Supercool	Hőmérséklet- különbség	Feszültség	Áram	Hűtőképesség
PE 3-119-20-15	104 K	8.2 Volt	8.1 Amper	15.1 Watt
PE 241-14-15	73 K	29.5 Volt	6.1 Amper	104 Watt
PE 127-20-15	73 K	15.5 Volt	13.4 Amper	124 Watt
PE 127-14-11	71 K	15.6 Volt	8.6 Amper	78.6 Watt
PE 071-10-08	71 K	8.7 Volt	6.1 Amper	31.4 Watt

Ezek a modulok azért is izgalmasak, mert a népszerű katagóriába tartoznak, így általában raktárról azonal beszerezhető. Ne tévesszen meg senkit a hőmérsékletkülönbség, az arra az esetre vonatkozik, amikor a hideg oldalt semmi sem fűti és az tökéletesen el van szigetelve a környezetétől.

Nézzük egy meg egy érdekes programot. Ezt a Supercool riválisa a Melcor készítette:

A program segítségével hűtéshez illetve energiatermeléshez peltier elemeket méretezhetünk. Lég- és vízhűtőkről kaphatunk információkat. Megtekinthetjük a peltierek "bibliáját" és a választékot.

A múltkori példánkban egy Pentium 4-es processzorhoz választottunk egy hűtőelemet és leszögeztük, hogy ha 25 fokon tudnánk tartani a hűtőmodul meleg oldalát, akkor -11 fokos lenne a processzor hűtője. Itt most program segítségével nézzük meg, amit a cikk második részében kiokoskodtunk:

A programba most azt írtam be, hogy környezeti hőmérséklet 30 fok és -10 fokot szeretnénk előállítani 52 Wattos melegítés esetén. A program egyből ajánlott 6 fajta peltier elemet. De ez még nem minden, minden peltier elemhez meghatározta, az üzemi körülményeket (pl. feszültség, áram stb.). Még nem esett szó a termikus ellenállásról. Erre is választ kapunk, a méretező program 0.036 K/W hűtőt javasol.

A termikus ellenállás egy nagyon szemléletes dolog, a mértékegysége Kelvin/Watt (vagy Celsius/Watt). Ez a peltier modul meleg oldalának a hűtőjét specifikálja. A mértékegységből könnyen kitalálható, hogy mit is takar a fogalom. Annyit jelent, hogy ha 1 Watt fűti a hűtőbordát, akkor annak hány fokkal emelkedik meg a hőmérséklete. Vagyis az előbb kiszámított 0.036K/W azt jelenti, hogy ha 1 Wattot teljesítmény hatására 0.036 fokkal lesz melegebb a hűtőborda.

A kiválasztott modul 168 Wattot vesz fel a tápegységből, ha az a teljesítmény a 0.036 K/W hűtőbordát melegíti, akkor az a környezeténél 6.04 fokkal lesz melegebb. Így 30 fokos környezeti hőmérsékletnél 36.04 lenne a hűtőborda. A program 37.82 fokot számolt ki, ez azért van, mert most nem számoltam bele, hogy a peltier és a hűtőborda között található termikus átmenetnél is vannak veszteségek.

Lehet, hogy most sokan nem tudják hova tenni ezt a 0.036 K/W paraméterű hűtőt. De ha azt mondom, hogy kb. 10db FOP38-as hűtő tudna ennyit, akkor már képben vagyunk. Vagyis a léghűtés gondolatát ezért kell elvetni. Pontosabban nagy hűtőbordával is elérhető ez az érték, de annak igazán nagynak és mindenféleképpen ventilátorosnak kellene lennie.

Érdemes megnézni a program által generált grafikont. Itt a befektetett teljesítmény függvényében a hideg oldal hőmérsékletét tüntették fel. Látható, hogy minél hidegebbet szeretnénk annál nagyobb energiát kell befektetni, ráadásul a kapcsolat nem lineáris!

