných a speciálních služeb, kteří jsou nuceni se dlouhodobě zdržovat od centrálních zdrojů energie.

Výhodou generátoru je jeho nízká hmotnost a objem, vysoký měrný generovaný výkon, funkčnost a vysoká spolehlivost. Konstrukce generátoru vylučuje možnost jeho přehřátí při správném použití. Tak jako doplňková možnost generátor je nabízen s krokovým regulátorem napětí s rozsahy 3V - 6V - 9V -12V a adaptéry pro nabíječky.

DOMÁCÍ TERMOELEKTRICKÝ GENERÁTOR 1TG-8

Datový list

Hmotnost bez kapaliny, kg, ne více než 0,55

Celkové rozměry, mm

bez rukojeti 250x130x110? 123, h=100

Mnozí slyšeli o „magických“ Peltierových prvcích – když jimi prochází proud, jedna strana se ochlazuje a druhá zahřívá. Toto funguje také v opačná strana Pokud jednu stranu ohříváte a druhou chladíte, vzniká elektřina. Peltierův jev je znám již od roku 1834, ale dodnes nás inovativní produkty založené na něm nepřestávají těšit (stačí si pamatovat, že při výrobě elektřiny, jako jsou solární panely, existuje bod maximálního výkonu, a pokud pracujete daleko od něj – vytváření efektivity je značně sníženo).

V NedávnoČíňané zbystřili a zaplavili internet svými relativně levnými moduly, takže experimentování s nimi už nezabere příliš peněz. Čínský slib maximální rozdíl teplota mezi teplou a studenou stranou 60-67 stupňů. Hmmm... Co když vezmeme 5 prvků, zapojíme je do série, pak bychom měli dostat 20C-67*5 = -315 stupňů! Ale něco mi říká, že to není tak jednoduché...

Stručná teorie

Je třeba mít na paměti, že Peltierův článek není rezistor, jeho odpor je nelineární, takže pokud použijeme 12V - nemusíme dostat 6 ampérů (u 6ampérového prvku) - proud se může měnit v závislosti na teplotě (ale ne příliš). Také při 5V (tedy méně než nominální) nebude proud 2,5A, ale méně.

Kromě toho je množství přenášeného tepla vysoce závislé na teplotním rozdílu mezi povrchy. S rozdílem 60-67C má přenos tepla tendenci k 0 a s nulovým rozdílem - 51 wattů pro prvek 12 * 6 = 72 wattů. To již samozřejmě neusnadňuje zapojování prvků do série - je nutné, aby každý další byl rozměrově menší než předchozí, jinak se nejchladnější prvek bude snažit vydat více tepla (72W) než prvek dalšího stupně může sám procházet při požadovaném teplotním rozdílu (1 -51W).

Peltierovy prvky jsou montovány nízkotavnou pájkou s bodem tavení 138C - pokud by tedy prvek náhodou zůstal bez chlazení a přehříval se, bude stačit připájet jeden z 127*2 kontaktů a prvek vyhodit na skládku. No, prvky jsou velmi křehké - jak keramika, tak samotné chladicí prvky - omylem jsem roztrhl 2 prvky "s sebou" kvůli tepelné pastě, která těsně zaschla:

Snažím se

Myšlenka je vyndat vše na mrazivý vzduch, ale je tu problém - chladič heatpipe se dobře ochladí pouze tehdy, když teplota „horké“ a „studené“ strany chladiče leží na opačných stranách plynné kapaliny. fázový přechod výplně trubek. V našem případě to znamená, že chladič v podstatě není schopen uchladit nic pod +20C (protože dole fungují jen tenké stěny heatpipe). Budeme se muset vrátit k základům – k celoměděnému chladicímu systému. A aby se omezený výkon chladiče neprojevil na měření, přidejme kilogramovou měděnou desku - akumulátor tepla.

Výsledek je šokující – stejných -19 s jedním i dvěma stupni. Okolní teplota - -10. Tito. s nulovou zátěží jsme sotva vymáčkli bídných 9 stupňů rozdílu.

Spuštění těžkého dělostřelectva

Závěry a video pro dezert

Se zbývajícím suchým ledem můžete udělat následující:

PS. A pokud smícháte suchý led s isopropylalkoholem – dostanete kapalný dusík pro "chudé" - stejně zábavné je zmrazovat a lámat květiny a tak dále. To jen díky tomu, že se alkohol při kontaktu s kůží nevyvaří – mnohem snáze si přivodíte omrzliny.

Chladicí zařízení se v našich životech tak pevně usadilo, že je dokonce těžké si představit, jak se bez nich dalo obejít. Ale klasické designy chladiv nejsou vhodné pro mobilní použití, například jako turistická chladicí taška.

K tomuto účelu se používají instalace, ve kterých je princip činnosti založen na Peltierově jevu. Pojďme si o tomto fenoménu krátce povědět.

co to je?

Tento termín označuje termoelektrický jev objevený v roce 1834 francouzským přírodovědcem Jean-Charlesem Pelletierem. Podstatou efektu je uvolňování nebo absorpce tepla v zóně, kde dochází ke kontaktu rozdílných vodičů, kterými prochází elektrický proud.

V souladu s klasickou teorií existuje následující vysvětlení jevu: elektrický proud přenáší elektrony mezi kovy, které mohou zrychlit nebo zpomalit jejich pohyb v závislosti na rozdílu kontaktních potenciálů ve vodičích z různých materiálů. V souladu s tím se s nárůstem kinetické energie přeměňuje na teplo.

Na druhém vodiči je pozorován opačný proces vyžadující doplnění energie v souladu se základním fyzikálním zákonem. To je způsobeno tepelným kolísáním, které způsobuje ochlazování kovu, ze kterého je vyroben druhý vodič.

Moderní technologie umožňují vyrábět polovodičové prvky-moduly s maximálním termoelektrickým účinkem. Má smysl krátce mluvit o jejich designu.

Zařízení a princip činnosti

Moderní moduly jsou strukturou sestávající ze dvou izolačních desek (obvykle keramických), mezi nimiž jsou termočlánky zapojené do série. Zjednodušené schéma takového prvku lze nalézt na obrázku níže.

Označení:

• A - kontakty pro připojení ke zdroji energie;
• B je horký povrch prvku;
• C - studená strana;
• D - měděné vodiče;
• E je polovodič na bázi p-přechodu;
• F je polovodič typu n.

Konstrukce je provedena tak, že každá strana modulu se dotýká buď p-n nebo n-p přechody(v závislosti na polaritě). Kontakty p-n se ohřívají, n-p ochlazují (viz obr. 3). V souladu s tím vzniká na stranách prvku teplotní rozdíl (DT). Pro pozorovatele bude tento efekt vypadat jako přenos tepelné energie mezi stranami modulu. Je pozoruhodné, že změna polarity napájení vede ke změně horkých a studených povrchů.

