:strip_icc():strip_exif()/u/23452/Gitaar.jpg?f=community)
Inhoudsopgave
AirflowInleiding AirflowLaten we het eens over de airflow ofwel luchtstroom hebben. Airflow is de luchtverplaatsing in je kast. In je behuizing zitten een hoop onderdelen die hun warmte uitstralen en afgeven aan de lucht in de behuizing. Als deze lucht niet regelmatig 'ververst' wordt door koelere buitenlucht loopt binnen afzienbare tijd de temperatuur in de kast op. Blindelings plaatsen van méér casefans hoeft niet altijd te zorgen voor een verlaging van de temperatuur, ze kunnen elkaar tegenwerken etc. Kortom: voor een efficiënte luchtstroom is het belangrijk om van de grond af aan goed te werk te gaan.Voorbeeld: Om je te laten zien wat nou goed en wat nou fout zijn zie je hieronder 4 plaatjes staan. De eerste 2 zijn voorbeelden waarin de fans verkeerd geplaatst zijn. De nummers 3 en 4 zijn voorbeelden waar de fans wél juist geplaatst zijn.
Een aantal belangrijke fan eigenschappen op een rijtjeFan grootte (diameter -40, 60, 80, 92, 120mm etc)Geen enkele fan is hetzelfde, maar er zijn een aantal principes die van toepassing zijn voor alle fans. Zo kan een grotere fan veel meer luchtverplaatsing hebben bij hetzelfde aantal toeren dan een kleine fan. Andersom is hetzelfde ook waar: een grotere fan heeft bij dezelfde luchtverplaatsing minder toeren nodig om zijn werk te doen dan een kleine fan. Om deze reden kun je voor een stille PC het beste altijd 'groot denken' qua formaat. Een 80mm fan maakt bijv. gemiddeld 6dBA meer herrie als een 92mm met dezelfde airflow.Fan SnelheidHoe sneller een fan draait hoe hoger de luchtstroom, maar ook hoe hoger de toonhoogte waarop hij herrie maakt. Hogere tonen worden door de meeste mensen als irritanter ervaren als lagere tonen. Daarnaast is het zo dat door de fan te vervangen voor een efficienter/groter type dezelfde luchtverplaatsing behaald kan worden met minder herrie. Om deze reden is het eveneens aan te raden om 'groot te denken' qua formaat zodat het aantal toeren het laagst kan blijven.Fan HerrieAlles wat beweegt maakt geluid, of het nu om de fan zelf gaat (denk daarbij bijv. aan de lagers) of de luchtstroom zelf.Wat betreft de fan zelf spelen de volgende factoren een rol: Lagers: ballbearing (kogellagers) vs sleave/sintecbearing (kunststoflagers) - een ballbearing gaat véél langer mee, maar heeft een wat meer piekend, ratelend geluid als een sleevebearing die een wat vlakker, suizend geluid maakt. Een sleevebearing fan moet voor optimale werking met de as horizontaal gepositioneerd worden, terwijl een ballbearing fan in alle mogelijke standen gebruikt kan worden. Om deze reden zie je heel vaak dat AGP videokaartfans de geest geven: een sleevebearing fan die ondersteboven op de kaart zit met de as in het vertikale vlak gepositioneerd. Fan vorm (uitvoering/type)Zowel voor de fan en de luchtstroom maakt het uit welk type/vorm of grootte fan je gebruikt: Een fan met 5 bladen moet om dezelfde luchtstroom te bereiken een stuk sneller draaien als eenzelfde fan met 7 bladen. Een crossflowfan kan efficienter op een plat vlak een luchtstroom maken als een axiale fan. Een radiale fan kan een gelijkmatiger uitvoer geven (zonder dood middenpunt) als een axiale fan. Voor een fan met 7 bladen op 4900 toeren kun je de meeste herrie verwachten rond de 490 Hertz => (aantalbladen*rpm)/60=HzFan KwaliteitDe ene fan is de andere niet en er is een groot verschil tussen kwalitatief goede fans en een budget fan. Goedkope fans willen nogal eens snel slijten en binnen hun korte levensduur steeds meer herrie maken.Xavyer heeft hierover een handig topic geopend: [info] De levensduur van fans Fan Luchtstroom (CFM / m3/h)De hoeveelheid lucht die een fan doorvoert per tijdseenheid. Bij ons wordt dit meestal aangeduid met cubieke meter per uur (m3/h), maar veel buitenlandse sites/fabrikanten gebruiken de aanduiding cubieke voet per minuut.1 cfm = 4.71947 x 10-4 m3/sVoor het omzetten kun je ongeveer uitgaan van het volgende:
Berekening van benodigde airflow
Kort door de bocht: Een fan met 1 m3/h airflow kan maximaal 31/3Watt dissiperen bij een toegestande temperatuurstijging van 10°C. Om 300Watt aan warmte te kunnen afvoeren heb je dus minimaal een totale airflow nodig van 90 m3/h. Omdat de specificaties van fans uitgaan van 0" statische druk wordt aangeraden om hierbij een marge van 20~30% te nemen, waardoor je dus op een airflow van 108~117 m3/h uitkomt voor 300W. Naslag
Balans van AirflowVergelijk het eerder genoemde voorbeeldplaatje 3 eens met het onderstaande plaatje uit de ATX specificaties:  Theoretisch gezien is de beste airflow in een 100% dichte kast als de kast evenveel luchtaanvoer als luchtafvoer heeft (dus 2 fans met dezelfde CFM zoals in voorbeeld 3). In de praktijk is echter geen enkele kast 100% luchtdicht en zitten er op diverse strategische plekken luchtopeningen en wordt lucht wordt ook aan- en afgevoerd via diverse kieren, naden en drives in je kast. Op deze manier krijgen de drives en insteekkaarten de broodnodige airflow. Hierdoor kom je in de praktijk meestal erop uit dat je iets meer intake óf outtake nodig hebt dan 100% met elkaar in balans (afhankelijk of je de lucht eruit wilt zuigen, of eruit wilt persen door de 'lekgaten'). Je moet namelijk de 'lekgaten' meenemen in je balansberekening. In verband met stof kun je vaak beter voor iets meer outtake- dan intake-luchtstroom kiezen. Fan filters/stofDoor het plaatsen van filters voor je fans kun je de hoeveelheid stof beperken wat door je fan wordt aangezogen. Voor de intake fans is het altijd raadzaam om een stoffilter te gebruiken zodat de hoeveelheid stof in je kast beperkt wordt. Voor de outtake fans is het meestal raadzaam om deze juist niet te