[PROJ] Stacker thermoélectrique

comme son nom l'indique...

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Neji Hyuga
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[PROJ] Stacker thermoélectrique

Message par Neji Hyuga »

Salut à tous !

Je vais vous présenter le petit projet qui occupe une partie mon temps libre depuis la fin de l'année dernière (oui, ça avance doucement, mais je me fournie la plupart du temps en Chine, ce qui me fait perdre trois bonnes semaines -et économiser plein d'€- à chaque commande :o).

Tout a commencé après une petite altercation avec un membre sur un forum bien connu, où le dit membre avait mandaté un professionnel pour la réalisation d'un waterblock thermoélectrique sur mesure (et hors de prix) pour l'une de ses cartes de collection et où la mise sous eau du machin mal dimensionné et isolé à l'arrache avait bien failli couter la vie à une pièce de collection rarissime.

Suite à cette expérience désastreuse, l'idée m'était venue de montrer que la mise en œuvre d'un refroidissement thermoélectrique sur une carte de faible puissance n'avait rien de sorcier pour peu que l'on travaille proprement et que l'on se renseigne un minimum sur la technologie en question.

Il en résulta ceci:

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Une GeForce 3 équipée d'une cellule thermoélectrique tirant ~75W sous 12V pour une capacité de refroidissement maximale de ~40W.

Couplée à une petite watercase Corsair qui m'accompagne depuis maintenant une dizaine d'années, ça donnait quelque chose de plutôt intéressant même si la carte n'était finalement pas une clockeuse de compétition:

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Retrouvant intérêt pour cette techno facile à mettre en oeuvre si l'on se limite aux petites puissances (parce que le rendement est quand même bien mauvais) , j'attaquais donc un projet qui me permettrait de clocker facilement une partie de mes vieilles cartes, une watercase thermoélectrique capable d'encaisser une charge frôlant les 100W.

L'idée était de concevoir un échangeur thermoélectrique reprenant le concept des kits Freezone de CoolIT en améliorant la partie refroidissement des TECs en remplaçant l'imposant ventirad en alu pour une vraie boucle de refroidissement liquide:

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Après avoir un peu planché sur le design, j'arrivais à ça:

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Deux cellules d'une puissance "frigo" maximale de 83W chacune, prisent en sandwich entre deux waterblock alu et isolées au néoprène pour constituer le coeur de mon système.

Les premiers tests à vide n'étaient pas exceptionnels en alimentant les modules en 12V et les refroidissant avec un rad double:

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Bon, c'était tout de même encourageant, mais il fallait du plus lourd:

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Un énorme G-Changer 360 (25€ sur le net :o) bien ventilé et une alim dédiée pouvant sortir 350W sous 15.4V permettrait de tirer la puissance maximale de mes modules, tout en limitant la chauffe au maximum.

Les seconds tests à vide ont montré des résultats bien différents:

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A prendre avec des pincettes quand même, la sonde est morte pendant les relevés, l'achat d'un thermomètre beaucoup plus sérieux me donnera plutôt du -26°C avec le même montage.

Donc tout ça, c'était bien joli, mais il fallait caser tout ce petit monde dans une watercase et je n'étais pas forcément très motivé pour me lancer dans la réalisation de la boîte... D'autant plus que l'un des critère de construction du système était de maintenir le coût de fabrication le plus bas possible (sans HB :o), et qu'acheter les matériaux et le matos nécessaire à l'assemblage allait probablement dépasser mon budget pour un résultat esthétique pas forcément au top :o

Mais finalement, un petit article sur SOC posté pendant que je planchais sur la chose coupa court à la réflexion, et arrêta mon choix sur le nouveau HAF Stacker 915F de Cooler Master.

Ce boital était simplement parfait pour ce que je comptais en faire:

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Après câblage, isolation et remplissage, ça donne ma foi quelque chose de visuellement très sympa:

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Maintenant, niveau performance c'est en deçà de ce que j'espérais:

Eau à 10°C pour une température ambiante d'un peu plus de 21°C, pour tenir une petite charge de ~15W aux alentours des 12°C.

