النقاط الرئيسية
يحدث تأثير بيلتييه عندما يمر التيار الكهربائي عبر وصلة ثنائية المعدن، فيبرد أحد الجانبين ويسخن الجانب الآخر. ورغم استخدام مبردات بيلتييه في أجهزة الكمبيوتر، فإن عيوبها العديدة أبقت هذه المبردات بعيدة عن الاستخدام السائد.
يمكنك تبريد وحدة المعالجة المركزية أو وحدة معالجة الرسومات باستخدام الماء والهواء والنيتروجين السائل، ولكن ماذا عن الإلكترونات؟ يمكن لمبردات Peltier استخدام سحر الكهرباء والفيزياء لتبريد مكوناتك، ولكن هناك سبب لعدم استخدامنا لها جميعًا.
ما هو تأثير بيلتييه؟
تأثير بيلتييه (المعروف أيضًا باسم تأثير التبريد الحراري الكهربائي) هو عندما تُستخدم الكهرباء لتبريد أو تسخين مادة. سُمي على اسم الفيزيائي الفرنسي جان تشارلز أثاناس بيلتييه، الذي اكتشفه في عام 1834. تأثير بيلتييه هو الظاهرة التي تحدث عندما يتدفق تيار كهربائي عبر تقاطع بين نوعين مختلفين من المواد، مما يتسبب في ظهور فرق في درجة الحرارة عند التقاطع. يمكن استخدام هذا الفرق في درجة الحرارة لتبريد أو تسخين التقاطع، اعتمادًا على اتجاه التيار. يمكن استخدام هذا التأثير في أجهزة مثل المبردات الحرارية الكهربائية (TEC)، والتي تُستخدم لتبريد الأجهزة الإلكترونية، وفي وسادات التدفئة أو أجهزة التدفئة الأخرى.
يُشار إلى تأثير بيلتييه أيضًا باسم “التبريد بالحالة الصلبة” لأنه يستخدم مواد الحالة الصلبة (مثل أشباه الموصلات) لتحقيق التبريد، بدلاً من الطرق التقليدية مثل ضغط وتبخير المبردات. وهذا يجعله بديلاً أكثر كفاءة وصديقًا للبيئة لطرق التبريد التقليدية. يُستخدم تأثير بيلتييه أيضًا في الاتجاه المعاكس، حيث يمكن استخدامه لتوليد الحرارة بدلاً من التبريد. غالبًا ما يستخدم هذا في وسادات التدفئة وأجهزة تدفئة اليدين وغيرها من الأجهزة المماثلة.
بالمناسبة، فإن العكس صحيح أيضًا. إذا قمت بإخضاع جانبي الوصلة لاختلاف في درجة الحرارة، فسوف تولد الكهرباء بدلاً من ذلك. وهذا ما يُعرف باسم تأثير سيبيك.
كيف تعمل مبردات بيلتييه
عند استخدام مبرد Peltier في جهاز الكمبيوتر الخاص بك، يتم توصيله بوحدة المعالجة المركزية ويستخدم الكهرباء لتبريد وحدة المعالجة المركزية. على أحد جانبي المبرد، يتم امتصاص الحرارة من وحدة المعالجة المركزية، وعلى الجانب الآخر، يتم إطلاقها. كما يتم استخدام مروحة للمساعدة في تبديد الحرارة المنبعثة من الجانب الساخن للمبرد.
ببساطة، تستخدم مبردات Peltier الكهرباء لنقل الحرارة من الجانب الساخن إلى الجانب البارد، وتساعد المروحة في تبريد الجانب الساخن، والذي بدوره يبرد وحدة المعالجة المركزية. لذا فإن الجزء “Peltier” من المبرد هو في الواقع مضخة حرارية، وليس نظام تبريد بحد ذاته. لا تزال بحاجة إلى التبريد التقليدي بالهواء أو الماء للتخلص من الحرارة.
هل مبردات بيلتييه أفضل؟ الإيجابيات والسلبيات
يمكن لمبردات Peltier توفير أداء تبريد عالي للغاية، خاصة عند مقارنتها بمبردات الهواء التقليدية. ويمكنها خفض درجة حرارة وحدة المعالجة المركزية بفعالية، حتى في ظل الأحمال الثقيلة. ويشمل ذلك تبريد المعالجات إلى ما دون درجة الحرارة المحيطة.
تتميز مبردات Peltier أيضًا بحجم أصغر عمومًا مقارنة بمبردات الهواء، مما يجعلها مثالية للاستخدام في أجهزة الكمبيوتر ذات الحجم الصغير أو الأماكن الضيقة. ويمكن استخدامها لنقل الحرارة من تلك الأماكن الضيقة إلى حيث يمكن تبديدها بسهولة.