filteren, zodat het aanwezige stof zonder belemmering je kast uit geblazen kan worden. Let erop dat hoe dichter dat een filter is (hoe fijner het stof dat hij opvangt) hoe meer dat dit de airflow verminderd (evt. dus een fan nemen met wat meer airflow). Daarnaast wordt de opgevangen stof op den duur verzameld als een soort matje wat de airflow verminderd. Een fan trekt zelf ook veel stof aan, wat zijn werking/efficientie verminderd. Een fan kan bijv. door het stof erg stroef gaan lopen wat erin resulteerd dat de fan minder hard draait of juist helemaal niet meer start met draaien (vooral de kleine relatief zwakkere videokaart fans zijn een bekend voorbeeld hiervan). Regelmatig (bij een computer die continue aanstaat zo'n elke 3 á 6 maanden) schoonmaken is dus aan de orde, zowel van filters als fans en ventilatiegaten (neem gelijk de rest mee waar je bij kunt, zoals heatsinks). Een zachte langharige verfkwast is een prima hulpmiddel voor het ontstoffen. Na het schoonmaken kun je de fan eventueel smeren bij het lager met teflonspray of naaimachineolie. Gebruik hiervoor nooit dik vet omdat dit kan zorgen dat je fans niet 'koud-starten'.Er bestaan ook metalen filters die als extra eigenschap hebben dat ze EMI (electrische straling) verminderen. De bij de fan onstane opening wordt op deze wijze afgeschermd (gebaseerd op hetzelfde principe als het ruitje in je magnetron). Er bestaat een ruim assortiment kant-en-klare stoffilters, maar je kan ook zelf aan de gang gaan met ijzerdraad en oude panty's. Hoe weet je dat je een goede airflow hebtDe ATX specificatie zegt hierover dat de kasttemperatuur met kap/zijplaat erop maximaal 7 á 10 graden celcius hoger mag zijn dan de kamertemperatuur en dat de maximale kasttemperatuur niet hoger mag zijn dan 38 á 40 graden celcius. (Bron: Thermal, Mechanical, and Chassis Cooling Design Guide 23794B - October 2000, p. 26)Kortom: als je kasttemperatuur behoorlijk koeler is zónder zijplaat dan is je airflow niet optimaal en kan er nog het één en ander verbeterd worden. Zolang dit verschil niet groter is als 10 á 15 graden (veel sensoren zitten nl. niet op de juiste plaats en hebben een grote meetafwijking) is je airflow prima. Extra intake voor onderdelen die meer koeling nodig hebbenSoms kan het zijn dat de lucht in de kast al zover is opgewarmd dat een interne fan (bijv. CPU/videokaart) alleen maar warme kastlucht zit rond te slingeren. Het maken van een extra fanduct die direct zijn lucht uit de koelere kamer haalt is dan aan te raden. Dit kun je heel simpel doen door een fan te plaatsen in je zijplaat rechtboven het te koelen object. Eventueel kun je dit nog wat efficiënter maken met een slang, koker etc.Grote of kleine kastIn een grote kast is er een groter volume lucht aanwezig om de warmte van de diverse hitteobjecten op te nemen. Hierdoor neemt de kasttemperatuur minder snel toe als in een kleine kast. In een kleine kast wordt bij dezelfde airflow de lucht vaker ververst als in een grote kast. Daarnaast is de luchtsnelheid over de te koelen objecten hoger bij een kleiner volume als bij een groter volume als de aangevoerde luchtstroom hetzelfde blijft (praktijk voorbeeld: 10cfm door een tuinslang, of 10cfm door een rietje). Echter, in een kleine kast kun je vaak geen grote fans kwijt en in een grote kast hoeven de warme objecten ook niet zo dicht op elkaar te zitten. Kortom, meestal is een grote kast dus praktischer. OptimalisatieAlle belemeringen die voor/achter een fan zitten zorgen ook voor meer herrie en verminderen de airflow. Voor het beste resultaat ruim je de kabels goed op in je kast en maak je blowholes. Scherpe bochten in de luchtstroom hebben een negatief effect op de effïciëntie van de airflow in een kast. Zorg er daarom voor dat de luchtstroom zoveel mogelijk onbelemmerd met een vloeiende rechte stroom van intake naar outtake gaat.Koeling 'on-demand'Aangezien je PC niet altijd evenveel belast is, is de hoeveelheid benodigde koeling ook niet altijd hetzelfde. Tijdens surfen / briefje tikken etc heb je niet zoveel koeling nodig en heb je het liefst een stil systeem naast je staan, terwijl bij het spelen van een 3D-game er een behoorlijke hoeveelheid extra koeling nodig is. Om in al deze omstandigheden toch genoeg koeling te hebben met de minste herrie kun je 2 dingen doen: kiezen voor temperatuur gestuurde fans die automatisch harder gaan draaien of een fancontroller plaatsen zodat je tijdens het surfen de fans lager kan zetten en tijdens het gamen wat harder laat lopen.Voor allebei valt het een en ander te zeggen: een fancontroller kan bijv. gelijk de nodige info (toerental, temperatuur etc) op een scherm tonen en zorgen voor verfraaiing van het uiterlijk van je PC, terwijl temperatuursturing een goed intern valnet is omdat het geen handmatige handeling vereist. Let bij een externe fancontroller erop dat deze wel geschikt is voor de fans waarvoor je hem wilt gebruiken (het vermogen/stroom van de controller moet tenminste groter zijn dan de fans die je erop aansluit). Zo kun je bijv. op de X-controller van ThermalTake maar maximaal 1,5A aansluiten in totaal waardoor de maximale stuurstroom per fan-aansluiting zo'n 0,38A mag zijn. Ga je hier nu een fan op aansluiten met een stroom van 0,8A dan blaas je de uitgang van de controller op. Kortom: let goed op de specificaties pér fan-aansluiting! WaterkoelingInleiding WaterkoelingEen methode die tegenwoordig veel gebruikt wordt om een PC te koelen is door middel van waterkoeling. In dit gedeelte van de FAQ zullen we hier verder op in gaan. Echter is er wel een kleine waarschuwing op z'n plaats:Elektriciteit en water verdragen elkaar nog steeds niet, dus voordat je begint bedenk heel goed waar je mee bezig bent! Schakel