Celle di Peltier

COSA E' UNA CELLA DI PELTIER?

Partiamo dal principio...

Il signor Peltier, che visse quando ancora non erano stati inventati televisione, computer, Nutella ed overclock, scoprì un modo per generare freddo mediante la sola corrente elettrica. Generare freddo è un po' impreciso come termine, ma di questo parleremo tra poco. Costruì quindi un primo prototipo di "cella" che funzionava secondo la sua teoria e che ancora oggi mantiene il suo nome. Ai nostri giorni le celle di Peltier sono esteticamente fatte come una "sottiletta" che pesa una manciata di grammi e dalla quale fuoriescono due cavi per la corrente, le più comuni funzionano a 15 Volts (gli assorbimenti variano da 5 a 11 Ampere a seconda della potenza) e misurano 40x40mm per 4mm di spessore. Una cella di Peltier è composta da più cellette, dalle 30 cellette in su. Le celle prodotte attualmente sono prevalentemente del tipo isolato, con le "facce" superiore ed inferiore in ceramica, che è un materiale isolante. Oltreoceano c'è l'abitudine di chiamare le celle di Peltier "TEC", se vi state chiedendo cosa significhi eccovi accontentati: ThermoElectric Cooling!
Praticamente questa scoperta costituì un notevole passo in avanti per la tecnologia, tuttavia oggi le celle di Peltier sono relegate ad applicazioni per lo più marginali, a causa del loro elevato consumo energetico e del problema dello smaltimento del calore prodotto.

Calore prodotto?? ma non dicevi che facevano freddo? Beh, effettivamente le celle di Peltier sono delle "pompe di calore" nel senso che riescono a portare (pompare) il calore da una superficie all'altra. La prima quindi risulterà molto fredda e la seconda molto calda. Il principio di funzionamento è semplice: facendo passare una tensione continua attraverso due conduttori di diverso materiale, da un lato viene assorbito calore, mentre dall’altra viene ceduto. L'efficienza di una cella si misura proprio con il delta(T) (differenza di temperatura) che questa riesce a produrre tra le sue due superfici. Una cella di Peltier da circa 80Watt riesce, mediamente, a produrre una differenza di temperatura dal lato freddo al lato caldo di circa 70°. Per esempio, se la temperatura ambientale è di 25° una cella di Peltier a regime può generare -10° sul lato freddo e +60° sul lato caldo. 60-(-10)=70 per l'appunto.

Vediamo dunque di risolvere alcuni dei problemi che l'utilizzo di queste celle comporta.

ASSORBIMENTO

Quasi tutte le celle di Peltier sono nate per lavorare a 15-16V, mentre come ben si sa, l'alimentatore del PC ne eroga solamente 12. Dato che la potenza della cella varia proporzionalmente al voltaggio impostando una proporzione si ha che una cella da 52W, se alimentata a 12v eroga una potenza di (52*12)/15= 42W mentre una di 72W ne eroga poco meno di 60W. La tabella a lato chiarisce la situazione.
A grandi linee, se si collega una cella ad un alimentatore da 300W questa ne limiterà la potenza a circa 255W nel caso di una cella da 52W o a 240W nel caso della cella da 72W. 240W sono poco più del minimo indispensabile per far funzionare correttamente un pc. Per alimentare una cella è raccomandabile quindi un ottimo alimentatore (almeno da 300W, ma con ottimi amperaggi sia sul +5V che sul +12V). Un metodo alternativo è quella di utilizzare un secondo alimentatore di tipo AT che alimenti solo la cella, o al limite la cella e le varie ventole all'interno del case! Questo è senz'altro più economico che comprare un nuovo alimentatore da 330 o 430W (un alimentatore AT da 200W e 20.000 lire va più che bene) ma comporta evidentemente delle scomodità, quali il doversi ricordare tutte le volte di accenderlo e spegnerlo e il problema di collocarlo all'interno del case in modo che non sia d'intralcio per cavi e flussi d'aerazione.

CONDENSA

Come riporta la tabella qui di seguito al variare della temperatura dell'aria e dell'umidità in essa contenuta varia anche la temperatura minima degli oggetti su cui non si forma la condensa. Viene da se che la condensa è un nemico dell'elettronica (non è certo questo il sistema di raffreddamento a liquido a cui facevo riferimento poco fa! :) ) e quindi bisogna in ogni modo eliminarla, o quanto meno eliminarne gli effetti! La strada è sostanzialmente una: isolare la cpu e la Peltier con schiume a celle chiuse (vanno bene polistirolo o ancor meglio il neoprene) in modo da mantenere l'umidità dell'aria distante dalla zona fredda, evitando così che questa possa condensare e provocare danni! una soluzione altrettanto sicura è quella di siliconare la Peltier ed il coldplate al fondo del dissipatore, certo che poi risulterà un po' difficile toglierla!

