Koelvermogen waterkoeling

[jens17]

Ik heb me echt rot gezocht met google, ik hoop dat jullie het antwoord voor me hebben, namelijk:

Ik wil dmv een peltier een bak met vloeistof gaan koelen, nou wil ik voor de afvoer van de warmte een waterkoelsetje kopen. Een cpublok met een radiator, pomp en reservoir zou uitstekend zijn.

Er zijn voor pc's al allerlei vuistregels bedacht om te schatten wat je nodig hebt, maar er word eigenlijk nergens vermeld hoeveel watt een waterkoeling kan wegwerken.

Ik heb een waterkoelset nodig met een capaciteit van of 221 watt of 432 watt (de keus voor deze 2 is nog niet gevallen). Uitgaande van de meest extreme, heb ik dus een capaciteit nodig van 440 watt.

Is dit simpelweg met 2x 120 mm radiatoren te koelen?

De fabrikanten en de retailers van de waterkoeling spullen vermelden nergens het koelvermogen.
Misschien ook wel moeilijk om alles cpu's verschillen en alle buitentemperaturen verschilllen.

Een overklok cpu hangt als het goed is tegen de 125 watt aan. Uiteraard zijn er uitschieters, maar dit was wat ik dacht een aardig doorsnee verbruik. Hiervoor wordt aangeraden een dual 120mm rad te nemen om het koelen.

Ik heb nu mijn twijfels, is dit wel te koelen met waterkoeling?

wellicht kan ik beter uitgaan van het kleinere broertje, namelijk de 221 watter.

[Big Womly]

Om 1 kilogram water 1 graad celcius te laten stijgen heb je 4186 Joule nodig (soortelijke warmte van water). Nu heb je voor 1kWh 3.600.000 Joule nodig.
Jou systeem levert per uur ongeveer een halve kilowatt (die 440 Watt waar jij het over hebt), of 1.800.000 Joule. Wat er op neer komt dat je 860 kgK nodig hebt. Stel nou dat je je water maximaal 10°C wil doen verwarmen moet je dus een debiet hebben van 86 liter water per uur.
Nu moet dit water terug natuurlijk terug gekoeld worden, maar daarvoor moet je naar de technische specificaties van je koelelement kijken hoeveel die kan afvoeren. Wel is het zo dat je water terug 4186 Joule moet afgeven om 1°C te dalen.

Moest ik ernaast zitten, mag iemand mij altijd corrigeren

[jens17]

Van de soortelijke warmte van 4186 Joule was ik op de hoogte, ook hoeveel koeling mijn peltier nodig zou hebben.

Een peltier van 180 watt, heeft een koelvermogen van 113 watt.
De warmteontwikkeling is: |²*R = 12A²*0,75=108 watt
108watt+113watt/sec = 221 watt/sec
oftewel 221 Joule aan energie/seconde

Ik snap nu alleen niet hoe je bij 860 KgK komt?
Soortelijke warmte J/(kg.K van water is 4186
1.800.000 / 4186 = 430 KgK ( de 860 komt van 3.600.000 Joule )

In dat geval, als ik mijn watertemperatuur 10 graden wil laten stijgen, heb ik een debiet nodig van 43 liter per uur

Nu moet dit water terug natuurlijk terug gekoeld worden, maar daarvoor moet je naar de technische specificaties van je koelelement kijken hoeveel die kan afvoeren.

Dit is ook een beetje mijn probleem

Daarbij:

Als er 43 liter water per uur nodig is, dat van bijvoorbeeld 20 naar 30 graden stijgt is hier ook een zeer flinke koeling voor nodig! In een waterkoelingset zal (normaal) ongeveer 1-1,5 liter water zitten.
Ik heb dus nu het (43/1,5) 28 voudige nodig! (aan koud water, wat energie op kan nemen)

Het is dan (gelukkig) wel zo, dat het een koeling van een peltier betreft, het is de bedoeling dat de koude zijde +-2 graden wordt, de warme zijde zal dan flink heet worden, mede omdat er veel warmte ontwikkeling (50%efficitentie) is.

Ik vraag me echt serieus af, of dit met een radiator te koelen is.

[ Voor 40% gewijzigd door jens17 op 08-07-2008 11:54 ]

[Sosabowski]

jens17 schreef op dinsdag 08 juli 2008 @ 11:47:
...
108watt+113watt/sec = 221 watt/sec

Watt is het aantal joule per seconde. Waarom deel je deze dan nogmaals door het aantal seconden?

[jens17]

IorGie schreef op dinsdag 08 juli 2008 @ 12:21:
[...]

