CPU-Kühlung mit Peltier-Element - Beitrag #1 - Post 763628 - Computer Hardware Forum - TweakPC -

hoyy · 07.06.2012, 18:02

Hier werde ich über meine Erfahrungen mit der Kühlung von Prozessoren mit Hilfe von Peltier-Elementen berichten.

Das Peltier-Element

Zuerst möchte ich kurz auf das verwendete Peltier-Element eingehen.
Es ist ein TEC1-12708S, welches ich auf eBay gekauft habe. Das Element hat folgende technische Daten:

[FONT=Arial]Elektrische Leistung: 127,5W (bei 12V=102W)[/FONT]
[FONT=Arial]Maximale Kälteleistung: 68W[/FONT]
[FONT=Arial]Maximale Temperaturdifferenz: 68K[/FONT]
[FONT=Arial]Maximale Betriebsspannung: 15V[/FONT]
[FONT=Arial]Maximaler Betriebsstrom: 8,5A[/FONT]
[FONT=Arial]Maximale Dauerbetriebstemperatur: 80°C[/FONT]
[FONT=Arial]Gewicht: 20g[/FONT]
[FONT=Arial]Maße: 40x40x3,4mm[/FONT]
[FONT=Arial]Seebeck Effekt: ca.49mV und 15,7mA pro Kelvin Temperaturunterschied[/FONT]

Weitere technische Daten zur TEC1-127 Reihe findet man bei BKB-Electronics.

Nach 3 Tagen traf das Peltier-Element im Luftpolsterumschlag dann bei mir ein und zeigte sich nach dem Auspacken wie folgt:

http://www.tweakpc.de/forum/members/...6-peltier1.jpg

Anschluss ans Netzteil

Mit der maximalen Betriebsspannung von 15V hatte ich mich schon vorher dazu entschieden das Element an die 12V Leitung des Netzteils anzuschließen. Auch aus dem Grund, dass es nicht viele Quellen gibt, die die 8A bereitstellen können.

Um das Element einfach anschließen zu können habe ich mich für einen Molex-Stecker entschieden. Diesen habe ich von einem Lüfteranschlusskabel genommen, so dass ich zusätzlich auch gleich noch einen Lüfter anschließen kann. Außerdem habe ich einen Schlater mit eingebaut, um das empfindliche Element ein- und ausschalten zu können.

Nach einer Stunde Lötarbeit war es dann geschafft:
(nicht schön, aber selten und funktionstüchtig

)

http://www.tweakpc.de/forum/members/...7-peltier2.jpg

Erster Probelauf

Und dann ging's los. Erstmal habe ich das Element angeschlossen und kurz eingeschalten um festzustellen welche Seite warm und welche kalt wird.
Anschließend habe ich die warme Seite auf einen Kühlkörper gelegt und es ein wenig laufen lassen. Es ist echt erstaunlich wie schnell das kalt wird.

Nun ging es darum das Element zwischen CPU und Kühler zu bekommen, was bei der Höhe von 3,4mm gar nicht so einfach war. Dazu habe ich die Schrauben der Lüfterhalterung auf meinem DFI Lanparty UT nF4 Ultra-D ein ganzes Stück gelöst um mehr Platz zu bekommen und mit ein bischen Gewalt ließ sich der Kühler, ein Deepcool Iceedge 400 NI, einhängen.

http://www.tweakpc.de/forum/members/...9-peltier4.jpg

Der erste Test erfolgte mit einem Athlon 64 3500+ (Newcastle) und noch ohne Wärmeleitpaste.
Das Ergebnis nach dem Einschalten war allerdings ernüchternd, denn nach ca. 5s hat das Mainboard wieder abgeschalten - wegen Überhitzung der CPU.

Also wieder den normalen Kühler drauf und ab ins Bios. Da waren bei der VCore noch 1,67V (Standard 1,5V) vom letzten Übertaktungsversuch eingestellt. Also die VCore nach unten korrigiert auf 1,45V und diesmal auch Wärmeleitpaste aufgetragen.
Das machte den 2. Versuch dann auch besser und das System bootete bis ins Bios:

http://www.tweakpc.de/forum/members/...8-peltier3.jpg

Ich muss sagen das Ergebnis fand ich nicht schlecht, bei 23°C Raumtemperatur wohlgemerkt.