Specifikace

Vlastnosti termoelektrických modulů jsou popsány následujícími parametry:

• chladicí výkon (Q max), tato charakteristika je určena na základě maximálního povoleného proudu a teplotního rozdílu mezi stranami modulu, měřeno ve Wattech;
• maximální teplotní rozdíl mezi stranami prvku (DT max), parametr je uveden pro ideální podmínky, jednotkou měření jsou stupně;
• přípustná proudová síla potřebná k zajištění maximálního teplotního rozdílu - I max;
• maximální napětí U max potřebné k tomu, aby proud I max dosáhl špičkového rozdílu DT max ;
• vnitřní odpor modulu - Resistance, se udává v Ohmech;
• koeficient účinnosti - COP (zkratka z angličtiny - koeficient výkonu), ve skutečnosti se jedná o účinnost zařízení, ukazující poměr chlazení ke spotřebě energie. U levných prvků se tento parametr pohybuje v rozmezí 0,3-0,35, u dražších modelů se blíží 0,5.

Označení

Zvažte, jak se dešifruje typické značení modulů pomocí příkladu na obrázku 4.

Značení je rozděleno do tří smysluplných skupin:

1. Označení prvku. První dvě písmena jsou vždy nezměněna (TE), což znamená, že se jedná o termočlánek. Další označuje velikost, mohou být písmena "C" (standardní) a "S" (malá). Poslední číslice udává, kolik vrstev (kaskád) je v prvku.
2. Počet termočlánků v modulu zobrazený na fotografii je 127.
3. Hodnota jmenovitého proudu v ampérech, máme - 6 A.

Stejným způsobem se čtou i označení ostatních modelů řady TEC1, např.: 12703, 12705, 12710 atd.

aplikace

Přes poměrně nízkou účinnost jsou termoelektrické prvky široce používány v měření, výpočtech a domácí přístroje. Moduly jsou důležitým provozním prvkem následujících zařízení:

• Mobilní chladicí jednotky;
• malé generátory na výrobu elektřiny;
• chladicí systémy v osobních počítačích;
• Chladiče pro chlazení a ohřev vody;
• odvlhčovače atd.

Uveďme podrobné příklady použití termoelektrických modulů.

Chladnička na Peltierových prvcích

Termoelektrický chladicí jednotky výrazně horší výkon než kompresorové a absorpční protějšky. Mají však významné výhody, díky čemuž je jejich použití za určitých podmínek účelné. Mezi tyto výhody patří:

• jednoduchost designu;
• odolnost proti vibracím;
• nedostatek pohyblivých prvků (s výjimkou ventilátoru, který fouká chladič);
• nízká hladina hluku;
• malé rozměry;
• schopnost pracovat v jakékoli pozici;
• dlouhá životnost;
• malá spotřeba energie.

Tyto vlastnosti jsou ideální pro mobilní instalace.

Peltierův článek jako generátor elektřiny

Termoelektrické moduly mohou fungovat jako generátory elektřiny, pokud je jedna z jejich stran vystavena nucenému ohřevu. Jak větší rozdíl teploty mezi stranami, tím vyšší je proud generovaný zdrojem. Bohužel maximální teplota pro termogenerátor je omezená, nemůže být vyšší než bod tání pájky použité v modulu. Porušení této podmínky povede k poruše prvku.

Pro sériovou výrobu termogenerátorů se používají speciální moduly se žáruvzdornou pájkou, které lze zahřát na teplotu 300°C. V běžných prvcích, například TEC1 12715, je limit 150 stupňů.

Protože účinnost takových zařízení je nízká, používají se pouze v případech, kdy není možné použít efektivnější zdroj elektrické energie. Přesto jsou mezi turisty, geology a obyvateli odlehlých oblastí žádané tepelné generátory o výkonu 5-10 W. Velká a výkonná stacionární zařízení pracující na vysokoteplotní palivo se používají k napájení plynových distribučních jednotek, zařízení meteorologických stanic atd.

Pro chlazení CPU

Relativně nedávno se tyto moduly začaly používat v systémech Chlazení CPU osobní počítače. Vzhledem k nízké účinnosti termoprvků jsou výhody takových konstrukcí spíše pochybné. Například pro chlazení zdroje tepla o výkonu 100-170W (odpovídá většině moderních modelů CPU) musíte utratit 400-680W, což vyžaduje instalaci mocný blok výživa.

Druhý podvodní skála- nezatížený procesor bude generovat méně tepelné energie a modul jej může ochladit pod rosný bod. V důsledku toho se začne tvořit kondenzace, která zaručeně vyřadí elektroniku.

Ti, kteří se rozhodnou vytvořit takový systém sami, budou muset provést řadu výpočtů, aby vybrali výkon modulu pro konkrétní model procesoru.

Na základě výše uvedeného není výhodné používat tyto moduly jako systém chlazení CPU, navíc mohou způsobit selhání počítačového vybavení.

Zcela odlišná je situace u hybridních zařízení, kde se využívají tepelné moduly ve spojení s vodním nebo vzduchovým chlazením.

Hybridní chladicí systémy se ukázaly jako účinné, ale vysoká cena omezuje okruh jejich obdivovatelů.

Klimatizace na Peltierových prvcích

Teoreticky bude takové zařízení konstrukčně mnohem jednodušší než klasické systémy klimatizace, ale vše závisí na slabý výkon. Jedna věc je chladit malý objem lednice, druhá věc je místnost nebo interiér auta. Klimatizační jednotky založené na termoelektrických modulech spotřebují více elektřiny (3-4krát) než zařízení pracující na chladivu.

Pokud jde o použití jako automobilový systém klimatizace, výkon standardního generátoru nebude k provozu takového zařízení stačit. Jeho výměna za produktivnější zařízení povede ke značné spotřebě paliva, což není nákladově efektivní.

Na tematických fórech se pravidelně objevují diskuse na toto téma a zvažují se různé domácí návrhy, ale plnohodnotný funkční prototyp ještě nevznikl (nepočítám-li klimatizaci pro křečka). Je docela možné, že se situace změní, až budou široce dostupné moduly s přijatelnější účinností.

Pro chladicí vodu

Termoelektrický článek se často používá jako chladič vodních chladičů. Konstrukce obsahuje: chladicí modul, regulátor ovládaný termostatem a ohřívač. Taková realizace je mnohem jednodušší a levnější než kompresorový okruh, navíc je spolehlivější a snadněji se ovládá. Existují však také určité nevýhody:

• voda se neochlazuje pod 10-12°C;
• chlazení trvá déle než kompresorový protějšek, proto není takový chladič vhodný do kanceláře velké množství dělníci;
• zařízení je citlivé na vnější teplotu, v teplé místnosti se voda neochladí na minimální teplotu;
• instalace v prašných místnostech se nedoporučuje, protože se může ucpat ventilátor a chladicí modul selže.