Watt is het aantal joule per seconde. Waarom deel je deze dan nogmaals door het aantal seconden?

Een peltier van 180 watt, heeft een koelvermogen van 113 watt.
De warmteontwikkeling is: |²*R = 12A²*0,75=108 watt
108watt+113watt/sec = 221 watt/sec
oftewel 221 Joule aan energie/seconde

Ik tel hier het koelvermogen van de peltier op bij de warmteontwikkeling van de peltier zelf. Oftewel de warmte die ik moet afvoeren met de waterkoeling.

Met energie/seconde, bedoel ik: Energie per seconde, sorry voor de verwarring

Het is idd 221 watt(per seconde) oftewel 221 Joule

[FreezeXJ]

jens17 schreef op dinsdag 08 juli 2008 @ 12:48:
Het is idd 221 watt(per seconde) oftewel 221 Joule

Nou draai je de boel precies om, watt = J/s
Verder geldt wederom dat een rad best heel veel kan afvoeren, als je temperatuurverschil maar groot genoeg mag zijn.

[jens17]

FreezeXJ schreef op dinsdag 08 juli 2008 @ 13:15:
[...]

Nou draai je de boel precies om, watt = J/s
Verder geldt wederom dat een rad best heel veel kan afvoeren, als je temperatuurverschil maar groot genoeg mag zijn.

Je hebt gelijk

Ja oke, maar hoeveel Joule zou ik met een radiator kwijt kunnen?

Bij 221 Joule moet ik dan denken aan een dual rad? of meer zelfs?

Daar probeer ik achter te komen

[FreezeXJ]

Hmmm ik zou zeggen :kijk wat anderen halen : Om hier te beginnen : overgeklokte Q6600, geschat 150watt levert een delta-T van pak-em-beet 10 graden op een 360-rad.
Ik zou zeggen dat 250watt op een 2pitter moet kunnen, maar wel krap wordt voor een proc. Mag je peltier 75 graden worden aan de warme kant dan gaat het wel.

[jens17]

Probleem met de peltier is, als ik de warmte niet kwijt kan aan de warme-zijde de peltier zichzelf opwarmt.

Warmte niet kwijt -> warme kant warmer -> koude kant minder koud -> energieverbruik van de peltier stapeld zich bijop de warmte -> doorbranden van het zootje

Tenminste, dit is wat ik er van begrepen heb.

ontopic: een delta-T van 10 graden een 360 rad, met 150 watt.

Mijn peltier is (waarschijnlijk) +- 250 watt, dit word een gloeiend hete rad vrees ik (als ik ga voor dual)

[FreezeXJ]

Mwa dat weet ik zo net nog niet...
Aangenomen dat hitte-verdracht lineair schaalt met temperatuurverschil (theoretisch wel, praktijk zitten wat valkuilen) kun je zeggen dat je C/W-waarde (geleiding per temp) ongeveer 0.066 is. Gaan we dat omrekenen naar een dual-rad (wederom lineair geschat) dan wordt het een C/W van 0.1. Ergo, 250 watt erin = 25 graden temperatuurverschil. Rekenen we een lekker warme zomerdag van 30 graden, dan wordt de boel dus 55 graden aan de warme kant van je peltier. Best doable, to say so.
Moet daar echter nog een keer de processor bij, en whatever verder nog, dan kon het wel eens heet worden.

[Big Womly]

jens17 schreef op dinsdag 08 juli 2008 @ 11:47:
Ik snap nu alleen niet hoe je bij 860 KgK komt?
Soortelijke warmte J/(kg.K van water is 4186
1.800.000 / 4186 = 430 KgK ( de 860 komt van 3.600.000 Joule )

Gelijk heb je. Mijn fout...

jens17 schreef op dinsdag 08 juli 2008 @ 11:47:
In dat geval, als ik mijn watertemperatuur 10 graden wil laten stijgen, heb ik een debiet nodig van 43 liter per uur

Als er 43 liter water per uur nodig is, dat van bijvoorbeeld 20 naar 30 graden stijgt is hier ook een zeer flinke koeling voor nodig! In een waterkoelingset zal (normaal) ongeveer 1-1,5 liter water zitten.
Ik heb dus nu het (43/1,5) 28 voudige nodig! (aan koud water, wat energie op kan nemen)

Of je zorgt ervoor dat je water 28 keer binnen het uur je volledige circuit doorloopt en dat de opgenomen warmte binnen 1 circuit terug volledig kan afgegeven worden.

Je hebt 43 l wat per uur nodig. Nu heb je 1 l water, dus moet je water na ongeveer 84 seconden het hele circuit doorlopen hebben.
Nu moet je deze tijd opdelen in 2 delen x seconden om je water op te warmen, y seconden om het terug af te koelen, met x+y=84.