Booten ins Windows

Auf zur nächsten Herausforderung: Booten des Betriebssystems.
Dazu habe ich die CPU erstmal vorsorglich heruntergetaktet und die VCore noch weiter nach unten genommen. Zu meiner Verwunderung klappte das sogar schon beim ersten mal.
Windows XP war geladen. Fast schon zu einfach.

Kühlen unter 0°C - 1. Versuch

Nun konnte ich also mein vorher gestecktes Ziel in Angriff nehmen: Kühlen auf unter 0°C.
Ich dachte mir unter Windows müsse das doch möglich sein, da keine Leistung von der CPU verlangt wird nach dem Systemstart.
Also habe ich die VCore zusammen mit dem Takt immer weiter nach unten gedrückt um so in die Nähe der 0°C zu kommen:

http://www.tweakpc.de/forum/members/...0-peltier5.jpg

Interessanter Weise ließ sich der Athlon 64 3500+ bis zum absoluten Minimum was das Board anbietet drücken und so mit 0,8V betreiben.
Somit war es mir möglich die CPU zumindest vom Mainboardsensor her auf 0°C runter zu bekommen.

http://www.tweakpc.de/forum/members/...1-peltier6.jpg

Damit war dann aber auch das Ende bei diesem Prozessor erreicht.
Ich muss sagen: Ich war doch sehr zufrieden.

Probleme beim Kühlen

Als nächstes habe ich den Kühler samt Peltier-Element vom Prozessor genommen um diesen auszutauschen.
Was mich dabei allerdings erwartete kennen sicherlich alle, die schonmal mit Trockeneis oder LN2 gekühlt haben und auch ich hatte schon damit gerechnet.

Die Rede ist von Kondenswasser. Gott sei dank war es nicht so viel, dass es hätte Schaden anrichten können, aber doch irgendwie mehr als ich erwartet hatte.

http://www.tweakpc.de/forum/members/...2-peltier7.jpg

Ich hab die CPU und das Peltier-Element mit einem Taschentuch getrocknet und werde mir das erstmal im Hinterkopf behalten.
Auf das Problem sollte man schon achten, wenn man nicht die Hardware einbüßen will!

Kühlen unter 0°C - 2. Versuch

Aber damit war das Ende der Fahnenstange noch nicht erreicht, denn einen Trumpf hatte ich noch:
Der in 130nm gefertigte Athlon 64 3500+ Newcastle, musste einen in 90nm gefertigten Athlon 64 3000+ mit Venice Kern weichen. Auf Grund der geringeren Strukturbreite erzeugt dieser Prozessor weniger Abwärme und so sollte das Ziel der Minusgrade ereichbar sein.
Und ich wurde nicht enttäuscht, aber seht selbst:

http://www.tweakpc.de/forum/members/...3-peltier8.jpg

So schaffte ich es, dass auch der interne Temperstursensor die 0°C erreichte und der andere wohl schon im Minusbereich war, und das bei 200 MHz mehr Takt.

Abschließende Worte und ein wenig Spaß

Zusammenfassend kann ich sagen, dass in jedem Fall schonmal ein großer Spaß ist und wie man an den Kommentaren sieht, wohl großes Interesse weckt.

Wie sich das ganze unter Last verhält, kann ich nur kurz abschätzen, da ich das noch nicht ausführlich getestet habe. Allerdings denke ich doch, dass dem Element relativ schnell die Puste ausgeht.

Sehen wir uns nochmal kurz die Fakten für das TEC1-12708 an:
Die theoretische Temperaturdifferenz dT vom Element liegt bei 68K, wobei da keine Wärme transportiert wird (Q=0).
Im Gegenzug dazu liegt der maximale Wärmetransport bei Q=71W, bei dT=0.
Man kann also schon ahnen worauf ich hinaus will:
Von irgendwelchen Werten ala 60K Temperaturdifferenz kann man sich getrost verabschieden.
Auch auf Prozessoren die mehr als 70W Wärme abgeben macht die ganze Sache nicht so viel Sinn.

Ich werde mir deshalb wohl noch ein 2. Element bestellen, nämlich das 12710. Das hat die gleichen Abmaße, bringt aber mehr Leistung bei bis zu 10A.

So, das wär's dann erstmal mit meinem Bericht. Ich hoffe ihr hattet Spaß beim Lesen!