Az előző részben említettem, hogy energia termelésre is alkalmas a peltier elem. Megadtam a programnak, hogy 5 Voltot és 1 Ampert szeretnék előállítani, és ehhez 90 és egy 30 fokos felület áll a rendelkezésemre. A 90 fokos hőmérsékletet, pl. egy napsütötte fekete vaslemezzel el lehet érni. De egy napelem nagyobb hatásfokkal üzemel…

Végül megkaptam, hogy milyen peltier elemet kell a feladathoz használnom. Érdemes megnézni, hogy 2.5%-os hatásfokkal tudok ezzel a módszerrel energiát előállítani, ugyanis az említett fekete vaslemezbe 204.6 Watt energiát kell pumpálni. Ha ezt a napenergiával tenném, akkor ideális esetben egy 0,15 négyzetméteres lemezre lenne szükség, a nap kb. 1300 Watt teljesítményt sugároz a Földre négyzetméterenként. Természetesen nem tudnánk ezt az energiát teljes mértékben egy fekete fémmel elnyelni, egy csomó veszteséggel kell számolni.

Ha hűtésre szeretnénk használni a modult, akkor természetesen szívünk joga figyelmen kívül hagyni a program által javasolt feszültség és áram értékeket. De ekkor nem tudunk semmit pl. a működési hőmérsékletről. De a program itt is nagy segítséget nyújt. Két csúszka segítségével állíthatjuk a feszültséget vagy az áramot (ha az egyiket elmozdítjuk, akkor értelemszerűen módosítja a másikat, tehát a program automatikusan korrigál). Eredmény: grafikus képet is kapunk a munkapontról, ez a grafikonon pirossal lett feltüntetve.

Sokszor szükség lehet hővezető ragasztóra. Már meglehetősen sok gyártó ezzel rögzíti az áramkörökre a hűtőbordát, nos a Loctite ezt nyújtja:

Ezek a hővezető ragasztók két csoportba oszthatók a szerint, hogy mikén szilárdulnak. Vagy aktivátor anyag szükséges a kikeményedésre vagy hőre keményedik. Három fontos adat jellemzi ezeket a ragasztókat: a hőmérséklet tartomány, a szilárdság és a hővezetőképesség. A hővezetőképesség tárgyalásánál kétfajta mértékegységben szokták az anyag ezen jellemzőit megadni. Az egyik ilyen alakú J/mKs a másik W/mK. A mindkettő ugyanaz, hiszen a 1Jolule=1Ws.

Minél nagyobb számot látunk a hővezetőképesség oszlopában annál jobban vezeti a hőt az adott anyag. A réznek alig marad 400 W/mK alatt a hővezetőképessége, így rádöbbenhetünk, hogy a hővezető ragasztó szó, enyhe túlzás. A számítástechnika területén tipikusan a videokártyák processzorára szokták hővezető ragasztóval felrögzíteni a hűtőbordát. Ha a gyártó ajánlását követjük, akkor ez a réteg 0.1mm vastagságú. Ilyen vastagság mellett a 1.2 W/mK hővezetőképességgel rendelkező ragasztó olyan kis "hőgátat" jelent, hogy az általában elhanyagolható.

Kíváncsiságból utánajártam, hogy mennyibe kerül egy ilyen ragasztó, hát egy kicsit megdöbbentő volt az eredmény. A Loctite literét 87500Ft ért adja, ami ilyen térfogat mellett a réz árának a tízszerese! De legalább már ilyen is van.

És most egy nagyon érdekes dolog jön, itt nem vacakolnak hűtőbordával, hanem úgy ahogy van az egész panelt kiöntik hővezető anyaggal:

Ezt az érdekes anyagot a Frigistor gyártja. A megoldás lényege az, hogy a panel egyes részei melegednek, mások nem. A hőt a kevésé melegedő helyre vezetik ezzel az áttetsző anyaggal. Természetesen a képen látható jégkockák nem szükségesek a működéshez. Úgy gondolom az alaplap néhány részén igazán alkalmazhatnák ezt a módszert, sőt néhány PC kártyán is.

