13 лет назад 15 апреля 2006 в 3:56 80

В номере 2(26) мы описали продвинутые и эффективные системы воздушного и водяного охлаждения, но не коснулись нетрадиционных методов – элементов пельтье, систем фазового перехода и криогенных систем.

На первый взгляд, то, что элементы Пельтье не применяют для охлаждения компьютерных компонентов, несколько удивляет, ведь достаточно компактная пластинка способна охладиться до недостижимых для традиционных систем температур. А каскад из элементов Пельтье вообще творит чудеса, доводя температуру холодной стороны до отрицательных значений. С другой стороны, существует обратная сторона медали – горячая поверхность элемента Пельтье и энергопотребление модуля. Именно поэтому перед покупкой сразу десятка элементов хорошо бы понять, что такое эффект Пельтье и как работает основанный на нем термоэлектрический модуль.

ЭФФЕКТ ПЕЛЬТЬЕ
Эффект теплового насоса открыл еще в 1834 году французский часовщик Жан Пельтье. Тогда он заметил, что при протекании постоянного тока в цепи из разнородных проводников в местах контактов (проще говоря, спаях) поглощается или выделяется, в зависимости от направления тока, тепло. Характерно, что количество теплоты пропорционально току, проходящему через контакт проводников.

Максимально эффект проявляется на контактах полупроводников с различным типом проводимости (p- или n-). Физика эффекта Пельтье заключается во взаимодействии электронов проводимости, замедлившихся или ускорившихся в контактном потенциале p-n-перехода, с тепловыми колебаниями атомов в массиве полупроводника. В результате в зависимости от направления движения электронов и, соответственно, тока происходит нагрев или охлаждение участка полупроводника, непосредственно примыкающего к спаю (p-n- или n-p-переходу).

Применение термоэлектрических модулей
Как мы уже отмечали, для охлаждения компьютерных компонентов модули Пельтье используются очень редко. Наиболее часто данные модули находят применение в портативных холодильниках и кулерах, которые охлаждают и подогревают воду в офисах. Именно для таких целей модули Пельтье подходят как нельзя лучше, поскольку нужно одновременно охлаждать и нагревать. Изучая характеристики подобных устройств, замечаем, что нагреть кулер способен заметно больше, чем остудить. Секрет в том, что помимо перекачивания тепла модуль на своей горячей стороне выделяет еще и потребляемую энергию. Практика показывает, что в работающем модуле мощность охлаждающей стороны приблизительно вдвое меньше нагревающей.

Пельтье в компьютерах
Из вышесказанного очевидно, что, отводя от процессора при помощи термоэлектрического элемента 100 Вт, мы вынуждены рассеять около 200 Вт. Далее оказывается, что далеко не каждый блок питания имеет запас в 100 ватт по мощности, и в итоге выходом будет либо замена БП, либо отдельный блок питания для модуля. Суммируя отрицательные факторы, получаем совсем не радужную картину. Даже за свет придется платить больше. Чуть не забыли, что двукратную прибавку в тепловыделении способна пережить не всякая система водяного охлаждения. Воздушные кулеры в расчет лучше не брать, поскольку, оставляя тепло внутри корпуса, они не только не справятся с охлаждением, но и понизят стабильность всей системы.

Реализация Пельтье в железе
Несмотря на всю неоднозначность использования, попытки реализовать термоэлектрические модули не прекращаются. Обычно производитель пытается охладить поступающий в системный блок воздух, добиваясь четырех-пятиградусного понижения внутрикорпусной температуры по сравнению с традиционными кулерами. Цена победы оказывается высокой: шум на уровне 40-50 дБ и лишние 50-80 Вт расхода электроэнергии.

THERMALTAKE SUBZERO4G
Кулер забрел в редакцию случайно, его коробка затерялась среди многих других, участвовавших в тестировании тихих кулеров два номера назад. Тогда сложно было предположить, куда же пристроить два кулера SubZero4G, один на Socket 478, другой на Socket A. Однако версию Socket A мы смогли сравнить с Zalman CNPS7000-AlCu. Кулеры поочередно охлаждали Athlon XP с ядром Barton. Заметим, что SubZero4G практически пропал из московской розницы, но его цена все еще держится на уровне 100 долларов.

Конструкция
Внешне кулер очень напоминает Thermaltake Volcano 7. Радиатор имеет 25 ребер с переменным сечением, на него сверху установлен оранжевый пропеллер и снизу сам элемент Пельтье. Весь этот бутерброд крайне неудобно крепится на процессорный сокет. Для работы термоэлектрического элемента инженеры Thermaltake решили использовать отдельный блок питания, который устанавливается в свободный PCI-слот и охлаждается отдельным маленьким вентилятором.
Пользователю дали волю переключать режимы работы системы охлаждения из Silent в Normal и обратно. Забегая вперед, отметим, что это не дает практически никакого акустического эффекта.

Эффективность
Как уже говорилось, в качестве охлаждаемого элемента использовался Athlon XP 2500+ на ядре Barton. Даже в разогнанном до 2400 МГц состоянии на напряжении 1,725 вольт процессор рассеивал не больше 90 Вт под нагрузкой, то есть на уровне современных процессоров в штатных режимах. Каково было наше удивление, когда с трудом установленный Subzero очень сильно зажужжал, а операционная система так и не смогла загрузиться.

Процессор перегрелся на стадии запуска. Zalman CNPS7700-AlCu при этом под полной нагрузкой не позволял температуре подняться выше 58 градусов по Цельсию. Стабильной работы удалось добиться только на частоте 2200 МГц и напряжении 1,65 В. То есть кулер успевал рассеять 75 Вт мощности, но температура ядра была ужасающей – 78 градусов под нагрузкой. Zalman при этом опустил температуру до 51 градуса. Во время тестирования крыльчатка CNPS7700 вращалась со скоростью 2000 об/мин, SubZero динамически менял частоту, награждая наши уши назойливым гулом в простое и ужасным шумом под нагрузкой.

После испытания серийного образца кулера с элементом Пельтье мы окончательно поняли, что данный тепловой насос применим в узком круге задач, в который охлаждение компьютерных компонентов, увы, не входит. Лучше купить хорошую систему водяного охлаждения, а экстремалам использовать фреоновые системы. Пельтье находится посередине этих двух явлений, но вызывает слишком много побочных эффектов, преодолевать которые неудобно и невыгодно.