Vysoušeč vzduchu na Peltierových prvcích

Na rozdíl od klimatizace je implementace odvlhčovače na termoelektrické prvky docela možné. Design je poměrně jednoduchý a levný. Chladicí modul snižuje teplotu chladiče pod rosný bod, čímž se na něm usazuje vlhkost obsažená ve vzduchu procházejícím zařízením. Usazená voda je vypouštěna do speciální akumulační nádrže.

I přes nízkou účinnost, tento případúčinnost zařízení je vcelku uspokojivá.

Jak se připojit?

S připojením modulu nebudou žádné problémy; konstantní tlak, jeho hodnota je uvedena v datovém listu prvku. Červený vodič musí být připojen ke kladnému pólu, černý vodič k zápornému pólu. Pozornost! Obrácení polarity prohodí chlazené a vyhřívané povrchy.

Jak zkontrolovat výkon Peltierova prvku?

Nejjednodušší a spolehlivým způsobem- hmatový. Musíte připojit modul k příslušnému zdroji napětí a dotknout se ho. různé strany. Pro funkční prvek bude jeden z nich teplejší, druhý chladnější.

Pokud není po ruce vhodný zdroj, budete potřebovat multimetr a zapalovač. Proces ověření je poměrně jednoduchý:

1. připojte sondy ke svorkám modulu;
2. přineste zapálený zapalovač na jednu ze stran;
3. sledujte hodnoty přístroje.

V pracovním modulu se při zahřívání jedné ze stran generuje elektrický proud, který se zobrazí na přístrojové desce.

Jak vyrobit Peltierův prvek vlastníma rukama?

Dělat domácí modul doma je téměř nemožné, zejména proto, že to nedává smysl, vzhledem k jejich relativně nízké ceně (asi 4–10 USD). Můžete si ale sestavit zařízení, které se vám bude hodit na túru, například termoelektrický generátor.

Pro stabilizaci napětí je potřeba na IC čip L6920 sestavit jednoduchý převodník.

Na vstup takového převodníku je přivedeno napětí v rozsahu 0,8-5,5 V, na výstupu bude vyrábět stabilních 5 V, což je docela dost na dobití většiny mobilních zařízení. Pokud je použit konvenční Peltierův článek, musí být rozsah provozních teplot vyhřívané strany omezen na 150 °C. Aby se neobtěžovalo sledování, je lepší jako zdroj tepla použít hrnec s vroucí vodou. V tomto případě je zaručeno, že se prvek nezahřeje nad 100 °C.

Peltierův článek je termočlánek, jinými slovy, zařízení, které mění teplotu a funguje podle stejnojmenného Peltierova principu, tedy demonstruje teplotní rozdíl, ke kterému dochází od okamžiku připojení elektřiny. V anglicky psaných zdrojích se objevuje jako termoelektrický chladič. Převrácená hodnota tohoto efektu se nazývá Seebeckův efekt.

Princip činnosti zařízení

Peltierův článek funguje díky interakci jednoho vodivého materiálu s druhým, který se liší energetickou hladinou elektronů ve vodivé oblasti. Průchod takovým komunikačním kanálem poskytuje elektronu velkou energetickou rezervu, která mu pak umožňuje přesunout se do vodivé oblasti s vyšší energetickou hladinou. Absorpce této energie vede ke snížení teploty v místě přechodu vodičů. Při zpětném toku proudu se kontakt zahřívá, což je vyjádřeno ve formě standardního tepelného efektu.

Za předpokladu, že je na jedné straně připojen chladič, zajišťuje v době provozu radiátorového systému druhá strana silné chlazení (až desítky stupňů pod úrovní okolní teploty). Mezi velikostí proudu a stupněm ochlazování existuje přímá úměra. Při obrácené polaritě se také přehodí pozice topné a chladicí strany.

Když Peltierův prvek interaguje s částmi vyrobenými z kovu, jeho účinek se mnohonásobně sníží a teplotní kontrast se pod vlivem různých jevů spojených s tepelnou vodivostí obvodu stává málo patrným. Z tohoto důvodu praktické využití zahrnuje použití dvou polovodičů najednou.

Termočlánky lze kombinovat v libovolném množství v rámci stovky, což umožňuje vytvořit Peltierův článek libovolného chladicího výkonu.

termoelektrický modul

Zvláště zřetelně lze Peltierův jev pozorovat při použití p- a n-polovodičů. V souladu se směrem elektrického proudu dochází při průchodu p-n-spojeními k absorpci nebo uvolnění energie.

Právě tato konstrukce se používá v TEM (termoelektrický modul). Jediným prvkem termoelektrického modulu je struktura, která je kombinací p- a n-vodičů. Pokud je několik podobných prvků zapojeno do série, dojde k absorpci tepla na n-p-kontaktu a k uvolnění na p-n-kontaktu. V důsledku toho nastává situace s již dříve popsaným rozdílem teplot. Podle obecně uznávaného principu je strana, ke které jsou připojeny vodiče, horká a ve schématu je vždy umístěna dole.

Obr.1: Peltierův termoelektrický modul

V TEM jsou termočlánky upevněny mezi párem desek vyrobených z keramických materiálů. Každá z větví je připájena k měděným vodivým podložkám (pneumatikám), které jsou zase upevněny k tepelně vodivému materiálu, jako je oxid hlinitý.

Úroveň provozního napětí modulu by měla být určena na základě počtu součástí. Nejběžnější možností je 127-párová modulární konstrukce s nejvyšší úrovní napětí 16 voltů. Pro jejich práci ale většinou stačí 75 % této hodnoty. Tento údaj je navíc nejvhodnější, protože také splňuje požadavky na pracovní podmínky a je poměrně ekonomický. S nárůstem napětí se výkon téměř nezvýší, ale spotřeba energie se výrazně zvýší.

Aplikace v praxi

K dnešnímu dni je použití prvku Pelte zvláště důležité v zařízeních následujících typů:

• Chladničky;
• Klimatizace;
• Automobilové chladiče;
• Chladiče vody;
• Grafické karty pro osobní počítače.

Obecně lze říci, že Peltierův článek se stal nedílnou součástí nejrůznějších chladicích a klimatizačních systémů. Použití tohoto zařízení je vynikajícím přístupem k řešení problému přehřívání zařízení. V současné době lze Peltierův článek použít i pro chlazení akustického a zvukového systému, protože jeho provoz je zcela tichý a pro tyto účely ideální.

Existuje několik vlastností Peltierova prvku, které jsou velmi žádané:

• Poskytují poměrně silný přenos tepla;
• Mají velmi skromnou velikost, což umožňuje jejich použití v téměř jakémkoli zařízení;
• Schopnost udržovat stejný teplotní režim po dlouhou dobu (díky radiátorům);
• Liší se slušnou životností, protože jsou sestaveny z řady integrálních nepohyblivých součástí.