Und zum Abschluss zeige ich nochmal kurz, was man sonst noch so mit einem Peltier-Element anstellen kann.

http://www.tweakpc.de/forum/members/...6-peltier9.jpg

07.06.2012, 18:02	#1 (permalink)
hoyy Extrem Tweaker Registriert seit: 28.01.2004 Beiträge: 2.805	CPU-Kühlung mit Peltier-Element Hier werde ich über meine Erfahrungen mit der Kühlung von Prozessoren mit Hilfe von Peltier-Elementen berichten. Das Peltier-Element Zuerst möchte ich kurz auf das verwendete Peltier-Element eingehen. Es ist ein TEC1-12708S, welches ich auf eBay gekauft habe. Das Element hat folgende technische Daten: [FONT=Arial]Elektrische Leistung: 127,5W (bei 12V=102W)[/FONT] [FONT=Arial]Maximale Kälteleistung: 68W[/FONT] [FONT=Arial]Maximale Temperaturdifferenz: 68K[/FONT] [FONT=Arial]Maximale Betriebsspannung: 15V[/FONT] [FONT=Arial]Maximaler Betriebsstrom: 8,5A[/FONT] [FONT=Arial]Maximale Dauerbetriebstemperatur: 80°C[/FONT] [FONT=Arial]Gewicht: 20g[/FONT] [FONT=Arial]Maße: 40x40x3,4mm[/FONT] [FONT=Arial]Seebeck Effekt: ca.49mV und 15,7mA pro Kelvin Temperaturunterschied[/FONT] Weitere technische Daten zur TEC1-127 Reihe findet man bei BKB-Electronics. Nach 3 Tagen traf das Peltier-Element im Luftpolsterumschlag dann bei mir ein und zeigte sich nach dem Auspacken wie folgt: http://www.tweakpc.de/forum/members/...6-peltier1.jpg Anschluss ans Netzteil Mit der maximalen Betriebsspannung von 15V hatte ich mich schon vorher dazu entschieden das Element an die 12V Leitung des Netzteils anzuschließen. Auch aus dem Grund, dass es nicht viele Quellen gibt, die die 8A bereitstellen können. Um das Element einfach anschließen zu können habe ich mich für einen Molex-Stecker entschieden. Diesen habe ich von einem Lüfteranschlusskabel genommen, so dass ich zusätzlich auch gleich noch einen Lüfter anschließen kann. Außerdem habe ich einen Schlater mit eingebaut, um das empfindliche Element ein- und ausschalten zu können. Nach einer Stunde Lötarbeit war es dann geschafft: (nicht schön, aber selten und funktionstüchtig ) http://www.tweakpc.de/forum/members/...7-peltier2.jpg Erster Probelauf Und dann ging's los. Erstmal habe ich das Element angeschlossen und kurz eingeschalten um festzustellen welche Seite warm und welche kalt wird. Anschließend habe ich die warme Seite auf einen Kühlkörper gelegt und es ein wenig laufen lassen. Es ist echt erstaunlich wie schnell das kalt wird. Nun ging es darum das Element zwischen CPU und Kühler zu bekommen, was bei der Höhe von 3,4mm gar nicht so einfach war. Dazu habe ich die Schrauben der Lüfterhalterung auf meinem DFI Lanparty UT nF4 Ultra-D ein ganzes Stück gelöst um mehr Platz zu bekommen und mit ein bischen Gewalt ließ sich der Kühler, ein Deepcool Iceedge 400 NI, einhängen. http://www.tweakpc.de/forum/members/...9-peltier4.jpg Der erste Test erfolgte mit einem Athlon 64 3500+ (Newcastle) und noch ohne Wärmeleitpaste. Das Ergebnis nach dem Einschalten war allerdings ernüchternd, denn nach ca. 5s hat das Mainboard wieder abgeschalten - wegen Überhitzung der CPU. Also wieder den normalen Kühler drauf und ab ins Bios. Da waren bei der VCore noch 1,67V (Standard 1,5V) vom letzten Übertaktungsversuch eingestellt. Also die VCore nach unten korrigiert auf 1,45V und diesmal auch Wärmeleitpaste aufgetragen. Das machte den 2. Versuch dann auch besser und das System bootete bis ins Bios: http://www.tweakpc.de/forum/members/...8-peltier3.jpg Ich muss sagen das Ergebnis fand ich nicht schlecht, bei 23°C Raumtemperatur wohlgemerkt. Booten ins Windows Auf zur nächsten Herausforderung: Booten des Betriebssystems. Dazu habe ich die CPU erstmal vorsorglich heruntergetaktet