EK Water Blocks ( EKWB ), е доста известна словенска компания сред компютърните ентусиасти и един от водещите доставчици на решения за компютърни охлаждания. Компанията няма нужда от специално представяне, тъй като тя от години присъства на нашия пазар и продуктите ѝ могат да бъдат намерени в дилърската мрежа на ASBIS България.
Преди няколко месеца EKWB пусна новият си воден блок EK-QuantumX Delta TEC. Както може да се отгатне от наименованието, това не е просто един воден блок, а комбинация на воден блок с елемент на Пелтие (TEC елемент). Това решение е съвместна разработка на EKWB и Intel, като е предназначено за геймъри ентусиасти, търсещи стабилна производителност и приличен овърклок на отключени (K и KF) настолни Intel Core процесори от 10-то поколение. Именно този комбиниран с елемент на Пелтие воден блок, EKWB EK-QuantumX Delta TEC, е героят на това ревю. Но нека, преди да продължим да видим какво е това TEC елемент.
Ефект на Пелтие
През 1834 г. френският физик Жан Пелтие открива термоелектричният ефект, при който се създава температурна разлика при подаване на напрежение, на два различни по състав метала (или полупроводникови двойки преходи). Ефектът е и обратим, тоест при температурна разлика се генерира напрежение, познат като ефект на Зеебек, който е открит десетина години по-рано).
Именно ефекта на Пелтие е залегнат в основата на термоелектричните охладители (thermoelectric cooler – TEC), или познати още като елемент на Пелтие. Тъй като ефекта е слабо изразен при използване на различни метали, то в съвременните решения се използват изключително полупроводникови двойки преходи.
Елементът на Пелтие представлява плочка съдържаща голям брой термодвойки (обикновено до 127 двойки полупроводникови P/N преходи). При подаване на електрически ток едната страна се нагрява, а другата се охлажда, като може да достигне много по-ниски температури от околната среда, включително и отрицателни. По същество това е полупроводникова термопомпа, която предава топлината от едната страна на другата. Елементът на Пелтие може да се използва или за отопление, или за охлаждане, въпреки че на практика основното приложение е охлаждането.
Важни технически характеристики на TEC елемента
Основните параметри, които се дават в спецификациите на един TEC се разделят на не електрически и електрически
ΔTmax и Qmax са най-важните не електрически параметри, които имат значение при избора на TEC.
ΔTmax е максималната температурна разлика между топлата и студената страна, която може да получите при 0 W абсорбация на топлина. Измерва се във [C]. Qmax е максималното количество топлина, което може да абсорбира Пелтие елемента при Delta T = 0 C. Измерва се във [W].
Vmax, Imax са максималните стойности на подаденото напрежение и протичащия ток в TEC елемента, от които се определя каква мощност разсейва сами елемент. Тази мощност също трябва да се отведе и се сумира с мощността, която искаме да отведем от топлата страна на TEC. Както се вижда енергийната ефективност на такива системи е много ниска. Ако елемента на Пелтие се използва с напрежения и токове, които надвишават максималните стойности, абсорбцията на топлина ще намалее драстично. В резултат на това ефективността не само ще бъде намалена, но повишаването на температурата ще има неблагоприятен ефект и ще разруши/стопи TEC елемента. На практика Vmax и Imax не са абсолютните максимални стойности на Пелтие елемента, като се отчетат редица величини и множество фактори, обикновено са 70% от абсолютно максималните стойности.
Да разгледаме например един реален TEC елемент, Hebei TEC1-12730, на който техническите характеристики са дадено на долното изображение.
Както се вижда от тях, Qmax (при ΔT=0) е 350W. Това е топлината, която може да абсорбира елемента. За да се случи това е необходимо да отведем топлина от топлата страна равна на 350W + (Imax)x(Umax), което прави 350W + 473W = 823 W.
TEC елементите имат определен максимален топлинен капацитет, тоест определено количество топлина, което могат да абсорбират от студената си страна и да я предават на топлата страна. Колкото повече доближават максималната стойност, толкова повече им намалява температурната разлика и съответно ефективността, като при пределните стойности и нагоре, тя драстично започва да намалява. Затова охлажданият обект (например CPU) трябва да отдава по-малко топлина от топлинния капацитет на елемента на Пелтие, за да е ефективно подобно охлаждане, когато се използва в компютърните системи.
Както се вижда от примера (той е просто е за онагледяване), енергийната ефективност е много ниска и самият TEC ограничава топлината мощност, която може да бъде абсорбирана. Именно поради тази причина TEC елементите не са получили голямо разпространение при компютърните охлаждащи системи. Те са подходящи за ниски мощности и именно поради тази причина бяха доста популярни в края на 90-те години на миналия век сред компютърните ентусиасти. Между другото и при въздушните охладители, използващи топлинни тръби, съществуват подобни ограничения и неслучайно производителите дават в спецификациите им до каква мощност са ефективни и могат да се справят.
Проблемите за решаване при използване на TEC елементи, като процесорни охлаждания, не се свеждат само до гореспоменатите ограничения. Има и един друг проблем за решаване, а той е, че отделяната топлина от процесорите е динамична, от което следва, че при ниски натоварвания, студената страна на TEC лесно може да достигне до ниски температури, при които да се образува конденз и да повреди компонентите по дънната платка. Затова трябва да се вземат специални мерки за термоизолация, или да се използва интелигентно електронно управление на TEC елемента, така, че да се избегне този проблем.
Нека да спрем дотук с теориите и да погледнем какво са направили момчетата от EKWB.