Nejjednodušší součást prvku vypadá jako pár měděných vodičů, ke kterým jsou připojeny kontakty, spojovací vodiče opatřené izolačním prvkem (k jeho výrobě se používá nerezová ocel nebo keramika).

Jak si sami vyrobit Peltierův prvek

Jednoduchost designu tohoto zařízení vede k tomu, že si jej můžete vyrobit sami. Navíc rozsah jeho praktického použití je prakticky neomezený: chladničky, klimatizace a další zařízení.

Nejprve byste si měli připravit pár kovových desek a budete také potřebovat kabeláž s kontakty. Nejprve se zásobte vodiči, které budou instalovány v blízkosti základny zařízení. Pro tyto účely se nejlépe hodí PP vodiče.

Dále nezapomeňte, že na výstupu musí být instalovány polovodiče, které budou dodávat teplo do horní desky. K montáži prvku je zapotřebí páječka. V závěrečné fázi budete muset připojit několik vodičů. Jeden je umístěn v blízkosti základny a bezpečně upevněn vedle vnějšího vodiče. Je důležité, aby nedošlo ke kontaktu s deskou.

Místo uchycení druhého vodiče se nachází v blízkosti horní části a je upevněno stejným způsobem - na krajním vodiči.

Chcete-li zkontrolovat funkčnost prvku, budete muset použít tester. Zařízení se připojí k vodičům a změří se napětí. Indikátor odchylky standardního napětí dosahuje přibližně 23 voltů.

Výkon prvku Pelte je přímo závislý na jeho rozměrech, s tím je třeba počítat při vlastní montáži nebo instalaci. Instalace nedostatečně výkonného prvku nezabrání poruše zařízení, ale pouze ji zdrží. Nadměrný výkon zároveň způsobuje pokles teplotní úrovně na kritickou úroveň, kdy vlhkost ve vzduchu může začít kondenzovat a usazovat se na površích zařízení, což je nebezpečné zejména pro elektronická zařízení.

Druhá strana modulu je navíc zdrojem poměrně velkého množství tepla, takže k zajištění jeho bezpečného provozu je potřeba poměrně velký ventilátor.

Jak vyrobit generátor založený na Peltierově prvku?

Generátory založené na Peltierově prvku zajímají zejména lidi, kteří kvůli dosti dlouhému odříznutí od civilizace potřebují jednoduchý a dostupný zdroj energie. Jsou také široce používány pro kritické přehřátí částí osobních počítačů.

Obr.2: Generátor založený na Peltierově článku.

Peltierových prvků je dost zajímavý princip akce, ale navíc mají jednu kuriózní vlastnost: pokud je na ně aplikován teplotní rozdíl, pak vyrábějí elektřinu. Jedna z variant generátoru založeného na tomto zařízení předpokládá následující konstrukci:

Pára prochází dvěma trubicemi (jedna pro vstup, druhá pro výstup), která je směrována do dutiny výměníku tepla, vyrobeného z desky (materiál: hliník) o tloušťce 1 cm.

Každý otvor výměníku tepla má spojení s jedním kanálem. Rozměry výměníku přesně kopírují rozměry Peltierových článků. Dva prvky jsou upevněny na dvou stranách výměníku pomocí čtyř šroubů (2 na každé straně). Výsledkem je, že díky otvorům a kanálům výměníku tepla kompletní systém komunikující oddělení, kterými prochází pára. Při pohybu vpřed vstupuje pára do komory jednou trubicí a vystupuje jinou trubicí a pohybuje se do další komory. Teplo přenášené párou je předáváno Peltierovým článkům, když je pára v přímém kontaktu s jejich povrchem a také s materiálem tepelného výměníku.

Aby se prvky těsně přitlačily k tělu výměníku tepla a aby se organizoval odvod tepelné energie na „studenou“ stranu, používají se hliníkové desky o tloušťce 0,5 cm. V poslední fázi je celá konstrukce utěsněna silikonovými tmely.

Poté se trubicemi propustí pára a konstrukce se ponoří do studené vody. Celý systém začne fungovat. Elektrický proud bude generován, dokud se rozdíl mezi teplotou "horké" a "studené" strany nesníží na minimum.

Existuje také elementárnější metoda.

Peltierův článek, připojený k nabíjecímu telefonnímu kabelu, je k hliníkovému radiátoru (který bude v kontaktu se „studenou“ stranou) upevněn pomocí tmelu. Na horní část zařízení se umístí jakýkoli horký předmět, například hrnek horkého čaje. Po několika sekundách lze telefon nabíjet. Nabíjení bude pokračovat, dokud čaj nevychladne.

Pište komentáře, doplnění článku, možná mi něco uniklo. Mrkněte na , budu rád, když na mě najdete něco dalšího užitečného.

Peltierovy polovodičové chladničky

Provoz moderního vysoce výkonného elektronické komponenty, které tvoří základ počítačů, provází značný odvod tepla, zejména při jejich provozu v režimech nuceného přetaktování. Efektivní práce Tyto součásti vyžadují odpovídající prostředky chlazení, které zajišťují nezbytné teplotní podmínky pro jejich provoz. Takovými prostředky pro udržení optimálních teplotních podmínek jsou zpravidla chladiče založené na tradičních chladičích a ventilátorech.

Spolehlivost a výkon těchto nástrojů se neustále zvyšuje díky zdokonalování jejich konstrukce, použití nejnovější technologie a použití různých senzorů a ovládacích prvků v jejich složení. To umožňuje integrovat takové nástroje do počítačových systémů, zajišťující diagnostiku a řízení jejich provozu s cílem dosáhnout co největší efektivity při zajištění optimálních teplotních podmínek pro provoz počítačových prvků, což zvyšuje spolehlivost a prodlužuje jejich bezproblémový provoz.

Parametry tradičních chladičů se neustále zlepšují, nicméně v poslední době se na počítačovém trhu objevily i takové specifické prostředky chlazení elektronických prvků, jako jsou polovodičové chladničky Peltier, a brzy se staly populárními (často se sice používá slovo chladič, ale správný výraz v případě Peltierovými prvky je přesně lednička).

Peltierovy ledničky obsahující speciální polovodičové termoelektrické moduly založené na Peltierově jevu objeveném již v roce 1834 jsou mimořádně slibná chladicí zařízení. Takové nástroje se již řadu let úspěšně používají v různých oblastech vědy a techniky.

V 60. a 70. letech se tuzemský průmysl opakovaně pokoušel vyrábět domácí chladničky malých rozměrů, jejichž provoz byl založen na Peltierově jevu. Nedokonalost stávajících technologií, nízká účinnost a vysoké ceny však nedovolily, aby taková zařízení v té době opustila výzkumné laboratoře a zkušební stolice.

Peltierův jev a termoelektrické moduly však nezůstaly jen pro vědce. V procesu zdokonalování technologií se výrazně omezilo mnoho negativních jevů. V důsledku tohoto úsilí byly vytvořeny vysoce účinné a spolehlivé polovodičové moduly.