ALTIJD de stroom eraf voordat je aan je WC gaat knoeien, zo voorkom je een 220V-kapsel en fried hardware. Het principe achter waterkoelingEigenlijk is de benaming waterkoeling onjuist. Waterkoeling is gewoon luchtkoeling. En eigenlijk is zelfs die benaming onjuist, koeling bestaat niet, je kan enkel warmte verplaatsen. Het grote voordeel van waterkoeling is dat je door de grote radiatoren een enorm grote oppervlakte kunt creëren, met een gewone heatsink rechtstreeks op je CPU is dat niet mogelijk. De functie van het water is het transporteren van de warmte van je CPU naar de radiator. Daar kan trouwens ook een heatpipe voor gebruikt worden.Vloeistof en metalenOmdat waterkoeling redelijk gevoelig is voor bv. algen en corrosie kan je er niet zomaar kraanwater in gooien. Gedemineraliseerd water (demi water) i.c.m. een anti-corrosie vloeistof is de beste oplossing. Er bestaan ook kant-en-klare oplossingen zoals voorgemixte koelvloeistoffen die in auto's worden gebruikt (bv. Engine Ice). Een interessante eigenschap van deze koelvloeistoffen is dat het de oppervlaktespanning van het metaal verhoogt waardoor er betere warmteoverdracht plaats vind.Hieronder volgen enkele veel gebuikte anti-corrosie vloeistoffen en met welke verhouding je ze t.o.v. water moet toevoegen in Liters:
Wil je toch koper & aluminium in 1 setup gebruiken, dan kan je het volgende doen:
WaterblokjesWaterblokjes, ook wel waterjackets genoemd, plaats je op de hittebron (CPU/VGA/NB). Het water stroomt door de blokjes en neemt de hitte weg. De beste materialen qua warmtegeleiding zijn in volgorde zilver, koper en aluminium. Koper is het best geschikt, het is een stuk goedkoper dan zilver en aangezien radiators meestal van koper zijn gemaakt doe je er goed aan een koperen blokje te nemen.Waterblokjes kán je zelf maken, maar dat gaat natuurlijk niet zo vlot. Als je over een freesmachine beschikt is het geen probleem, zeker met een computergestuurde (CNC) frees kan je perfecte resultaten bereiken. Ook zonder frees kan het, het komt er dan op neer dat je in je blokje allemaal gaatjes boort zodat die kanalen vormen. Het waterblock van 1A Cooling, de HV2, maakt gebruik van dit principe wat ze 'Speed-channel-technologie' gedoopt hebben, en dit presteert erg goed. Sommige Tweakers hebben echter zo hun eigen ideeen hoe een koelblokje in elkaar moet zitten. Tegenwoordig zie je meer de trend dat de waterblokjes worden opgebouwd uit een plak koper en verschillende lagen plexiglas. Het principe is eenvoudig en goed bedachte constructies kunnen uitstekende koelprestaties bieden, zie bijvoorbeeld het Cascade waterblok. Waterblocks kan je natuurlijk bij de betere hardwarezaak halen (zie Handige links gedeelte onderaan) of via een inkoopactie van iemand die ze zelf maakt (de verschillende acties van Tha_Mafkees en Jupiler bijvoorbeeld). Een slecht presterende WC-setup wordt vaak veroorzaakt door een slecht ontworpen waterblock. De opzet van de kanaaltjes in het koelblok is van groot belang en heeft de meeste invloed op de koelprestaties. Over het algemeen kan men zeggen dat koelblokken met een inlaat direct boven de core het beste koelen. Benchmarks wijzen uit dat blokken met deze opzet (Cascade - Swiftech MCW 462 - R+R Excalibur - D-tek Whitewater 1 2) blokken erg goed koelen. Andere oorzaken van tegenvallende koelprestaties kunnen zijn: slecht contact tussen het waterblok en de CPU door te veel/weinig koelpasta, niet hard genoeg aangespannen, blokje scheef op de CPU, etc. Sommige waterblokjes zijn niet goed gepolijst waardoor de warmte-overdracht verre van optimaal is. Polijsten kan met fijn staalwol (00 of 000) of beter nog, fijn schuurpapier. Begin met grid 800 en ga stapsgewijs verder tot grid 2000. Fijn schuurpapier is ook waterproof, waardoor je nat kunt schuren (met een beetje water), dat werkt een stuk beter. Je vindt het bij de bouwmarkt, verfwinkel etc. RadiatorenKant-en-klare radiatoren zijn duur (€ 60- €100). Veel goedkoper en meer "tweaker" zijn (kachel)radiatoren van de autosloop (€ 5-25).Handig om te weten: alleen auto's van 1995 en ouder werden voorzien van koperen radiatoren. Tegenwoordig is alles van aluminium vanwege nieuwe milieuwetgevingen. Op een koperen kachel rad is het niet zo moeilijk om messing slangpilaren te hardsolderen. Door te hardsolderen krijg je een stevige, waterdichte verbinding die aardig wat druk kan hebben<br /><br />Een grotere radiator heeft weinig airflow nodig. Stille 120mm fans (op een paar cm afstand om turbulentie/herrie te voorkomen) of een airduct met één fan volstaat ruimschoots. PeltiersInleiding PeltiersIn de loop van de tijd zijn er verschillende manieren geweest om je PC te koelen. 1 van de populairste methodes op dit moment voor de mensen die wat extremere koeling willen is het koelen van de PC door middel van waterkoeling.Wat veel mensen niet weten is dat er een eenvoudige manier is om je waterkoeling een stuk efficiënter te laten werken. Deze manier is het koelen met een peltier oftewel een TEC. TEC staat voor Thermo Electric Cooler. In de rest van deze FAQ zullen we het hebben over een TEC. Als je dit ziet staan dan bedoelen we dus een Peltier. In de loop van dit verhaal zul je een heleboel verschillende dingen tegenkomen die te maken hebben met het gebruik van een peltier. Van het uitrekenen van de grootte van een peltier tot de isolatie en van de voeding tot de temperatuurverschillen. Hoe het allemaal is ontstaanEen peltier werkt met het peltier effect wat ontdekt is in 1834, wat inhoud dat als er een gelijkstroom op twee niet gelijke stoffen wordt gezet (negatief en positief geladen materiaal) er een tempratuur verschil optreedt.Het peltier effect is 1 van de 3 thermo-elektrische effecten, de andere twee zijn bekend als het Seebeck effect en het Thomson effect. Waarbij de laatste twee effecten als 1 geleider voorkomen. De drie effecten hebben een vrij eenvoudige relatie met elkaar. Het peltier effect houdt in dat als er een stroom ter grootte van I over een aaneenschakeling van twee geleiders A en B wordt gezet met een peltier coëfficiënt IIa en IIb produceert dat een hitte van:
Waar W staat voor zowel een negatieve als een positieve stroom. Een negatieve stroom geeft koeling terwijl een positieve een verwarming geeft. Het peltier effect ontstaat door het feit dat een elektrische stroom is vergezeld van een bepaalde warmte in een geleider zelfs als deze een constante tempratuur heeft. De grote van deze warmte is gegeven door:
De peltier warmte is de balans van de warmte die zowel van als naar het oppervlak loopt. De warmte ontwikkeling gevonden bij een elektrische stroom is verklaard door de verschillende stroom snelheden van de elektronen die de elektrische stroom geleiden. De stroom snelheid hangt af van de energie van de geleidende elektronen. Voorbeeld: Als de stroom snelheid van elektronen met een energie boven het chemische potentieel (Fermi Energie) groter is dan voor de elektronen met een lagere energie, de elektrische energie is vergezeld door een hitte ontwikkeling in de tegenovergestelde richting (Omdat de elektronische lading negatief is!). In dit geval is de peltier coëfficiënt negatief. Dezelfde situatie ontstaat voor een negatiefgeladen halfgeleider, waarin de elektrische stroom gedragen wordt door elektronen in geleidestatus. Het Seebeck en Peltier coëfficiënt Q en II geven de volgende relatie:
De standaard TEC is gemaakt door 2 keramische plaatjes met een serie Positief en Negatief geladen pilaartjes tussen hen in. De keramische plaatjes aan beide zijden geven de TEC stevigheid en zorgt voor elektrische isolatie. Het negatieve materiaal heeft een overschot aan elektronen, het positieve materiaal heeft echter een tekort aan elektronen. 1 P en 1 N geeft een koppel. Zie figuur 1. koppel in een TECEen TEC heeft dit soort koppels in serie staan wat betreft de stroom en wat betreft warmte afgifte natuurlijk allemaal parallel Een TEC kan bestaan uit 1 tot vele honderden van dit soort koppels. Als de elektronen van het P materiaal naar het N materiaal gaan dan krijgen ze een hogere energie waarde waardoor ze thermische (warmte) energie absorberen (koude kant). Als ze daarna weer van het N materiaal naar het P materiaal gaan komen ze in een lagere energie waarde waardoor ze thermische energie vrijgeven (warme kant). Een TEC kan gebruikt worden om zowel te koelen als te verwarmen maar bij een computer zijn we vooral geïnteresseerd in het koelen. Let er dus goed op dat je de peltier op de juiste wijze gebruikt anders verwarmt hij je processor! Rekenen aan een peltierNu we weten wat een peltier is wordt het hoog tijd om te kijken wat voor peltier we nodig hebben. We zullen kijken waarom sommige peltiers wel in je systeem kunnen en waarom andere niet.Een peltier kan b.v. 226 watt zijn terwijl je CPU een watt of 60 is. Dan wordt de totale warmte die je heatsink af moet voeren dus 364.8 + 60 = 424.8 Watt. Zoals je ziet tellen we de warmte ontwikkeling van de CPU bij de Peltier op dus de formule om uit te rekenen wat een heatsink aan warmte af moet kunnen voeren is:
Waarbij: Qh = Warmte Heatsink Qc = Warmte CPU onder welke manier je ook bedenkt (als je overklokt ook dat wattage geven!) Qp = Warmte Peltier De TEC's gegevens zijn gegeven door de fabrikant en bestaan meestal uit 4 dingen (Qmax, Vmax, Imax en Tmax). Qmax is het maximale wattage dat een peltier kan verplaatsen van de koude naar de warme kant ervan uitgaande dat de peltier met een efficiëntie van 100% werkt. Vmax is het meest efficiënte voltage volgens de fabrikant (meestal ligt dat iets lager, bij 15 V Vmax is b.v. 12-14 volt beter) Imax is het meest efficiënte amperage wat de TEC kan hebben. Tmax is het meest efficiënte tempratuur verschil tussen de warme en koude kant van de peltier als deze niet belast is. Elke peltier heeft voor deze dingen z'n eigen waardes en deze worden eigenlijk altijd wel door de fabrikant of leverancier gegeven. Laten we ervan uitgaan als voorbeeld dat we een peltier hebben die een wattage van 226.1 watt vermogen heeft bij een voltage van 15.2 volt met 24 ampère en een tempratuur verschil van 67 graden kan geven. We kunnen de relaties als volgt weergeven:
Waarbij: Th = De peltier z'n warme kant tempratuur (dit is een van de meest kritiekste punten mbt. het koel systeem van een peltier) Tamb = De gemiddelde tempratuur in je systeem kast C/W = Heatsink efficiëntie (Aantal graden/Watt) Qh = De totale load op de Heatsink(watt) Pin = Peltier stroom toevoer (watt) Qc = CPU warmte load (Watt) dT = Totaal tempratuur verschil tussen de peltiers warme en koude kant Tc = De tempratuur van de koude kant van de peltier. Laten we ervan uitgaan dat de kast tempratuur 20 graden is, Pin is (Ampère * Volt = 24 * 15.2 = )364.8 Watt, Qc = 60 watt en de heatsink efficiënt is 0.5 C/W. Als we nu al deze gegevens invullen in onze Th formule krijgen we het volgende:
Als je naar de gegevens hierboven kijkt zou een peltier dus 232,4 Graden worden. Het wordt zo heet omdat de peltier geen mogelijkheid heeft om de totale warmte van de peltier + CPU kwijt te kunnen (Dit is namelijk met een luchtkoelertje erop (voor een luchtkoelertje kan je vrijwel altijd 0.5 C/W nemen, van waterkoeling weet ik dat niet precies). Deze gegevens zijn belangrijk omdat elke peltier een "performance curve" heeft dat geeft aan wat we kunnen verwachten van de koude kant van de TEC zal zijn onder verschillende heatsink tempraturen, voltages en ampères.<br />Als je zo'n tabel afleest geeft dat de meest koude tempratuur aan die mogelijk is binnen de door jouw gestelde parameters. Om nu te kunnen kijken wat het tempratuur verschil zou zijn tussen de warme en koude kant van de peltier kan je de volgende formule gebruiken:
Dus als we een peltier hebben van 226 watt en een cpu wattage van 60 watt en een maximaal tempratuur verschil van 67 graden wordt dat:
Zoals je dus ziet moet je een goede heatsink hebben om alle warmte af te voeren. Een luchtkoeling is dus echt niet voldoende. Wat de grote merken en fabrikanten ook beweren een luchtgekoelde heatsink met een peltier zal nooit zo goed koelen als een waterkoeling en soms zelfs slechter als een luchtkoeling zonder peltier. De voeding van een TECNu we weten welke TEC we nodig hebben moeten we gaan kijken naar hoe deze gevoed moet gaan worden. Zoals we in het voorbeeld hierboven al zagen is het bijna niet te doen om een TEC te gaan voeden met de voeding uit onze computer. Deze levert A. Niet genoeg Ampère en B. Niet genoeg voltage om de TEC goed te kunnen laten functioneren.Er zijn twee mogelijkheden om onze TEC toch goed te kunnen voeden: - Een speciale (Meestal dure voeding kopen) - Zelf een voeding bouwen. Om zelf een voeding te bouwen heeft DaBit op zijn site een zeer mooie beschrijving gemaakt. Omdat dit echter in het engels is zal ik heel in het kort een aantal dingen proberen hier te verduidelijken maar voor de details wil ik je toch naar zijn site verwijzen wat hierna staat is dus ook grotendeels gewoon naar het Nederlands vertaald vanaf zijn site dus alle credit naar DaBit. Als je naar het schema kijkt dan zie je een aantal dingen staan. Deze zijn een Fuse (zekering) een Transformer (transformator) een Bridge rectifier (gelijkrichter) en een capacitor (condensator). De zekering is alleen maar voor beveiliging. Het exacte type wordt geleverd bij de Transformator en deze moet aangehouden worden omdat er anders brand kan ontstaan. De uitgang van de transformator zit gekoppeld aan een gelijkrichter zodat de wisselspanning die uit de transformator komt omgezet wordt naar een gelijkstroom. Daarna zit er een condensator die de fluctuaties in de spanning recht trekt zodat er een mooi stabiele voeding voor de TEC ontstaat. Hoe groot alle onderdelen moeten worden staat heel duidelijk aangegeven op de site met berekeningen. Ik ga dat niet hier vertellen omdat ik dan al DaBit zijn werk overnieuw ga zitten doen in een andere taal terwijl iedereen eigenlijk wel een beetje engels kent. Ook is het zo dat er een aantal standaard voedingen in omloop zijn die eigenlijk niet voldoende zijn voor een peltier maar daar wel speciaal voor worden verkocht (bepaalde type's meanwell voedingen) deze passen wel mooi in een 3 1/2" bay maar zijn eigenlijk net niet afdoende om je peltier van voldoende volt en ampere te voorzien. Let dus op dat als je een voeding koopt deze van voldoende vermogen is om je peltier ook echt goed te kunnen voeden. De TEC in ons systeem inbouwenNu we een werkende TEC van de juiste grootte hebben gemaakt gaan we door naar het volgende, namelijk het inbouwen van een peltier.Dit is uitgebreid beschreven door mij in een eerder topic te weten: Het inbouwen van een Peltier -> ervaring en mini FAQ hier staan vooral veel foto's ed. in van hoe het er in het echt uit ziet voor de mensen die hierin geïnteresseerd zijn. De rest zal ik ook hier gaan bespreken: Als je een systeem voor je neemt heb je als eerste de socket waar de processor in valt, hier overheen komt een coldplate, daaroverheen de peltier en dan als laatste een goede waterkoeling. Dit zal er dus ongeveer als in figuur 2 uitzien Fig. 2: Nu zie ik opeens een coldplate staan! Wat is dat voor iets?? Dat hadden we nog niet besproken.. Nou, eigenlijk is dat heel erg simpel, een coldplate is er speciaal voor gemaakt dat de warmte die de CPU genereert gespreid wordt over de hele coldplate zodat de peltier (die groter is als de core van je CPU) deze plaat in z'n geheel kan koelen. Zo gaat er dus geen warmte verloren doordat er maar een heel klein oppervlak gekoeld kan worden maar kan dus het hele oppervlak van de TEC ook effectief gebruikt worden om de CPU te koelen. Oké nu we gehad hebben hoe het allemaal precies gemonteerd moet gaan worden een stukje over isoleren. Dit is ook weer iets wat heel nauwkeurig moet gebeuren omdat je systeem niet tegen water kan. Wat er gebeurt is dat de TEC koud wordt aan de onderkant (onder 0 ) dan kan er dus condens ontstaan en da's niet zo fijn voor de onderdelen van je computer als deze met dat condens in aanraking komen. Een manier die ik nog steeds met succes toepas is de volgende: • De processor uit de socket halen • De holte in de socket opvullen met Zuurvrije Vaseline (Ja, heren tweakers... Dat spul ja ) Dat moet er dus ook echt opstaan.. Zuurvrij! • De gaten van de socket Waar de pinnen van de processor in vallen opvullen met vaseline -> Maar vaseline isoleert toch?? Jah.. maar de socket schuift straks waardoor er wel goed contact gemaakt wordt.. Geloof me! • De processor weer terug in de socket • Weer met de vaseline aan de slag.. Nu alles opvullen totdat de vaseline tot de bovenkant van de core zit... • De coldplate en de waterkoeling erop... • Nu het tricky gedeelte.. Om de processor en de coldplate en aan de achter kant waar de socket zit moet het geïsoleerd gaan worden. Dat wordt dus Crea met Piepschuim, PurSchuim of als je een kant en klaar setje koopt en daar zit zoals bij de Swiftech isolatie materiaal bij dat erop plakken... • Gefeliciteerd.. Uw systeem is nu geïsoleerd.. En nu als de donder verder met het inbouwen van dat moederbord! Fig. 3: Fig. 4: Een heatsink met isolatie en peltier Op de foto hierboven is de heatsink