Sachant que si la pompe du circuit froid est arrêtée le LDR commence à geler et bouche l'échangeur, ces résultats sont assez curieux mais peuvent s'expliquer par une surface d'échange eau/face froide beaucoup trop faible, causée par le fait que les "points froids" ne se trouvent qu'au niveau des deux cellules.

Du coup c'est aussi valable pour le côté "chaud" de l'échangeur, qui manque lui aussi de surface d'échange entre les TECs et la boucle de refroidissement.

La solution à ce problème est donc de multiplier les WB et les cellules thermoélectriques pour mieux répartir le froid (et la chaleur) dans les circuits.

Pour respecter une contrainte de place, je suis arrivé à ça:

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Six cellules moins puissantes (au final la puissance totale ne change pas) s'occupent de refroidir deux nouveau blocs (maze en "W") et sont elles-même refroidies par les deux WB que je possède déjà.

Voilà, c'est tout pour aujourd'hui, la commande est passée avant-hier, la suite d'ici deux ou trois semaines (hé oui, la Chine, c'est loin :o).

A noter que comme pour le projet de Asche, la watercase intègrera un petit module Arduino, mais il ne sera utilisé dans mon cas que pour l'arrêt/marche du système et le relevé de températures :jap:
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Re: [PROJ] Stacker thermoélectrique

Message par Tesla »

Ça te laisse le temps de mettre les photos en 600*800 comme ça :o :mrgreen:

Comme chez Asche, je comprends pas tout, mais ça à l'air cool :izvd:
Asche
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Re: [PROJ] Stacker thermoélectrique

Message par Asche »

Ah super Neji ;)

J'aime la propreté de ton projet !
6 cellules devrais le faire, mieux que 2 c'est certain.
MacGamerFR
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Re: [PROJ] Stacker thermoélectrique

Message par MacGamerFR »

Top ces projet de watercase thermoélectriques :D L'idée est vraiment sympa au delà de la seule variable performance du système ;)
Neji Hyuga
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Re: [PROJ] Stacker thermoélectrique

Message par Neji Hyuga »

Bon, j'ai tout reçu, tout assemblé, tout câblé... Et une des cellules ne fonctionne pas :zbim:

Mon vendeur Chinois, en plus d'éprouver d'évidentes difficultés dans la langue de Shakespeare, semble croire au Père Noël en me proposant de m'en renvoyer une fonctionnelle uniquement si je repasse commande chez lui :o
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Re: [PROJ] Stacker thermoélectrique

Message par Tesla »

C'est le risque avec les chinois :/ Ton site de commande ne permet pas d'ouvrir un conflit ?
Neji Hyuga
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Re: [PROJ] Stacker thermoélectrique

Message par Neji Hyuga »

Si, je commande sur eBay en payant via PayPal, je vais lui coller une éval négative si il insiste, en général ça les calme vite aux gros vendeurs Chinois :o

Après ça ne vaut pas grand chose, mais le problème c'est surtout que je vais encore me taper deux bonnes semaines de délais avant de pouvoir terminer le projet (d'habitude je commande toujours du spare pour éviter ce genre de désagrément, mais ce coup là j'ai été un peu trop optimiste).

Ceci dit je trouve les autres cellules pas très très pêchues, la température ambiante a bien grimpée et il y a maintenant deux blocs plus lourd à faire descendre en température, mais l'échangeur a prit son temps pour atteindre une température à peu près acceptable.

Je vais devoir faire des tests unitaires pour vérifier si on m'a refilé de la grosse camelote (la conso à la prise ne m'avait pourtant pas semblé déconnante).
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Re: [PROJ] Stacker thermoélectrique

Message par Cat121 »

Oh pas mal comme bestiole. Pareil que Tesla je comprends pas tout mais je suis d'accord.

Et si t'arrive à descendre à si bas en température, pourquoi c'est 100W max que tu peux refroidir ?
Neji Hyuga
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Re: [PROJ] Stacker thermoélectrique

Message par Neji Hyuga »

Alors les températures très basses à vides qui laissent présager d'excellentes perfs en charge, c'est le "piège" du refroidissement thermoélectrique.

Plus la charge à refroidir tend vers la charge maximale qu'est capable de transférer le module, plus le différentiel de température entre les deux faces tend vers 0.