Tyto moduly, jejichž provoz je založen na Peltierově jevu, se v posledních letech aktivně využívají k chlazení různých elektronických součástek počítačů. Zejména se začaly používat k chlazení moderny výkonné procesory, jehož provoz je doprovázen vysokou úrovní uvolňování tepla.

Díky svým jedinečným tepelným a provozním vlastnostem umožňují zařízení na bázi termoelektrických modulů - Peltierových modulů dosáhnout požadované úrovně chlazení počítačových prvků bez zvláštních technických potíží a finančních nákladů. Jako chladiče elektronických součástek jsou tyto prostředky pro udržení nutných teplotních podmínek pro jejich provoz mimořádně perspektivní. Jsou kompaktní, pohodlné, spolehlivé a mají velmi vysokou efektivitu práce.

Polovodičové chladničky jsou zvláště zajímavé jako prostředky pro poskytování intenzivního chlazení v počítačových systémech, jejichž prvky jsou instalovány a provozovány v tvrdých vynucených režimech. Použití takových režimů - přetaktování (přetaktování) často poskytuje významné zvýšení výkonu použitých elektronických součástek a v důsledku toho zpravidla celého počítačového systému. Nicméně práce počítačové komponenty v takových režimech se vyznačuje výrazným uvolňováním tepla a často je na hranici svých možností počítačové architektury, stejně jako stávající a používané mikroelektronické technologie. Takové počítačové komponenty, jejichž provoz je doprovázen vysokým odvodem tepla, jsou nejen vysoce výkonné procesory, ale také prvky moderních vysoce výkonných grafických adaptérů a v některých případech čipy paměťových modulů. Takto výkonné prvky vyžadují pro svůj správný chod intenzivní chlazení i v běžných režimech a ještě více v režimech přetaktování.

Peltierovy moduly

Peltierovy chladničky využívají klasickou, tzv. termoelektrickou chladničku, jejíž provoz je založen na Peltierově jevu. Tento efekt je pojmenován po francouzském hodináři Peltierovi (1785-1845), který svůj objev učinil před více než stoletím a půl – v roce 1834.

Sám Peltier zcela nepochopil podstatu jevu, který objevil. Skutečný význam tohoto jevu stanovil o několik let později v roce 1838 Lenz (1804-1865).

Do prohlubně na spojnici dvou tyčinek vizmutu a antimonu umístil Lenz kapku vody. Při průchodu elektrického proudu jedním směrem kapka vody zamrzne. Když proud procházel opačným směrem, výsledný led roztál. Bylo tedy zjištěno, že při průchodu kontaktem dvou vodičů elektrického proudu, v závislosti na směru druhého, se kromě Jouleova tepla uvolňuje nebo absorbuje další teplo, které se nazývá Peltierovo teplo. Tento jev se nazývá Peltierův jev (Peltierův jev). Jde tedy o opak Seebeckova jevu.

Pokud v uzavřený obvod, skládající se z několika kovů nebo polovodičů, jsou teploty v místech kontaktu kovů nebo polovodičů různé, pak se v obvodu objeví elektrický proud. Tento jev termoelektrického proudu objevil v roce 1821 německý fyzik Seebeck (1770-1831).

Na rozdíl od Joule-Lenzova tepla, které je úměrné druhé mocnině proudu (Q=R·I·I·t), je Peltierovo teplo úměrné první mocnině proudu a mění znaménko, když se mění směr proudu. . Peltierovo teplo, jak ukázaly experimentální studie, lze vyjádřit vzorcem:

Qp = P q

kde q je množství prošlé elektřiny (q=I t), P je tzv. Peltierův koeficient, jehož hodnota závisí na povaze kontaktujících materiálů a jejich teplotě.

Peltierovo teplo Qp je považováno za pozitivní, pokud se uvolní, a za negativní, pokud je absorbováno.

Rýže. 1. Schéma experimentu pro měření Peltierova tepla, Cu - měď, Bi - vizmut.

V prezentovaném schématu experimentu měření Peltierova tepla se při stejném odporu vodičů R (Cu + Bi) spuštěných do kalorimetrů uvolní v každém kalorimetru stejné Jouleovo teplo, a to Q = R I I I t. Peltierovo teplo bude na druhé straně v jednom kalorimetru kladné a v jiném záporné. V souladu s tímto schématem je možné měřit Peltierovo teplo a vypočítat hodnoty Peltierových koeficientů pro různé páry vodičů.

Je třeba poznamenat, že Peltierův koeficient je silně závislý na teplotě. Některé hodnoty Peltierova koeficientu pro různé páry kovů jsou uvedeny v tabulce.

Peltierův koeficient, který je důležitou technickou charakteristikou materiálů, se obvykle neměří, ale vypočítává se pomocí Thomsonova koeficientu:

P = T

kde P je Peltierův koeficient, a je Thomsonův koeficient, T je absolutní teplota.

Objev Peltierova jevu měl velký vliv na následný vývoj fyziky, později i různých oblastí techniky.

Podstata otevřeného efektu je tedy následující: když elektrický proud prochází kontaktem dvou vodičů vyrobených z různých materiálů, v závislosti na jeho směru, kromě Jouleova tepla se uvolňuje nebo absorbuje další teplo, které se nazývá Peltier. teplo. Míra projevu tohoto efektu do značné míry závisí na materiálech zvolených vodičů a použitých elektrických režimech.

Klasická teorie vysvětluje Peltierův jev tím, že elektrony přenášené proudem z jednoho kovu do druhého jsou urychlovány nebo zpomalovány rozdílem vnitřního kontaktního potenciálu mezi kovy. V prvním případě se kinetická energie elektronů zvýší a poté se uvolní ve formě tepla. Ve druhém případě se kinetická energie elektronů snižuje a tato ztráta energie se doplňuje v důsledku tepelných vibrací atomů druhého vodiče. Výsledkem je ochlazení. Kompletnější teorie nebere v úvahu změnu potenciální energie při přenosu elektronu z jednoho kovu na druhý, ale změnu celkové energie.

Peltierův jev je nejsilněji pozorován v případě polovodičů typu p a n. V závislosti na směru elektrického proudu přes polovodičový kontakt jiný typ- p-n- a n-p-přechody v důsledku interakce nábojů reprezentovaných elektrony (n) a dírami (p) a jejich rekombinační energie je buď absorbována nebo uvolněna. V důsledku těchto interakcí a generovaných energetických procesů se teplo buď absorbuje, nebo uvolní. Použití polovodičů vodivosti typu p a n v termoelektrických chladničkách je znázorněno na Obr. 2.

Rýže. 2. Použití polovodičů typu p a n v termoelektrických chladničkách.

Kombinace velkého počtu párů polovodičů typu p a n umožňuje vytvářet chladicí prvky - Peltierovy moduly s relativně vysokým výkonem. Struktura polovodičového termoelektrického Peltierova modulu je znázorněna na Obr. 3.