van mij te zien met de isolatie er omheen. De isolatie is neopreen en is in een vorm gesneden zodat deze om de peltier heen valt zodat er geen condens kan ontstaan. Als je nog verder wil gaan met de isolatie van je computer dan kan je het moederbord eventueel nog inspuiten met blanke lak of al je componenten beplakken met kurk. Deze methoden worden uitgebreid besproken op de volgende sites: http://www.octools.com/in...ticles/howto2/howto2.html http://www.octools.com/in...t_condensation/intro.html http://www.octools.com/in...s/condensation/howto.html Zoals je zult zien zijn deze allemaal voor wat oudere systemen maar de isolatie methoden zijn precies hetzelfde gebleven dus ook voor onze toepassingen nog uitermate geschikt. Nog maar even ten overvloede dan nog het volgende: Let erop dat je waterkoeling echt uitermate goed werkt. Het is al bij een aantal users van GoT en van andere OC-Sites voorgekomen dat het hele systeem met een peltier veel maar dan ook echt heel veel te heet werdt waardoor uiteindelijk zelfs de solderingen van de peltier los gingen, er kortsluiting ontstond, daardoor de peltier eigenlijk ging verwarmen naar beide kanten en daardoor ook de CPU en het moederbord dood gingen  Oké een computer koelen leuk maar kan ik nog meer met een peltier? - Een waterchiller o.i.dTuurlijk kan je met een peltier nog veel meer als alleen maar een computer koelen. Een peltier wordt in de industrie heel veel gebruikt om dingen op een constante tempratuur te houden omdat je iets zowel kan verwarmen als afkoelen met 1 peltier alleen maar door simpel de polariteit om te draaien.Een idee wat hier op GoT al een paar keer geopperd is is het maken van een waterchiller met een peltier... Eigenlijk is dit uitermate in-effecient omdat je twee apparte waterlussen nodig hebt. Heb je dus ook twee pompen nodig. Verder is het zo dat het water niet echt makkelijk af te koelen is. Wat je dus zal moeten doen is een tweetal waterkoelingsblokjes maken en deze weer door een waterblokje laten lopen wat koelt. niet echt handig dus (groot)  Fig. 5 - Een professioneel waterchillertje van swiftechZoals je hier kunt zien worden er twee peltiers gebruikt. Deze zijn volgens de site van tweakstore 226 watt per stuk (364.8 watt warmte afgifte per stuk) * 2 = 729.6 watt warmte afgifte. Dit moet dan weer afgevoerd worden door een radiator die dat aankan (ook geen kleintje). Als je dan verder kijkt naar wat hij het water afkoelt dan zie je dat hij het water maar 4 graden boven een kamer tempratuur kan afkoelen bij een kamertempratuur van 25 graden en een watertempratuur van het warme water van 35 graden, het water werdt dus 6 graden afgekoeld! niet echt veel. |
- Apen-nootjes
- Registratie: September 2001
- Laatst online: 03-04 12:48
:strip_exif()/u/34960/lemming.gif?f=community)
Mede-auteur:
- Apen-nootjes
- Registratie: September 2001
- Laatst online: 03-04 12:48
Phase-ChangeInleiding Phase-ChangePhase-Change (vanaf hier PC genoemd) koeling is gebaseerd op het natuurkundige principe dat een verdampende vloeistof energie onttrekt van de omgeving, en een condenserende vloeistof warmte afgeeft aan de omgeving. De officiele niet-overklokkers term voor een phase-change systeem is 'Vapour-compression system'. Dat een verdampende vloeistof warmte opneemt kun je eenvoudig zelf uitproberen door op een zonnige zomerdag in het zwembad te springen en eruit te klimmen. Doordat het water op je lijf gaat verdampen heb je het opeens een stuk minder warm.Exact hetzelfde principe wordt gebruikt in koelkasten. Een vloeistof (meestal incorrect 'freon' genoemd) wordt verdampt door het te laten koken. Hierdoor wordt warmte onttrokken. Een compressor perst de damp weer samen totdat de damp weer vloeibaar wordt. Hierbij ontstaat warmte, welke buiten de te koelen ruimte afgevoerd wordt. De zojuist ontstane vloeistof kan dan weer naar de verdamper, etc. Het is dus gewoon een kringloop. Het grote voordeel van dit systeem is dat eenvoudig hoge capaciteiten te halen zijn en dat het efficienter is dan het gebruik van peltiers. De componenten van een phase-change systeemEen phase-change koeler bevat in de basis de volgende componenten:• Compressor • Condenser • Filter / Droger • Expansie onderdeel • Verdamper • Koelmiddel Soms zijn er nog additionele onderdelen nodig, maar dit hangt af van hoe het systeem ontworpen is. De compressorDe compressor doet niets anders dan het koelmiddel rondpompen. Hierbij wordt aan de perszijde van het systeem het koelmiddel samengeperst tot vloeistof. Er zijn verschillende soorten compressoren. In koelkasten, vriezers maar ook in de commerciele pc-koelers wordt voornamelijk een zuiger-compressor gebruikt. Denk hierbij aan een systeem zoals een gewone luchtcompressor ook gebruikt. In modernere airconditioners en zwaardere systemen worden ook andere typen compressorn gebruikt zoals scroll-compressoren of roterende compressoren. In de U.S. zijn de roterende compressoren zeer goedkoop aan te komen en worden daarom ook vaak gebruikt in zelfbouw systemen.Elk koelmiddel heeft andere eigenschappen en daarom is een compressor ook geschikt gemaakt voor een bepaald koelmiddel. Dit houd in dat de motor een bepaalde sterkte heeft (meestal uitgedrukt in pk's), dat er olie inzit die geschikt is voor dat koelmiddel. Het is niet zomaar mogelijk om elke compressor met een ander koelmiddel te laten werken. Een andere eigenschap van compressoren is het werkgebied. Er zijn 3 werkgebieden, namelijk LBP, MBP en HBP (low-, medium- en High backpressure). Een HBP compressor is in staat om veel meer koelmiddel rond te pompen, en heeft hierdoor ook een sterkere motor. Voor een processorkoeler wordt meestal een LBP compressor gebruikt, immers wil je een zo laag