und die VCore noch weiter nach unten genommen. Zu meiner Verwunderung klappte das sogar schon beim ersten mal. Windows XP war geladen. Fast schon zu einfach. Kühlen unter 0°C - 1. Versuch Nun konnte ich also mein vorher gestecktes Ziel in Angriff nehmen: Kühlen auf unter 0°C. Ich dachte mir unter Windows müsse das doch möglich sein, da keine Leistung von der CPU verlangt wird nach dem Systemstart. Also habe ich die VCore zusammen mit dem Takt immer weiter nach unten gedrückt um so in die Nähe der 0°C zu kommen: http://www.tweakpc.de/forum/members/...0-peltier5.jpg Interessanter Weise ließ sich der Athlon 64 3500+ bis zum absoluten Minimum was das Board anbietet drücken und so mit 0,8V betreiben. Somit war es mir möglich die CPU zumindest vom Mainboardsensor her auf 0°C runter zu bekommen. http://www.tweakpc.de/forum/members/...1-peltier6.jpg Damit war dann aber auch das Ende bei diesem Prozessor erreicht. Ich muss sagen: Ich war doch sehr zufrieden. Probleme beim Kühlen Als nächstes habe ich den Kühler samt Peltier-Element vom Prozessor genommen um diesen auszutauschen. Was mich dabei allerdings erwartete kennen sicherlich alle, die schonmal mit Trockeneis oder LN2 gekühlt haben und auch ich hatte schon damit gerechnet. Die Rede ist von Kondenswasser. Gott sei dank war es nicht so viel, dass es hätte Schaden anrichten können, aber doch irgendwie mehr als ich erwartet hatte. http://www.tweakpc.de/forum/members/...2-peltier7.jpg Ich hab die CPU und das Peltier-Element mit einem Taschentuch getrocknet und werde mir das erstmal im Hinterkopf behalten. Auf das Problem sollte man schon achten, wenn man nicht die Hardware einbüßen will! Kühlen unter 0°C - 2. Versuch Aber damit war das Ende der Fahnenstange noch nicht erreicht, denn einen Trumpf hatte ich noch: Der in 130nm gefertigte Athlon 64 3500+ Newcastle, musste einen in 90nm gefertigten Athlon 64 3000+ mit Venice Kern weichen. Auf Grund der geringeren Strukturbreite erzeugt dieser Prozessor weniger Abwärme und so sollte das Ziel der Minusgrade ereichbar sein. Und ich wurde nicht enttäuscht, aber seht selbst: http://www.tweakpc.de/forum/members/...3-peltier8.jpg So schaffte ich es, dass auch der interne Temperstursensor die 0°C erreichte und der andere wohl schon im Minusbereich war, und das bei 200 MHz mehr Takt. Abschließende Worte und ein wenig Spaß Zusammenfassend kann ich sagen, dass in jedem Fall schonmal ein großer Spaß ist und wie man an den Kommentaren sieht, wohl großes Interesse weckt. Wie sich das ganze unter Last verhält, kann ich nur kurz abschätzen, da ich das noch nicht ausführlich getestet habe. Allerdings denke ich doch, dass dem Element relativ schnell die Puste ausgeht. Sehen wir uns nochmal kurz die Fakten für das TEC1-12708 an: Die theoretische Temperaturdifferenz dT vom Element liegt bei 68K, wobei da keine Wärme transportiert wird (Q=0). Im Gegenzug dazu liegt der maximale Wärmetransport bei Q=71W, bei dT=0. Man kann also schon ahnen worauf ich hinaus will: Von irgendwelchen Werten ala 60K Temperaturdifferenz kann man sich getrost verabschieden. Auch auf Prozessoren die mehr als 70W Wärme abgeben macht die ganze Sache nicht so viel Sinn. Ich werde mir deshalb wohl noch ein 2. Element bestellen, nämlich das 12710. Das hat die gleichen Abmaße, bringt aber mehr Leistung bei bis zu 10A. So, das wär's dann erstmal mit meinem Bericht. Ich hoffe ihr hattet Spaß beim Lesen! Und zum Abschluss zeige ich nochmal kurz, was man sonst noch so mit einem Peltier-Element anstellen kann. http://www.tweakpc.de/forum/members/...6-peltier9.jpg
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