I QUATTRO FATTORI FONDAMENTALI.

Quando si acquista una cella di Peltier è bene considerare quattro fattori fondamentali da cui dipende l'efficienza della Peltier.

L'efficienza della Peltier dipende da quattro :

FATTORI:
Qmax	è la massima capacità di trasferimento di calore (espressi in Watts), dalla faccia fredda alla faccia calda.
Vmax	è il voltaggio più efficiente (espresso in Volts).
Imax	è la tensione più efficiente (espresso in Ampere).
dTmax	è la massima differenza di temperatura tra la parte fredda e la parte calda della cella (espresso in Watts).

TABELLA DEI FATTORI.

ESEMPIO COMPLETO DI CALCOLO DI UNA CELLA PELTIER CON FORMULA SEMPLIFICATA.

Considerate le abbreviazioni utilizzate dalla seguente tabella per l'identificazione dei valori.

VARIABILI
T1=Ta+(C/W)*(Toth)	Equazione 1
Toth=P+Cpuw	Equazione 2
dT=T1-T2	Equazione 3
T1	Temperatura faccia calda della cella Peltier.
Ta	Temperatura ambiente all'interno del Cabinet.
C/W	Rapporto di efficienza del dissipatore.
Toth	Calore complessivo da dissipare (in Watts) ad opera del dissipatore.
P	Potenza in Watts della cella Peltier.
Cpuw	Calore della CPU da dissipare (in Watts).
dT	Differenza di temperatura tra la faccia fredda e la faccia calda della cella Peltier.
T2	Temperatura faccia fredda della cella Peltier.

TABELLA DEI PARAMETRI.

Se, abbiamo una Ta di 30 gradi centigradi, un P di 70W (Amps * Volts), un Cpuw di 43W e la resistenza termica del dissipatore (C/W) si attesta a 0.7 C/W, ricaveremo:

ToTH = P + CpuW = 70W + 43W = 113 W

T1 = Ta + (C/W)*(P + Cpuw)
T1 = 30C + (0.7 C/W)*(70W+43W)
T1 = 30C + 79.1C = 109.1C.

La temperatura della faccia calda della Peltier sarà di 109.1C. Il valore è così elevato, perchè il dissipatore non ha la capacità adeguata nel disperdere il calore. Bisognerebbe utilizzare un dissipatore con una maggiore capacità di esercizio, con un rapporto (C/W) minore. E, se volessimo trovare T2, come dovrei procedere?

Per trovare T2 (la temperatura della faccia fredda) dobbiamo risalire alla dt reale, e quindi adottiamo la seguente formula x calcolare la dt reale:

dT reale= (1 - Cpuwatts/P) x dTMAX.

Esempio:

Considerando una produzione in watts della cpu di 43 watts e una potenza assorbita dalla Peltier di 70 watts e infine una dTMAX della peltier di 65 gradi centigradi, la dt reale sarà di (1-43/70) x 65 = 25,07 gradi centigradi. Quindi vi saranno 25,07 gradi centigradi di differenza tra la superficie calda e quella fredda della Peltier.

Quindi T2 =T1-dt reale = (109.1C-25,07C) = 84.03 gradi centigradi. (temperatura troppo elevata). La T2 è uguale a 84.03, e a questa temperatura il nostro processore potrebbe friggere!

"Ricordo che il valore dTmax rappresenta la massima differenza di temperatura senza carico, cioè non è considerato il calore in watts della cpu"

A questo punto, con gli strumenti in nostro possesso, possiamo conoscere la temperatura della faccia fredda della nostra Peltier e la temperatura della faccia calda, è quindi, giunto il momento, di calcolare la temperatura raggiunta dal nostro heatsink. Come si procede?

I dissipatori sono classificati in base alla loro efficienza espressa dal valore °C/W. Più basso è questo valore, minore sarà la resistenza del dissipatore al calore e maggiore la dissipazione termica.

Esempio:

Vogliamo raffreddare una Peltier che produce una T1 di 60°C (temperatura faccia calda), e vogliamo sapere quale temperatura raggiungerà il nostro dissipatore. Abbiamo acquistato uno Spire 5E27B3 (v. figura 5), che ha una resistenza termica di 0,548 °C/W con una ventola di raffreddamento da 19,35 CFM (Cube Feet x Minute).

FIGURA 5.

La temperatura raggiunta dal dissipatore sarà (considerando una temperatura ambiente di 27 gradi centigradi e una Toth di 70W):

Tdissipatore = Tambiente + ((°C/W)(Toth))

e quindi,

Tdissipatore = 27 + ((0.548) x (70W)

Tdissipatore = 65.36 °C

La Tdissipatore è ancora troppo elevata, per diminuirla, dovremmo scegliere un dissipatore con una minore °C/W, oppure sostituire la ventola di raffreddamento con un modello più efficiente (>CFM).

Quindi, considerando di acquistare un ventola Delta da 34 CFM (per esempio), la °C/W del sistema Spire 5E27B3 scenderebbe a 0.45 (valore di esempio), ricalcoliamo la Tdissipatore e otteniamo:

T dissipatore =  27 + ((0.45) x (70W)

T dissipatore = 58.5 °C

N.B: la °C/W di 0.45 con la ventola Delta da 34 CFM è solo un valore di esempio e non reale, quindi potrebbe anche essere minore, diminuendo ancora di più, la temperatura Tdissipatore.

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