mogelijke temperatuur, dus een lage zuigdruk. Ook de start kracht (starting torque) van een compressor is iets waar rekening mee gehouden dient te worden. Dit komt later aan bod bij de expansie methode. De condenserNet als dat bij het verdampen van een vloeistof warmte onttrokken wordt aan de omgeving, ontstaat bij het samenpersen van een gas tot vloeistof warmte. Deze warmte moet worden afgevoerd, en dit gebeurt in de condenser. Een koelkast bevat vaak een passieve condenser (het zwarte 'rek' wat achterop de koelkast zit). Bij andere systemen zoals airco's, maar ook de pc-koelers wordt gebruik gemaakt van een actieve condenser. Dit lijkt op een radiator zoals gebruikt bij een waterkoelingssysteem. Een normale radiator is echter niet geschikt als condenser. Bij het samenpersen van het gas loopt de druk hoog op, dus de condenser moet ook geschikt zijn voor deze drukken. Een normale radiator is met zachtsoldeer vastgezet, en zal de hoge drukken niet overleven. Hoe hoog deze druk is hangt af van het gebruikte koelmiddel, en de temperatuur van de condenser. Om de drukken zo laag mogelijk te houden is het van belang de condenser goed te koelen. Daarom zit er op de kleine condensers altijd een fan. Verder dient de condenser ook geschikt te zijn voor het af te voeren vermogen, en zie je dus bij airco's veel grotere condensers dan bij pc-koelers.Filter / DrogerVuildeeltjes en water kunnen ervoor zorgen dat het systeem verstopt raakt. Om ervoor te zorgen dat er geen water of vuil in het systeem zit, wordt er een filter / droger geplaatst. Als een systeem open is geweest, is het altijd aan te raden om een nieuwe droger te plaatsen.Expansie onderdeelDit onderdeel zorgt ervoor dat de samengeperste vloeistof weer verdampt en dus koude onttrekt aan de omgeving. Er wordt gezorgd voor een drukverschil tussen de perszijde en de zuigzijde zodat verdamping kan plaatsvinden. Dit kan op verschillende manieren gebeuren maar de meest gebruikte methoden zijn een capillaire leiding en een TEV/TVX• Capillaire leiding: Dit is een zeer dunne leiding (meestal < 1mm binnendiameter). Door een bepaalde lengte van deze leiding te gebruiken wordt er een weerstand voor de vloeistof gecreeerd, en zal dus een drukverschil ontstaan. De lengte en diameter van deze leiding en hiermee het drukverschil bepaalt in combinatie met de compressor de capaciteit en temperatuur van het systeem. De capillaire leiding zorgt ervoor dat er bij een uitgeschakeld systeem uiteindelijk geen drukverschil meer is tussen perszijde en zuigzijde. Hierdoor hoeft de compressor een minder kracht te leveren bij het opstarten. • TEV/TVX: Dit is een afkorting van Thermostatic Expansion Valve. Dit is een methode waarbij de temperatuur van de zuigleiding wordt gemeten, en hiermee wordt een klep geopend of juist gesloten om zo meer of minder koelmiddel te laten verdampen. Deze methode kan dus veel beter omgaan met een varierende load op het syteem. Bij gebruik van een expansieventiel is er ook een vloeistofvat in het systeem aanwezig als buffer voor het koelmiddel. Voor de direct-die toepassing in pc-systemen is het echter minder geschikt omdat de meeste tev's niet geschikt zijn voor zo'n kleine belasting. Bij gebruik van een tev moet de compressor genoeg kracht hebben om op te starten met een drukverschil. Er is dus een high starting torque compressor nodig. VerdamperDit is het onderdeel waar het koelmiddel uiteindelijk in verdampt en dus warmte aan de omgeving onttrekt. In het geval van een direct-die koeler gaat het dan om een koelblok wat op de processor wordt gemonteerd. Bij een airco lijkt de verdamper meer op een radiator waar lucht doorheen geblazen wordt die door de verdamper afgekoeld wordt. Het verdampte koelmiddel wordt uiteindelijk weer weggezogen door de compressor om zo de kring opnieuw te beginnen.KoelmiddelEr zijn verschillende soorten koelmiddelen. Vroeger werd er voornamelijk gebruik gemaakt van CFC's zoals R12 (ook wel freon genoemd) en R502. R12 was voor normale toepassingen, en R502 was voor de lage temperatuur toepassingen. Deze koelmiddelen zijn zeer schadelijk voor de ozonlaag, en daarom is enkele jaren geleden besloten om deze koelmiddelen niet meer te produceren en is het verboden deze middelen te gebruiken. Ook HCFC's zoals R22 werden lange tijd volop gebruikt voor bijvoorbeeld airconditioning toepassingen. R22 is wel minder schadelijk dan R12 en R502, maar nog steeds schadelijk voor de ozonlaag. R22 mag nog wel gebruikt worden om bestaande systemen te hervullen, maar niet meer om nieuwe systemen mee te vullen in de EU. in de US wordt R22 nog volop gebruikt.Om alle bovenstaande koelmiddelen te vervangen door milleu-vriendelijkere versies wordt er tegenwoordig gebruik gemaakt van HFC's zoals R134a (normale koelkasten), R404a/R507 (lage temperatuur toepassingen) en R407c/R410a (airconditioning). Deze koelmiddelen zijn niet meer schadelijk voor de ozonlaag, maar dragen nog wel bij aan het global-warming probleem. Om deze reden mag je zonder stek-licentie ook niet met deze middelen werken. Als laatste zijn er nog de natuurlijke koelmiddelen zoals R290 (propaan), R600 (butaan), R600a (isobutaan), R1270 (propeen/propyleen). Het nadeel van deze koelmiddelen is dat ze allemaal brandbaar zijn. Bij een gesloten systeem hoeft dit echter geen probleem te zijn. Zo wordt bijvoorbeeld R600a in heel veel koelkasten van Duits fabrikaat gebruikt. Is een koelkast bruikbaar als computer koeler?Jawel, in theorie is het ook best mogelijk om een koelkast te gebruiken voor je koeling. Er zijn alleen een paar kleine nadeeltjes:• De buizen van het systeem lopen meestal dwars door isolatieschuim heen. Ze daar uit te halen is niet eenvoudig. • De vorm van de verdamper binnenin