En lui faisant refroidir une charge s'approchant de sa capacité de transfert maximale, le système devient moins bon que la même chose sans les cellules, puisqu'au final le circuit de watercooling doit dissiper la charge + l'énergie dégagée par les modules.

Théoriquement, mon circuit est capable, dans l'idéal, d'absorber 166W à DT=0 (enfin, on peut encore augmenter la charge, mais pour des perfs pourries). En pratique, c'est probablement un peu en dessous et il vaut mieux en rester loin pour rester dans une plage de températures correcte.

Edit: pour faire (très) simple, les températures s'effondrent rapidement avec l'augmentation de la charge.
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Re: [PROJ] Stacker thermoélectrique

Message par Aulit »

Au final c'est beau mais pas des plus performant??
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Re: [PROJ] Stacker thermoélectrique

Message par Cat121 »

Yup, got it, plus tu dois refroidir la charge, plus ça chauffe côté module et plus tu dois aussi refroidir le module et ainsi de suite.

Ça reste une bonne expérience !
Neji Hyuga
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Re: [PROJ] Stacker thermoélectrique

Message par Neji Hyuga »

Aulit a écrit :Au final c'est beau mais pas des plus performant??
En fait le problème c'est le rendement assez mauvais du module thermoélectrique qui fait que son utilisation le cantonne aux "petites" puissances si l'on recherche vraiment la performance (généralement on vise le sub ambiant avec ce genre de montage en cooling PC, voir les temp. négatives).

Il est tout à fait possible de concevoir un système qui soit performant avec une "grosse" charge, mais ça nécessite une puissance électrique monstrueuse et un système de refroidissement adapté à la dissipation thermique pharaonique que ça implique.

C'était très à la mode à l'époque du P2/P3 puisque les puissances à dissiper étaient faibles, du coup un bête watercooling home made suffisait à refroidir une cellule raisonnablement puissante et capable de tenir la charge à basse température.

Certains constructeurs les ont aussi utilisés occasionnellement en complément d'un système de refroidissement à air, genre pris en sandwich entre les Heatpipe du V10 de Cooler Master. Là le but n'est clairement pas de descendre bas en température, mais de pomper un peu de chaleur sur quelques heatpipe (et au final on fini quand même par consommer du courant pour pas grand chose).
Cat121 a écrit :Yup, got it, plus tu dois refroidir la charge, plus ça chauffe côté module et plus tu dois aussi refroidir le module et ainsi de suite.

Ça reste une bonne expérience !
Ouais, et il faut surtout dimensionner largement les modules pour qu'ils aient un intérêt, parce que ce qui nous intéresse dans une application type "extreme cooling", c'est de garder le delta de température entre les deux faces le plus élevé possible.

Les deux erreurs classique du type qui se lance dans le refroidissement thermoélectrique parce qu'il n'y a pas besoin de compresseur (et donc brasure etc...) pour descendre en négatif, c'est de penser que puissance consommée = puissance que peut encaisser le module à DT max et de sous dimensionner le système de refroidissement des faces chaudes en oubliant de compter la puissance dissipée par la charge.

Comme tu le dis, personnellement je fais surtout ça pour le côté expérimentation et réalisation :)
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Re: [PROJ] Stacker thermoélectrique

Message par Asche »

Je plussois.

D'ailleurs je n'attend pas des résultats extrême avec mon installation, et d'ailleurs ça me va bien : je cherche principalement à ne pas avoir besoin de penser au problème de condensation qu'implique un refroidissement extrême.
D'ailleurs le but de mon projet et d'abord de m'amuser !

Je penses que, vu le faible prix des module peltier sur dx.com, un jours je me ferais une case wtf avec ~1000W d'alim et autant de puissance de Peltier, ça pourra être fun à faire, en vu d'overclocking extrême ;)
Neji Hyuga
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Re: [PROJ] Stacker thermoélectrique

Message par Neji Hyuga »

1000W de conso pour des perfs similaires à un phase change qui en consomme 250 :o

Au fait, tu as déjà fait des tests à vide ?

Si oui, tes échangeurs descendent à combien ?
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