على الجانب السلبي للأمور، تستهلك مبردات Peltier قدرًا كبيرًا من الطاقة، مما قد يؤدي إلى ارتفاع فواتير الكهرباء وفرض ضغط على مصدر الطاقة لجهاز الكمبيوتر الخاص بك. كما أنها أكثر تكلفة بشكل عام من مبردات الهواء التقليدية وغالبًا ما لا تتمتع بتبريد أفضل من حيث القيمة المطلقة مقارنة بالتبريد بالهواء أو الماء.
نظرًا لقدرتها على تبريد المعالجات إلى درجات حرارة أقل من درجات الحرارة المحيطة، فإن مبردات Peltier قد تتسبب في حدوث تكاثف، مما قد يؤدي إلى إتلاف الأجزاء الداخلية للكمبيوتر عن طريق التسبب في حدوث ماس كهربائي وتآكل.
مبردات وحدة المعالجة المركزية Peltier في العالم الحقيقي
إن العثور على مبردات وحدة المعالجة المركزية التي تستخدم تأثير Peltier، والتي غالبًا ما يتم تسميتها بمبردات “TEC”، أمر صعب إلى حد ما. كان هناك العديد منها في أواخر العقد الأول من القرن الحادي والعشرين وأوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين، ولكن منذ ذلك الحين، أصبحت نادرة إلى حد ما.
لا يزال بإمكانك شراء منتجات تحت العلامة التجارية Intel Cryo، والتي تم تنفيذها بواسطة شركاء تابعين لجهات خارجية مثل Cooler Master، الذين قاموا بدمج تقنية التبريد Peltier مع التبريد المائي AIO (الكل في واحد) بذكاء.
كولر ماستر ماستر ليكويد ML360 SUB-Zero
من خلال الجمع بين قوة التبريد المائي والتبريد بالحالة الصلبة، يعدك ML360 بتجربة تبريد رائعة حرفيًا عند رفع تردد التشغيل أو ببساطة زيادة ترددات وحدة المعالجة المركزية الخاصة بك.
من الأسهل العثور على مبردات TEC غير المخصصة لتبريد وحدات المعالجة المركزية للكمبيوتر الشخصي، بل مصممة لتبريد شرائح أشباه الموصلات بشكل عام. وعادةً ما تكون مخصصة لمشاريع DIY أو أنظمة الحوسبة غير القياسية الخاصة التي يتعين عليها العمل في ظروف تجعل مبردات TEC منطقية.
لماذا لا تعد مبردات Peltier لأجهزة الكمبيوتر الشخصية شائعة؟
قد تظن أن قدرة مبردات Peltier على تحقيق تبريد أقل من درجة الحرارة المحيطة (ربما) من شأنها أن تجذب العديد من المتحمسين لرفع تردد التشغيل، ولكن حتى الآن لم تثبت شعبيتها. لا شك أن عيوب التكنولوجيا التي ذكرناها أعلاه تساهم إلى حد ما في عدم نجاحها، ولكن الأمر أكثر من ذلك.
أولاً وقبل كل شيء، لا يعد تحقيق درجات حرارة أقل من درجة الحرارة المحيطة هدفًا يسعى أي شخص إلى تحقيقه. ستعمل وحدة المعالجة المركزية التي تعمل عند أقصى درجة حرارة آمنة لها بنفس الكفاءة أسفل هذا الحد تمامًا كما ستعمل فوق الحد الأدنى مباشرةً. طالما أن وحدة المعالجة المركزية لا تخفض سرعتها وتحقق أعلى مستوى أداء لها دون تجاوز حد درجة الحرارة الآمنة، فأنت على ما يرام.
تستطيع وحدات المعالجة المركزية الحديثة عالية الأداء أن تولد مئات الواط من الطاقة الحرارية، وتتطلب مبردات Peltier الكهرباء للعمل. وهناك مشكلة كبيرة تتعلق بالعائدات المتناقصة عندما يتعين عليك استخدام تأثير Peltier لتبريد درجات الحرارة المرتفعة، ويمكن أن تقترب طرق التبريد الأخرى التي تتطلب طاقة أقل بكثير من جعل مبردات Peltier مكانة خاصة داخل مكانة خاصة.
لذا فليس من المستغرب أن هذه المبردات ليست شائعة الاستخدام. ففي الوقت الحالي لا توجد حاجة حقيقية لها، ولكن التغييرات المستقبلية في كيفية تصميم أجهزة الكمبيوتر، أو التحول المستمر إلى الأجهزة المحمولة مثل أجهزة الكمبيوتر المحمولة المخصصة للألعاب (والتي أصبحت الآن مزودة بنظام تبريد مائي!) قد تغير هذا.