Es: Se nella stanza ci sono 22°C e l'umidità relativa è circa del 70%, dovremmo aspettarci che su si un oggetto si crei condensa se la sua temperatura scende al di sotto dei 16,3°C



UTILIZZO DELLE CELLE DI PELTIER

Ok, ok, ora so cosa è una cella di Peltier, come funziona e che caratteristiche ha! Ma come la monto correttamente? Un consiglio veramente utile è quello di abbinare un coldplate in rame (o argento) alla Peltier. I core delle cpu attuali hanno infatti superfici dell'ordine del centinaio di mmq, generalmente poco più di 10x10mm, mentre una Peltier misura ben 40x40mm! Se la si appoggia direttamente sul core sia ha un doppio effetto negativo:
1. Di fatto si spreca il 70% della potenza refrigerante della cella stessa a causa della porzione di superficie che non essendo a contatto con la cpu non raffredda un bel niente.
2. La zona del lato freddo della cella che non è a contatto con la CPU si raffredda moltissimo, generando condensa.
Come si vede dall'illustrazione invece, usare un coldplate di un materiale che è un buon conduttore di calore (rame o argento per l'appunto) si riesce a distribuire il calore prodotto su tutta la superficie disponibile della Peltier.
Ora si pone (nel caso venga utilizzata la cella abbinata ad un dissy ad aria) il problema dell'aggancio del blocco dissipatore+Peltier+coldplate al socket! Infatti la clip del dissipatore è tarata per una certa distanza tra il fondo del dissipatore stesso e gli agganci al socket, se questa distanza viene incrementata di 8mm, cioè 4mm di Peltier e 4mm di coldplate, la clip non riesce più ad arrivare agli agganci con il socket!
A questo punto le soluzioni sono molteplici: di seguito ne accenniamo alcune.
1. Molto semplice ed efficace: si usano delle fascette (quelle che usano gli elettricisti per tenere uniti i cavi, che si stringono ma per toglierle si devono tagliare) che stringano gli agganci sul socket al dissipatore. Bisogna avere cura di serrare le fascette molto bene per assicurare una perfetta tenuta ed un perfetto appoggio dell'elemento refrigerante sul core ed inoltre si deve far si che queste fascette non escano dalla loro sede.
2. Se si ha una motherboard Socket A (oppure un K7 su slot), si possono far passare attraverso i 4 fori ai lati del socket (rispettivamente ai lati del core nel caso del k7 su slot) 4 lunghe viti, con due sbarrette d'acciaio, opportunamente forate vicino alle estremità, che infilate nelle viti e strette con dei dadini premano sulla parte superiore del dissipatore per tenerlo stabilmente appoggiato al core.
3. (solo con waterblock) Si crea una "U" di alluminio, che si attacchi agli agganci del socket e la si dota, nella parte alta, di un pomello collegato ad una vite filettata che fa pressione sul waterblock, in modo tale che ruotando il pomello si stringa il gruppo radiante alla cpu.


CONSIGLI PER LA SCELTA E L'IMPIEGO DELLE CELLE DI PELTIER


SCELTA:
Tenendo conto che i processori generalmente dissipano in calore dai 20W di un Duron 600 ai 55W nei casi di overclock estremo (o comunque quando un processo produttivo raggiunge valori di frequenza prossimi al limite che è di 800MHz circa per le CPU a .25micron e circa 2GHz per quelle a .18micron) le potenze delle celle da 70-80W sono più che sufficienti a garantire un corretto smaltimento del calore. Al contrario le celle da 55W sono più consigliate per overclock meno spinti, oppure per raffreddare schede video (sono davvero ottime allo scopo, anche se così se ne va lo spazio di 2-3 slot PCI, che saranno ostruiti da un generoso dissipatore!). Per Thunderbird o Athlon XP si consigliano celle da 84W in su.
UTILIZZO:
- Prima di montare la cella, si consiglia di collegarla un secondo all'alimentatore finché la si ha in mano, in modo da capire qual'è il lato caldo e quale quello freddo (la differenza si sente nel giro di 3-4 secondi) e magari farci un segnetto con un pennarello per riconoscerla in futuro (non si sa mai) e soprattutto per evitare errori di montaggio che potrebbero avere conseguenza disastrose!
- Le celle NON gradiscono le altissime temperature: si consiglia sempre di dissipare il calore prodotto in qualche modo finché la cella è in funzione!
- Isolarle sempre bene per evitare la condensa.
- Stendere un sottilissimo velo di pasta siliconica tra la Peltier e i componenti che poggiano sulle sue facce (dissipatore e coldplate) per garantire un perfetto trasferimento di calore.
- Non usare software di idle (CPUIdle o Rain) e disabilitare l'idle del bios (se supportato) se si raffredda la CPU con una cella di Peltier. L'utilizzo potrebbe comportare abbassamenti troppo consistenti della temperatura e generare condensa (o addirittura ghiaccio) nonostante le precauzioni adottate per l'isolamento
- Manutenere sempre al meglio le ventole di raffreddamento (o la pompa dell'acqua in caso di raffreddamento a liquido) e controllarle periodicamente per evitare il surriscaldamento della cella.

Quanto dura una Peltier? Le celle sono costruite in maniera tale da durare molto a lungo, l'importante è mantenerle sempre a temperature adeguate.


AVVERTIMENTO
Le celle di Peltier vanno usate a proprio rischio e pericolo! Possono danneggiare l'hardware in proprio possesso quindi se ne consiglia l'uso SOLAMENTE a persone ESPERTE!


GARANZIA
Le celle di Peltier che noi vendiamo sono testate da noi ed assicurate come perfettamente funzionanti, tuttavia NON verranno sostituite qualora siano state utilizzate.