Rýže. 3. Struktura Peltierova modulu

Peltierův modul je termoelektrická chladnička sestávající z polovodičů typu p a n zapojených do série, které tvoří p-n- a n-p-přechody. Každý z těchto přechodů má tepelný kontakt s jedním ze dvou radiátorů. V důsledku průchodu elektrického proudu určité polarity se mezi radiátory Peltierova modulu vytvoří teplotní rozdíl: jeden radiátor funguje jako chladnička, druhý radiátor se zahřívá a slouží k odvodu tepla. Na Obr. 4 ukazuje vzhled typického Peltierova modulu.

Rýže. 4. Vzhled Peltierova modulu

Typický modul poskytuje značný teplotní rozdíl, který je několik desítek stupňů. Při vhodném nuceném chlazení topného radiátoru umožňuje druhý radiátor, chladnička, dosáhnout záporných teplot. Pro zvýšení teplotního rozdílu je možné kaskádové zapojení Peltierových termoelektrických modulů za předpokladu, že jsou dostatečně chlazeny. To umožňuje relativně jednoduchými prostředky získat významný teplotní rozdíl a zajistit účinné chlazení chráněných prvků. Na Obr. 5 ukazuje příklad kaskádového zapojení typických Peltierových modulů.

Rýže. 5. Příklad kaskádového zapojení Peltierových modulů

Chladicí zařízení založená na Peltierových modulech se často označují jako aktivní Peltierovy chladiče nebo jednoduše Peltierovy chladiče.

Použití Peltierových modulů v aktivních chladičích je činí výrazně efektivnějšími než standardní typy chladičů založených na tradičních chladičích a ventilátorech. V procesu navrhování a používání chladičů s Peltierovými moduly je však nutné vzít v úvahu řadu specifických vlastností vyplývajících z konstrukce modulů, jejich principu činnosti, architektury moderního počítačového hardwaru a funkčnost systémový a aplikační software.

Velká důležitost hraje sílu Peltierova modulu, která zpravidla závisí na jeho velikosti. Nízkoenergetický modul neposkytuje potřebnou úroveň chlazení, což může vést k poruše chráněného elektronického prvku, například procesoru v důsledku jeho přehřátí. Použití příliš velkých modulů však může způsobit pokles teploty chladicího radiátoru na úroveň kondenzace vlhkosti ze vzduchu, což je nebezpečné pro elektronické obvody. To je způsobeno skutečností, že voda neustále produkovaná v důsledku kondenzace může vést ke zkratům v elektronických obvodech počítače. Zde je vhodné připomenout, že vzdálenost mezi vodivými vodiči na moderní desky plošných spojůčasto o zlomek milimetru. Nicméně navzdory všemu jsou to právě výkonné Peltierovy moduly jako součást vysoce výkonných chladičů a odpovídajících systémů, které dodatečné chlazení a ventilace umožnily KryoTech a AMD ve společném výzkumu se rozptýlit procesory AMD, vytvořené tradiční technologií, na frekvenci přesahující 1 GHz, tedy zvýšit jejich provozní frekvenci téměř 2x oproti běžnému režimu jejich provozu. A to je třeba zdůraznit danou úroveň výkonu bylo dosaženo při zajištění potřebné stability a spolehlivosti procesorů ve vynucených režimech. No a výsledkem takto extrémního přetaktování byl výkonnostní rekord mezi procesory architektury a instrukční sady 80x86. A KryoTech vydělal dobré peníze tím, že nabídl své chladicí jednotky na trh. Po vybavení odpovídající elektronikou se ukázalo, že jsou žádané jako platformy pro vysoce výkonné servery a pracovní stanice. A AMD dostalo potvrzení vysoké úrovně svých produktů a bohatého experimentálního materiálu pro další zlepšování architektury svých procesorů. Mimochodem, podobné studie byly provedeny s procesory Intel Celeron, Pentium II, Pentium III, což mělo za následek také výrazné zvýšení výkonu.

Je třeba poznamenat, že Peltierovy moduly v průběhu své práce emitují relativně velký počet teplo. Z tohoto důvodu byste jako součást chladiče měli používat nejen výkonný ventilátor, ale také opatření na snížení teploty uvnitř počítačové skříně, aby nedocházelo k přehřívání ostatních komponent počítače. K tomu je vhodné použít přídavné ventilátory v konstrukci počítačové skříně pro zajištění lepší výměny tepla s prostředím mimo skříň.

Na Obr. 6 ukazuje vzhled aktivního chladiče, který obsahuje Peltierův polovodičový modul.

Rýže. 6. Vzhled chladiče s Peltierovým modulem

Je třeba poznamenat, že chladicí systémy založené na Peltierových modulech se používají nejen v elektronické systémy jako jsou počítače. Takové moduly se používají pro chlazení různých vysoce přesných zařízení. Peltierovy moduly mají pro vědu velký význam. Především se jedná o experimentální výzkum prováděný ve fyzice, chemii a biologii.

Informace o Peltierových modulech a chladničkách, stejně jako o funkcích a výsledcích jejich aplikace, lze nalézt na internetových stránkách, například na následujících adresách:

Provozní vlastnosti

Peltierovy moduly používané při chlazení elektronických součástek se vyznačují poměrně vysokou spolehlivostí a na rozdíl od ledniček vytvořených tradiční technologií nemají pohyblivé části. A jak je uvedeno výše, pro zvýšení efektivity jejich práce umožňují kaskádové použití, což umožňuje přivést teplotu pouzder chráněných elektronických prvků na záporné hodnoty i při jejich značném rozptylovém výkonu.

Kromě zjevných výhod však mají Peltierovy moduly také řadu specifických vlastností a charakteristik, které je třeba vzít v úvahu při jejich použití jako součásti chladicích kapalin. Některé z nich již byly zaznamenány, ale pro správnou aplikaci Peltierových modulů vyžadují podrobnější zvážení. NA nejdůležitější vlastnosti zahrnují následující provozní funkce:

• Peltierovy moduly, které při svém provozu vydávají velké množství tepla, vyžadují přítomnost vhodných chladičů a ventilátorů v chladiči, které dokážou efektivně odvádět přebytečné teplo z chladicích modulů. Je třeba poznamenat, že termoelektrické moduly se vyznačují relativně nízkým koeficientem výkonu (COP) a při plnění funkcí tepelného čerpadla jsou samy o sobě výkonnými zdroji tepla. Použití těchto modulů jako součásti chladicích prostředků elektronických součástek počítače způsobuje výrazné zvýšení teploty uvnitř systémové jednotky, což často vyžaduje další opatření a prostředky ke snížení teploty uvnitř skříně počítače. Jinak zvýšená teplota uvnitř skříně ztěžuje práci nejen chráněným prvkům a jejich chladicím systémům, ale i ostatním součástem počítače. Je třeba také zdůraznit, že Peltierovy moduly jsou poměrně výkonnou přídavnou zátěží pro napájecí zdroj. S přihlédnutím k hodnotě proudového odběru Peltierových modulů musí být výkon počítačového zdroje minimálně 250W. To vše vede k účelnosti výběru ATX základních desek a skříní s napájecími zdroji dostatečného výkonu. Použití této konstrukce usnadňuje počítačovým komponentům organizovat optimální tepelné a elektrické režimy. Nutno podotknout, že existují Peltierovy chladničky s vlastním napájením.
• Peltierův modul v případě jeho poruchy izoluje chlazený prvek od chladiče chladiče. To vede k velmi rychlému narušení tepelného režimu chráněného prvku a jeho brzkému selhání z následného přehřátí.
• Nízké teploty vznikající při provozu Peltierových chladniček s přebytkem výkonu přispívají ke kondenzaci vlhkosti ze vzduchu. To představuje nebezpečí pro elektronické součástky, protože kondenzace může způsobit zkrat mezi prvky. Pro eliminaci tohoto nebezpečí je vhodné používat chladničky Peltier o optimálním výkonu. Zda ke kondenzaci dojde nebo ne, závisí na několika parametrech. Nejdůležitější jsou: okolní teplota (v tomto případě teplota vzduchu uvnitř skříně), teplota chlazeného předmětu a vlhkost vzduchu. Čím teplejší vzduch uvnitř skříně a větší vlhkost, tím pravděpodobněji dojde ke kondenzaci vlhkosti a následnému selhání elektronických součástek počítače. Níže je uvedena tabulka znázorňující závislost teploty kondenzace vlhkosti na chlazeném objektu v závislosti na vlhkosti a okolní teplotě. Pomocí této tabulky můžete snadno určit, zda existuje nebezpečí kondenzace vlhkosti nebo ne. Pokud je například venkovní teplota 25°C a vlhkost 65%, dochází ke kondenzaci vlhkosti na chlazeném objektu, když je jeho povrchová teplota nižší než 18°C.

rosný bod

Kromě těchto vlastností je nutné vzít v úvahu řadu specifických okolností spojených s použitím Peltierových termoelektrických modulů jako součásti chladičů sloužících k chlazení vysoce výkonných centrálních procesorů výkonných počítačů.

Architektura moderní procesory a některé systémové programy umožňují měnit spotřebu energie v závislosti na zatížení procesorů. To vám umožní optimalizovat jejich spotřebu energie. To mimochodem zajišťují také standardy úspory energie podporované některými funkcemi zabudovanými do hardwaru a softwaru. moderní počítače. Za normálních podmínek má optimalizace procesoru a jeho spotřeby příznivý vliv jak na tepelný režim samotného procesoru, tak na celkovou tepelnou bilanci. Je však třeba poznamenat, že režimy s periodickou změnou spotřeby energie nemusí být dobře kombinovány s prostředky chlazení procesorů pomocí Peltierových modulů. Je to dáno tím, že stávající Peltierovy chladničky jsou obvykle konstruovány pro nepřetržitý provoz. V tomto ohledu se nejjednodušší Peltierovy chladničky, které nemají ovládání, nedoporučují používat společně s chladicími programy, jako je například CpuIdle, ani s operační systémy Windows NT/2000 nebo Linux.

Pokud se procesor přepne do režimu nízké spotřeby a tím i odvodu tepla, je možné výrazné snížení teploty pouzdra a procesorového čipu. Přechlazení jádra procesoru může v některých případech způsobit dočasné zastavení jeho výkonu a v důsledku toho i trvalé zamrznutí počítače. Je třeba připomenout, že v souladu s dokumentací Intel je minimální teplota, při které je sériový provoz správný Procesory Pentium II a Pentium III je obvykle +5 °C, i když, jak ukazuje praxe, fungují dobře i při nižších teplotách.

Některé problémy mohou také nastat v důsledku činnosti řady vestavěných funkcí, například těch, které řídí ventilátory chladičů. Zejména režimy řízení spotřeby procesoru v některých počítačových systémech umožňují změnu rychlosti chladicích ventilátorů prostřednictvím vestavěného hardwaru. základní deska. Za normálních podmínek to výrazně zlepšuje tepelné chování procesoru počítače. V případě použití nejjednodušších Peltierových chladniček však může pokles otáček vést ke zhoršení tepelného režimu s fatálním výsledkem pro procesor již z důvodu jeho přehřívání provozním Peltierovým modulem, který kromě plnící funkce tepelného čerpadla, je výkonným zdrojem dodatečného tepla.

Je třeba poznamenat, že stejně jako v případě počítačových centrálních procesorových jednotek mohou být Peltierovy chladničky dobrou alternativou k tradičním prostředkům chlazení video čipových sad používaných v moderních vysoce výkonných video adaptérech. Provoz takových video čipsetů je doprovázen značným odvodem tepla a obvykle nepodléhá náhlým změnám v jejich provozních režimech.

Abyste odstranili problémy s proměnlivými režimy výkonu, které způsobují kondenzaci vlhkosti ze vzduchu a možné podchlazení, v některých případech i přehřívání chráněných prvků, jako jsou počítačové procesory, měli byste přestat používat takové režimy a řadu vestavěných funkcí. Jako alternativu však můžete použít chladicí systémy, které poskytují inteligentní ovládání pro chladničky Peltier. Takové nástroje mohou řídit nejen provoz ventilátorů, ale také měnit provozní režimy samotných termoelektrických modulů používaných v aktivních chladičích.

Objevily se zprávy o experimentech s vložením miniaturních Peltierových modulů přímo do procesorových čipů, aby se ochladily jejich nejkritičtější struktury. Toto rozhodnutí přispívá lepší chlazení snížením tepelného odporu a může výrazně zvýšit pracovní frekvenci a výkon procesorů.

Mnoho výzkumných laboratoří provádí práce ve směru zlepšování systémů pro zajištění optimálních teplotních podmínek pro elektronické prvky. A chladicí systémy zahrnující použití Peltierových termoelektrických modulů jsou považovány za mimořádně slibné.

Příklady Peltierových chladniček

Relativně nedávno se na počítačovém trhu objevily Peltierovy moduly domácí výroby. Jedná se o jednoduchá, spolehlivá a relativně levná (7–15 USD) zařízení. Chladicí ventilátor obecně není součástí dodávky. Takové moduly však umožňují nejen seznámit se se slibnými prostředky chlazení, ale také je použít pro zamýšlený účel v systémech ochrany počítačových komponent. Zde je shrnutí jedné z ukázek.

Velikost modulu (obr. 7) - 40 × 40 mm, maximální proud - 6 A, maximální napětí— 15 V, příkon — až 85 W, teplotní rozdíl — více než 60 °C. Pokud je modul vybaven výkonným ventilátorem, je schopen chránit procesor ztrátovým výkonem až 40 wattů.

