Projeto de refrigeração de CPU/GPU com Peltier – O Início

Fala galera,

Finalmente a faculdade (Curso? Eng. Elétrica) está chegando ao fim e com isso vem o famoso e “temido” TG ou trabalho de graduação! No meu caso esse TG significa elaborar algum “projeto de engenharia” para posteriormente apresentar e provar que a coisa funciona… Já com relação a parte do “temido”, sinceramente não considero isso assim pois preferiria desenvolver n! projetos como esse (ou até mais complexos, porque não?) do que fazer mil provas que honestamente não provam absolutamente nada e no meu caso não também agregam nada além de stress.. :/

Enfim, devo dizer que essa é a oportunidade perfeita para tirar do papel algo que vinha idealizando a anos mas que nunca tive coragem ou incentivo para transformar em realidade, que é montar algo mais elaborado com elemento peltier para refrigerar CPUs/GPUs. Então é isso mesmo meus caros, meu projeto de conclusão de curso é de alguma forma relacionado a hardware/overclock e portanto irei postar o worklog por aqui! 😀

Sobre as pastilhas termoelétricas (também conhecido por TEC ou só Peltier mesmo), elas tem como princípio de funcionamento o efeito Peltier, cuja idéia baseia-se na produção de um delta de temperatura entre duas junções de semicondutores de materiais diferentes quando aplicado uma tensão elétrica em um circuito fechado.

Abaixo temos uma ilustração que representa uma típica pastilha de Peltier. Ela contem uma série de elementos semicondutores do tipo-p e tipo-n, agrupados em pares e que agirão como condutores dissimilares.

Essa série de elementos é soldada entre duas placas cerâmicas que eletricamente estão em série e termicamente em paralelo. Quando uma corrente contínua (DC) passa por um ou mais pares desses elementos, há uma redução na temperatura da junta (“lado frio”) resultando em uma absorção do calor do ambiente. Este calor é transferido pela pastilha por transporte de elétrons e emitido no outro lado (“quente”) via elétrons que movem de um estado alto para um estado baixo. A capacidade de bombeamento de calor de um resfriador é proporcional à corrente e o número de pares de elementos tipo-n e tipo-p.

Em termos mais simples, fisicamente (refiro-me a termodinâmica) uma pastilha peltier funciona igual a geladeira que todo mundo tem em casa, só que ao invés de usar um motor para realizar trabalho e “movimentar” o calor do interior da geladeira pro lado de fora, ela se usa de elementos semicondutores pra isso e manda o calor para ser dissipado do outro lado da pastilha.

Apesar dessa não ser nem de longe a primeira vez que mexo com peltier, só agora que pretendo empregar essas pastilhas de forma inteligente, digo, não que das outras vezes as coisas tenham dado errado ou qualquer coisa do tipo mas me limitei a fazer qualquer gambiarra pra refrigerar o lado quente da pastilha e liguei direto no +12V sem me preocupar com nada além disso. Caso alguém se interesse pelas gambiarras, postei algo sobre a adaptação grosseira  de uma pastilha xingling de potência baixa estimada em uma VGA antiga aqui no site e tem alguns resultados meus no HWBOT, como esse Pi 1M no Celeron 430 e esse Pi 1M no Celeron G470. Abaixo coloquei uma galeria com fotos desses “recursos técnicos avançados orientados a condições financeiras precárias” usando peltier que montei até hoje. 🙂

O TG é algo muito mais ambicioso do que essas coisas que fiz acima pois pretendo usar 2 pastilhas TEC-12726 “sanduichadas” em um bloco de cobre pensado especialmente para esse propósito, além disso, também faz parte do projeto um sistema de controle que pega parâmetros como umidade, temperatura ambiente, temperatura da cold-plate e que deve usar esses dados para regular o ciclo de trabalho das pastilhas para evitar a condensação e também um conversor DC-DC que será projetado para suportar correntes acima de 50A e alimentar as pastilhas, algo considerável se me perguntarem o que eu acho. 🙂

Abaixo fiz um diagrama de blocos para resumir do que se trata o projeto e que provavelmente é uma das poucas coisas que já estão escritas em pedra nesse trabalho.

E por enquanto é só pessoal! Para o próximo post espero trazer mais novidades com relação a parte mais mecânica do projeto, que são a hot-plate e cold-plate em cobre. Até a próxima!