de koelkast, is te groot om zomaar op de processor te monteren. Je zou dat ding wel in een bak met water kunnen hangen en verder met waterkoeling aan de slag kunnen gaan. • Het vermogen van een kleine tot middelgrote koelkast is onvoldoende om een processor te koelen. Leuk wordt het pas als je het systeem uit een koelkast van 500 liter of meer neemt. En de buizen doorknippen en er een andere verdamper opzetten dan? Mijn waterblok bijvoorbeeld? Dat kan, alleen zo gauw je de buizen openknipt/zaagt zal je koelmiddel eruit verdwijnen. Dit is riskant; je kunt er behoorlijke brandblaren aan over houden (door de snijdende kou). Verder kan het nogal milieuonvriendelijk zijn. Als je koelmiddel eenmaal verdwenen is zul je een gespecialiseerd reparatiebedrijf op moeten zoeken om het overnieuw bij te vullen. Commerciele Phase-change koelers?Er zijn 3 bedrijven geweest welke een commerciele phase change koeler op de markt hebben gezet welke direct de processor kan koelen. Kryotech heeft een tijdje een koeler verkocht, maar is al enige jaren gestopt met produceren van deze producten.Nventiv (begonnen als Chipcon) is een ander bedrijf wat redelijk succesvol direct-die koelers heeft verkocht. De producten (de Mach-I, Mach-II, Mach-II ST en de Mach-II GT) zijn inmiddels vrij bekend onder de die-hard tweakers. Helaas heeft Nventiv recent zijn faillisement aan moeten vragen. De derde bekende producent is Asetek, welke de Vapochill serie voert. Hiervan zijn ook verschillende versies verschenen (de normale Vapochill, de Vapochill SE, de Vapochill XE en recentelijk de Vapochill Lightspeed). De capaciteit van deze koelers, en daarmee ook de haalbare temperatuur hangt grotendeels af van de gebruikte compressor. Alle asetek machines, met uitzondering van de Lightspeed maken gebruik van een kleinere 12V compressor. Dit heeft als voordeel dat het vrij kleine units zijn welke weggewerkt kunnen worden in een normale midi tower. Asetek verkocht deze machines ook kompleet met een aangepaste kast hiervoor. De Lightspeed, maar ook alle Nventiv en Kryotech machines zijn verkocht als losse unit welke je onder je normale kast kwijt kunt. Het voordeel van deze losse units is dat ze een veel lagere temperatuur kunnen halen. Als je op dit moment een nieuwe phase change koeler wilt kopen kom je automatisch uit bij Asetek. Kun je je echter geen nieuwe koeler veroorloven, dan is het de moeite waard om eens uit te kijken naar een 2e hands Nventiv machine of een gebruikte Vapochill, afhankelijk van je budget en de gewenste temperaturen. Het modden van bestaande koelersDe meest verkochte koelers, met uitzondering van de Lightspeed en de Mach-II GT zijn gevuld met het koelmiddel R134a. De compressors in deze apparaten zijn gemaakt voor dit koelmiddel. Echter is R134a niet het meest geschikte koelmiddel voor dit soort toepassingen. Het is mogelijk om de koelunits te laten hervullen met een ander koelmiddel waardoor lagere temperaturen gehaald worden. De voorkeur gaat over het algemeen uit naar een hervulling met R507 waarbij temperaturen tot zo'n -50 gehaald worden. Ook hervullingen met andere koelmiddelen zoals R404a of R290 zijn mogelijk. Het hervullen van een phase change koeler mag je niet zelf doen, maar moet je laten doen bij een erkend koelmonteur. Bedenk echter wel dat de compressor in de koeler niet gemaakt is voor dit soort koelmiddelen. De drukken die in het systeem ontstaan zijn veel hoger als waar het apparaat voor bedoelt is. Een eventuele garantie van de fabrikant vervalt bij een hervulling.Verschillende soorten koelsystemen• Single stage: De meest gebruikte koelsystemen (koelkasten/vriezers, airco's maar ook de Nventiv en de Asetek koelers) zijn allemaal single stage systemen. Dit houdt in dat ze één compressor en één type koelmiddel bevatten. Er is echter wel verschil in het toepassingsgebied (low temperature, medium temperature en airconditioning). Single stage systemen kunnen tot ongeveer -50 C koelen. Is er een lagere temperatuur nodig, dan moet er worden worden gedacht aan een complexer systeem.• Cascade systemen: Een cascade systeem is een aaneenschakeling van twee of meer single stage systemen, waarbij de verdamper uit het eerste systeem en de condenser uit het tweede systeem zijn vervangen door een warmtewisselaar. Het eerste systeem koelt zo het koelmiddel uit het tweede systeem wat op die manier onder druk vloeibaar gemaakt kan worden zonder dat er uiterst hoge drukken ontstaan. De gebruikte gassen in het tweede systeem zijn gassen die onder normale temperaturen alleen onder extreem hoge druk tot vloeistof kunnen worden samengeperst. Hierdoor is het werken aan cascade systemen ook gevaarlijk als je niet weet waar je mee bezig bent en kan zelfs dodelijk zijn! Met 2 stage cascade systemen worden temperaturen tot zo'n -100 gehaald, afhankelijk van de gebruikte componenten en het gebruikte koelmiddel. • Compound cooling systemen: Deze systemen gebruiken ook 2 compressoren. Echter zijn deze systemen niet gescheiden door een warmtewisselaar, maar gewoon in serie geschakeld. Ze gebruiken dus 2 compressoren, maar slechts één koelmiddel. Door gebruik van 2 compressoren kan er een groter drukverschil worden gehaald.• Autocascades : Een autocascade is een systeem met één compressor, maar meerdere koelmiddelen. De koelmiddelen worden in het systeem van elkaar gescheiden door een fase-afscheider en wordt vervolgens gebruikt om via een warmtewisselaar het volgende koelmiddel te koelen zoals bij een normaal cascade systeem. Ook hierbij geld dat er vaak hoge druk gassen worden gebruikt als koelmiddel. Thanks toSilentPuma en Jupiler, een groot gedeelte van het waterkoelingsgedeelte van deze FAQ is door hun geschreven.Naslag
ContactSA007Rone |