De ezt csak a gyárban tudják felvinni a panelra, mert nem olyan egyszerű, mint amilyennek látszik.

És akkor jöjjön a Geltec nagyágyúja (Japán cég):

A Lambda gél. A félvezető rész, ahol a hő termelődik az IC tok töredékét teszi ki, ezért a keletkezett hőt célszerű elosztani. A gél egyik fele ragad és az egész nagyon nyúlós. Csak rá kell tenni az áramkörre és a jobb hőelosztásnak köszönhetően hőmérsékletcsökkenésre számíthatunk a félvezetőnél. Ez nagyon praktikus és gyors megoldás, ráadásul kicsi a helyigénye. Természetesen ez nem pótol egy hűtőbordát, de kis teljesítmények esetén elegendő lehet.

Végül nézzünk meg egy léghűtőt, ami alkalmas lehet egy peltier elem hűtésére:

Ez az egység a peltier elemet is tartalmazza, sőt egy hőmérsékletkapcsolót is rászereltek. A 2.4 kg-os megoldás lényege, hogy a peltier elem mindkét oldalán hűtőbordát találunk. Az egyik a meleg oldalt hűti, a másik a hideg oldalon van, így hideg levegőt fúj a ventilátora. De itt nem beszélhetünk igazán hideg levegőről, mert ez a hűtőborda alig tud megbirkózni a rajta található peltier elemmel, ami kb. 100 Wattal melegíti azt.

Az élet sok területén alkalmazható egy ilyen egység, a hűtőládától kezdve a PC ház belső levegőjének a hűtéséig. Ennél nagyobb egységek is vannak, a meleg oldali részre sokkal nagyobb és több ventilátort szerelnek rá. A hideg oldalra általában nem kerül nagyobb "hidegleadó".

De az igazi megoldás az, ha az egyik, vagy mindkét oldalára vízhűtőt szerelünk, ezt is megvizsgáljuk a következő részben.

Az előző részhez néhány kiegészítés:

Lehet a peltiert váltakozó árammal táplalni, de nincs nagy haszna. Ha az egyenfeszültség polaritását megfordítjuk, akkor a hideg/meleg oldal felcserélődik. illetve lehet pulzáló egyenfeszültséggel is táplálni, így lehet hőmérséklet szabályozást megvalósítani, ilyen úgynevezett PWM szabályozókat maga a Supercool is forgalmaz.

A peltier elemek nagy lapjai általában kerámiából készülnek. Ez ráadásul speciális anyag, mert fokozott hővezetőképességgel rendelkezik. Noha extrém esetben alumínium oldalakkal készül, de ezek igen ritkák.

A peltier két lapja között forrasztással rögzítik a termoelektromos hidakat. Ezek sorba vannak kötve, ha egy meghibásodik vagy elreped, akkor általában eldobható az eszköz. (Ha a szélső elemek sérülnek meg, akkor az még javítható.) Fontos megjegyezni, hogy meglehetősen törékeny eszközről van szó.

Ha kb. 120 fokra hevül a hűtőelem, akkor abban nem visszafordítható folyamatok indulnak meg, és noha külső nyoma ennek általában nem lesz, a hűtőképessége gyakorlatilag megszűnik, vagyis használhatatlan lesz.

Az elektromos kivezetések mindig a modul meleg oldalán van, az eszközt egy pillanatra se kapcsoljuk be megfelelő hűtés nélkül. (Tipikus hiba, hogy a tuningos hazarohan a modullal és ráköti egy feszültségforrásra, hogy megtudja, hogy működik-e. Ez általában túl nagy hőterhelést okoz, így a peltier károsodik, vagy teljesen tönkremegy.)

A méretező program letölthető innen. (3.2 MB)