[jens17]

FreezeXJ schreef op dinsdag 08 juli 2008 @ 14:01:
Mwa dat weet ik zo net nog niet...
Aangenomen dat hitte-verdracht lineair schaalt met temperatuurverschil (theoretisch wel, praktijk zitten wat valkuilen) kun je zeggen dat je C/W-waarde (geleiding per temp) ongeveer 0.066 is. Gaan we dat omrekenen naar een dual-rad (wederom lineair geschat) dan wordt het een C/W van 0.1. Ergo, 250 watt erin = 25 graden temperatuurverschil. Rekenen we een lekker warme zomerdag van 30 graden, dan wordt de boel dus 55 graden aan de warme kant van je peltier. Best doable, to say so.
Moet daar echter nog een keer de processor bij, en whatever verder nog, dan kon het wel eens heet worden.

Het is niet bedoelt voor een pc-doeleinde, het gaat slechts om de koeling van een peltier.
(voor een projectje thuis)

80 graden zou ik ook nog prima vinden, hoe hoger het boven de ambient zit, hoe sneller het zijn warmte kwijt kan. Lijkt mij toch?

Als de radiator 30 graden word, en het is buiten 30 graden, warmt het op tot bv. 50 graden en koelt dan weer af tot (min. 30 graden)

Als de radiator 50 graden word, en het is buiten 30 graden, koelt deze af tot min. 30 graden

Bij 80 graden, en het is buiten 30 kost deze ook af tot min 30

Opmerking:

#1= detlaT van 20 graden
#2= deltaT van 20 graden
#3=deltaT van 50 graden

Ik weet dat er een max. is hoeveel een radiator kwijt kan, maar een zo hoog mogelijke deltaT is toch zeer gunstig voor het koelen van het water?

Uiteraard moet ik er wel rekening mee houden dat er zoveel mogelijk warmte moet worden afgevoert, zodat de peltier zo effecient mogelijk werkt. Het is dus wel zaak om het zaakje zo koud mogelijk te houden.

He warmte zijde moet zoveel mogelijk warmte kwijtkunnen aan het water, het is dus zaak dat de deltaT zo laag mogelijk is (deltaT peltier <-> ambient)


ps: kleine offtopic vraag: kan je de 12volt rail 1&2 van een voeding combineren?

[FreezeXJ]

jens17 schreef op dinsdag 08 juli 2008 @ 14:50:

[snip] verhaal over temperaturen [/snip]

Hoho, als je buiten 30 graden hebt, en je zet je waterkoeling aan, zal ie redelijk snel naar de 50 graden gaan met een bepaalde belasting, en daar blijven tot je em weer uitzet... Je peltier heeft
(zover ik weet, pin me er niet op vast) een bepaald verschil dat hij aanhoudt tussen warme en koude zijde. Als dat 50 graden is, zal je koude kant van je peltier dus zo'n 0 graden celsius zijn.

Ik weet dat er een max. is hoeveel een radiator kwijt kan, maar een zo hoog mogelijke deltaT is toch zeer gunstig voor het koelen van het water?

Uiteraard moet ik er wel rekening mee houden dat er zoveel mogelijk warmte moet worden afgevoert, zodat de peltier zo effecient mogelijk werkt. Het is dus wel zaak om het zaakje zo koud mogelijk te houden.

He warmte zijde moet zoveel mogelijk warmte kwijtkunnen aan het water, het is dus zaak dat de deltaT zo laag mogelijk is (deltaT peltier <-> ambient)


ps: kleine offtopic vraag: kan je de 12volt rail 1&2 van een voeding combineren?

Een hoge delta-T is gunstig voor je rad en het vermogen dat ie kwijt kan, maar ongunstig voor de temperatuur van je peltier en whatever je koelt. De leukste oplossing zou zijn om je ambient-temperatuur te verlagen, maar dat wordt em nou eenmaal niet. Wat je dan kunt doen is peltier-vermogen harder opvoeren, en je waterkoeling beter laten koelen.

ps. zijn ze niet al gecombineerd? Een heleboel voedingen spelen vals, waarbij rail 1 en 2 aan dezelfde contactpuntjes zitten... Anders heb je een probleempje en moet je bij 'electronica' zijn...

[jens17]

Dit moet ik onderzoeken of dit daadwerkelijk zo is.

Verder, is het dus zaak een zo goed mogelijke waterkoeling te vinden met een minmale koeling van laten we zetten 250 watt, dit is dus weinig voor een waterkoelingset.

Dat is opzich mooi