» Waterchiller Home Made à base de peltiers

    Voilà, le grand jour est arrivé, cela fait maintenant un bon petit moment que je pense à me faire un système watercooling qui me permettrait de descendre en température en dessous de la température ambiante et pourquoi pas en dessous de 0°C, et je commence donc ce topic que je mettrai à jour régulièrement.

    Plusieurs choix se proposaient à moi, un waterchiller classique basé sur le changement de phase ou alors basé sur l'effet peltier.

    Je me suis tourné vers les peltiers, car je trouvais ça plus facile d'accès, même si je savais pertinemment que les peltiers ne pourrainent jamais rivaliser avec un système à changement de phase. De plus, l'argent investi dans ce waterchiller est un facteur très limitant, je ne voulais pas craquer trop d'€ dans la réalisation du projet et ceci explique donc le choix des matériaux (laiton + aluminium) car j'ai pris ce que j'avais sous la main.


I : Histoire des peltiers:

    L'effet peltier a été découvert par un français (soyons un peu chauvins pour le coup!) Jean-Charles Peltier en 1834. Le principe consiste à faire passer un courant dans un circuit composé de deux matériaux conducteurs différents. Ceci permet de créer un delta de température entre les deux faces, l'une sera "froide" tandis que l'autre sera "chaude". Du coup l'effet peltier peut être utilisé pour refroidir ou pour chauffer l'objet d'intérêt. Ici bien entendu on voudra refroidir un composant informatique (CPU, GPU, NorthBridge, SouthBridge, etc.).

    Plusieurs systèmes utilisant l'effet peltier existent déjà, on peut citer, les Cool-It Eliminator et Freezone, qui ont été testés par nos confrères d'OverClex. Ces deux kits basés sur le watercooling et l'effet peltier n'offrent franchement pas vraiment de performances très différentes d'un système watercooling classique. Il y a aussi le Macs Triumph, l'Ultra ChillTEC et le Titan Amanda qui ne cassent pas des briques...

    Chaque plaque à effet peltier possède ses caractéristiques propres qui déterminent ses performances. Ainsi on trouve couramment des plaques peltier qui génèrent un delta de température de 60°C entre les deux faces. Ainsi si le côté froid est à 10°C, le côté chaud sera lui à 70°C.

    On voit dessuite que le peltier peut devenir rapidement intéressant. On se dit, "si j'arrive à laisser la face chaude à 40 ou 50°C, alors le côté froid sera à -20°C (environ)! Mon CPU sera donc proche d'une température négative!!". En théorie ceci est vrai, mais en pratique ceci est très difficilement réalisable.

    Pourquoi? Tout simplement, il faut se rendre compte que pour que le côté chaud soit à 40°C, il faut évacuer la chaleur générée par le processeur lui-même, ainsi que la chaleur générée par le peltier. Les peltiers que j'ai utilisés sont des peltiers de 136W, si on ajoute un bon 100W provenant du CPU, alors on se retrouve à 236W et là, ben mis à part un Dod ou un godet rempli d'azote liquide, ou de carbo glace, rien ne pourra évacuer cette dissipation thermique phénoménale. C'est ce problème que rencontrent beaucoup de personnes se lançant dans l'utilisation de peltiers (moi compris).

    De manière à contourner ce problème, il faut simplement avoir une plus grosse surface d'échange. La solution que j'ai utilisée est la multiplication du nombre de peltiers, de manière à pouvoir refroidir chaque peltier grâce à un ventirad basique.


II : Les éléments qui prendront place dans le système complet:

La pompe : swiftech MCP 655 (3.5 bar, 1200 litres/heure)

Un waterblock CPU (pour commencer) : home made en laiton

Les plaques à effet peltier: 6 pièces TEC1-12709 ( 50mm x 50mm, 9A, 15.4V) qui seront alimentées en 6V et 3.5A

Les radiateurs utilisés : full alu (60mm x 60mm x 60mm, 20 ailettes)

L'alimentation utilisée : MeanWell 500W, 24V à découpage

L'échangeur : en aluminium et plexiglass, les peltiers seront montés sur chaque face en aluminium de l'échangeur

Plan :

Il s'agit de deux plaques en alu (jaune et bleu sur le schéma du haut), sur lesquelles sont fixées de plus petites plaques mises en quinconces de manière à casser le flux un max, et ainsi créer beaucoup de turbulences pour plus de performances. Sur chacune des grandes plaques en alu, il y aura 3 peltiers (6 en tout donc).

Sur le schéma du bas on voit comment l'eau fait un aller/retour à l'intérieur de l'échangeur.

Voici les photos:

L'eau rentre et sort au niveau des tubes en cuivre, et fait donc un aller/retour à l'intérieur de l'échangeur.

Le prix de revient de tout le matériel est de 150 € environs.


    Durant mes recherches, j'ai lu que les peltiers ne possèdent pas leur rendement optimal lorsqu'ils sont poussés à leur maximum (Vmax et Amax). Dès lors le sous-voltage de plaques peltier permet de d'augmenter le rendement (moins de courant consommé pour une quantité de chaleur "extraite" équivalente), mais aussi de refroidir individuellement chaque peltier avec un ventirad classique puisque qu'ils chauffent moins. Pour ces deux raisons, j'ai alimenté mes peltiers en 6V et 3.5A. Pour ceux qui désirent utiliser des peltiers, il faut savoir que l'ampérage du peltier varie en fonction de la tension appliquée, les calculs se faisant à partir des valeurs nominales (pour moi 15.4V et 9A).


III : Tests et résultats:

    Les tests auront lieu d'ici ce week-end, dans un premier temps, je testerai uniquement avec un volume d'eau de 2 litres, que je refroidirai avec les peltiers. Je vais mesurer quel est le temps nécessaire pour faire tomber la température des deux litres d'eau de 10°C. A partir de là, je vais pouvoir calculer la puissance de refroidissement de mon système. Viendront ensuite les tests sur processeurs avec pour le début, un athlon 64 3200+ (monocore) à différents voltages et fréquences.

Ce topic sera donc mis à jour régulièrement, et je vous tiendrai au courant des problèmes rencontrés, et des performances du système.

Dernière modification par anvil (24-10-2008 10:08:15)