Rýže. 7. Vzhled chladničky PAP2X3B

Na trhu jsou méně i výkonnější varianty tuzemských Peltierových modulů.

Nabídka zahraničních zařízení je mnohem širší. Níže jsou uvedeny příklady chladniček, v jejichž konstrukci jsou použity termoelektrické moduly Peltier.

Aktivní chladničky Peltier od společnosti Computernerd

Chladnička PAX56B je určena k chlazení procesorů Intel, Cyrix a AMD Pentium a Pentium-MMX pracujících na frekvencích až 200 MHz. Termoelektrický modul 30x30mm umožňuje chladiči udržovat teplotu CPU pod 63°C se ztrátovým výkonem 25W a okolní teplotou 25°C. Vzhledem k tomu, že většina procesorů odvádí méně energie, umožňuje tento chladič udržovat teplotu procesoru mnohem nižší než mnoho alternativních chladičů založených na chladičích a ventilátorech. Peltierův modul obsažený v chladničce PAX56B je napájen 5 V zdrojem schopným poskytnout proud 1,5 A (maximum). Ventilátor této chladničky vyžaduje napětí 12 V a proud 0,1 A (maximálně). Parametry ventilátoru chladničky PAX56B: kuličkové ložisko, 47,5 mm, 65 000 hodin, 26 dB. Celkový rozměr této chladničky je 25×25×28,7 mm. Odhadovaná cena chladničky PAX56B je 35 $. Uvedená cena je uvedena v souladu s ceníkem společnosti na polovinu roku 2000.

Chladnička PA6EXB je určena pro chlazení výkonnějších procesorů Pentium-MMX se ztrátovým výkonem až 40W. Tato chladnička je vhodná pro všechny procesory Intel, Cyrix a AMD připojené přes Socket 5 nebo Socket 7. Termoelektrický modul Peltier obsažený v chladničce PA6EXB má velikost 40 × 40 mm a spotřebuje maximální proud 8 A (typicky 3 A) při napětí 5 B s připojením přes standardní napájecí konektor počítače. Celkový rozměr chladničky PA6EXB je 60×60×52,5mm. Při instalaci této chladničky je pro dobrou výměnu tepla mezi radiátorem a okolím nutné zajistit kolem chladničky volný prostor alespoň 10 mm nahoře a 2,5 mm po stranách. Chladič PA6EXB dosahuje teploty CPU 62,7°C se ztrátovým výkonem 40W a okolní teplotou 45°C. S ohledem na princip fungování termoelektrického modulu, který je součástí této chladničky, aby se zabránilo kondenzaci vlhkosti a zkrat měli byste se vyhnout používání programů, které uvádějí procesor do režimu spánku dlouho. Odhadovaná cena takové lednice je 65 dolarů. Uvedená cena je uvedena v souladu s ceníkem společnosti na polovinu roku 2000.

Chladnička DT-P54A (známá také jako PA5B od Computernerd) je určena pro procesory Pentium. Některé společnosti, které tyto chladničky na trhu nabízejí, ji však doporučují i ​​uživatelům Cyrix/IBM 6x86 a AMD K6. Radiátor, který je součástí chladničky, je poměrně malý. Jeho rozměry jsou 29×29 mm. Chladnička má zabudovaný teplotní senzor, který vás v případě potřeby upozorní na přehřátí. Ovládá také Peltierův prvek. Sada obsahuje externí ovládací zařízení. Plní funkce sledování napětí a chodu samotného Peltierova prvku, chodu ventilátoru, ale i teploty procesoru. Zařízení vygeneruje alarm, pokud Peltierův článek nebo ventilátor selhal, pokud ventilátor běží na méně než 70 % požadované rychlosti (4500 ot./min) nebo pokud teplota procesoru stoupne nad 63 °C (145 °F). . Pokud teplota procesoru stoupne nad 100°F (38°C), Peltierův článek se automaticky aktivuje, jinak je v deaktivovaném režimu. Poslední jmenovaná funkce odstraňuje problémy spojené s kondenzací vlhkosti. Bohužel samotný prvek je k chladiči přilepen tak silně, že jej nelze oddělit bez zničení jeho struktury. To znemožňuje instalaci na jiný výkonnější radiátor. Co se týče ventilátoru, jeho konstrukce se vyznačuje vysokou spolehlivostí a má vysoké parametry: napájecí napětí - 12 V, otáčky - 4500 ot./min., otáčky přívodu vzduchu - 6,0 CFM, příkon - 1 W, hlučnost - 30 dB. Tato chladnička je poměrně produktivní a užitečná pro přetaktování. V některých případech přetaktování procesoru byste však měli jednoduše použít velký chladič a dobrý chladič. Cena této lednice se pohybuje od 39 do 49 dolarů. Uvedená cena je uvedena v souladu s ceníkem několika firem na polovinu roku 2000.

Chladnička AC-P2 je určena pro procesory typu Pentium II. Sada obsahuje 60mm chladič, chladič a 40mm Peltierův článek. Špatně se hodí pro procesory Pentium II 400 MHz a vyšší, protože paměťové čipy SRAM prakticky nejsou chlazeny. Odhadovaná cena pro polovinu roku 2000 je 59 $.

Chladnička PAP2X3B (obr. 8) je podobná AOC AC-P2. K němu jsou přidány dva 60mm chladiče. Problémy s chlazením SRAM zůstávají nevyřešeny. Je třeba poznamenat, že se nedoporučuje používat chladničku společně s chladicími programy, jako je například CpuIdle, ani pod provozním Systémy Windows NT nebo Linux, protože na procesoru pravděpodobně dochází ke kondenzaci vlhkosti. Odhadovaná cena pro polovinu roku 2000 je 79 $.

Rýže. 8. Vzhled chladničky PAP2X3B

Chladnička STEP-UP-53X2 je vybavena dvěma ventilátory, které pumpují velké množství vzduchu přes chladič. Odhadovaná cena pro polovinu roku 2000 je 79 USD (Pentium II), 69 USD (Celeron).

Chladničky řady Bcool společnosti Computernerd (PAP2CX3B-10 BCool PC-Peltier, PAP2CX3B-25 BCool-ER PC-Peltier, PAP2CX3B-10S, BCool-EST PC-Peltier) jsou navrženy pro procesory Pentium II a Celeron a mají podobné specifikace jako na následujícím obrázku. stůl.

Chladničky řady BCool

Je třeba poznamenat, že skupina chladniček BCool zahrnuje také zařízení, která mají podobné vlastnosti, ale postrádají Peltierovy prvky. Takové lednice jsou přirozeně levnější, ale také méně účinné jako prostředek k chlazení počítačových komponent.

Při přípravě článku byly použity materiály z knihy "PC: ladění, optimalizace a přetaktování". 2. vyd., revidováno. a doplňkové, - Petrohrad: BHV - Petrohrad. 2000. - 336 s.