[Erfahrungsbericht] Grafikkarte mit einem Peltierelement kühlen und dann übertakten.

k1ffer · 23. März 2007

Overclocking mithilfe von Peltier Elementen:

In dem nun folgenden Text berichten wir über unsere ersten Versuche einen Computer mit einem Peltier Element zu kühlen, wobei wir es in diesem Versuch mit der Kühlung einer Grafikkarte versuchen, ein Bericht über die Kühlung einer CPU mithilfe eines Peltier Elements wird demnächst folgen. Nun erst mal eine kleine Einführung für alle, die sich unter einem Peltier Element nichts vorstellen können, oder die wssen wollen wie es funktioniert, vielleicht wird euch danach auch klar warum wir diese Methode der Kühlung verwendet haben.

Das Peltier Element:

Das Peltier Element ist ein Thermoelektrisches Bauteil auf Basis zweier Elektroden.

Diese beiden Elektroden bestehen aus unterschiedlich dotierten Halbleitern (p-Leiter und n-Leiter), welche über Kupferdrähte miteinander verbunden sind. Wenn nun eine Spannung angelegt wird ändert sich das "Energieniveau" der beiden Elektroden, dass heißt, das die kalte Elektrode oder auch coldplade nimmt die Wärme von z.B. einer CPU auf diese wird dann zur heißen Elektrode oder auch hotplade transportiert, und von dort mithilfe von Kühlkörpern und Lüftern an die Umgebung abgegeben. Man kann also sagen, dass ein Peltier Element so eine Art Wärmepumpe ist, sie beschleunigt also die Weiterleitung von der Quelle an ein Kühlkörper. Ein Peltier Element arbeitet mit mehreren Ampere und mit einer Niederspannung.

Die maximale Temperaturdifferenz beträgt in etwa 60°C. Es gibt sie in verschidenen Größen und Ausführungen, aber in der Regel ist ein solches Bauteil etwa 3-5mm hoch und die Kantenlängen betragen 20-50mm.

An der hotplade und der coldplade sind die Peltier Elemente mit einer Keramikplatte versehen

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Nach kurzer zeit hat sich eine Eisschicht auf dem Peltier gebildet.

Die Komponenten:

Nun zu unserem Versuch, also als erstes mussten wir ein passendes System finden auf dem wir die Versuche durchführen konnten, da wir zu Anfang noch einige Zweifel hatten wie sich das System im Sinne von Kondenswasser verhält, gleich mal vorweg unsere Bedenken haben sich nicht bestätig, wir konnten die Temperatur durch Spannungsveränderungen immer über 25° halten, also keine Gefahr. Unsere Suche führte uns zu einem System aus den Komponenten von Alive und C!lla | K!lla, es bestand aus einer GeForce 6200TC von Asus einem AMD Sempron 2800+ der auf einem Asrock K8NF4G Sata2 eine gute Grundlage fand, als Speicher verwendeten wir 512mb DDR 400 RAM von ExtremeMEmory. Damit wir keine Probleme mit zu wenig Strom bekamen mussten wir 2 Netzteile verwenden eines für die Komponenten, das andere Für das Peltier Element und die ganzen Lüfter.

Der Aufbau:

Als nächstes haben wir den Aufbau unseres Systems in Angriff genommen, der flexiblität wegen haben wir uns entschieden das System aus dem Gehäuse zu nehmen und auf einer Styropor Unterlage auf dem Tisch aufzubauen. Doch zuvor mussten wir noch die Grafikkarte mit dem Peltier bestücken, dazu haben wir als nächstes den Standartkühler entfernt und ihn durch einen Zalman Northbridge Kühler ersetzt, unter diesem Kühler haben wir das Peltier installiert, dazu mussten wir jedoch kleine Modifikationen an der Kühlkörperhalterung vornehmen, da das Peltier Element eine zusätzliche Höhe darstellte.

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Hier sehen Sie die Grafikkarte einmal Komplett.

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Hier ist seht gut zu erkennen, wie groß der Kühler ist.

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Anschließend haben wir noch einen Lüfter auf der Grafikkarte befestigt.

Nachdem wir die Grafikkarte präpariert haben beginnen wir damit das System aufzubauen, dazu haben wir uns reichlich Platz geschaffen, da wir ja immerhin neben dem System noch 2 Netzteile aufbauen mussten, es kamen noch einige Lüfter hinzu. Abgerundet wurde das ganze durch einen wunderschönen Kabelsalat J (kann man halt nicht verhindern).

Ein paar Bilder vom System:
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Nach dem Aufbau hatten wir noch einige Probleme mit einem RAM Modul, nachdem wir das Problem gelöst hatten konnten wir zum ersten Mal den Rechner in Betrieb nehmen.

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Erster Systemstart

Das Peltier Element haben wir aber erst nach dem Windows Start hinzugeschaltet, um Kondenswasser zu vermeiden. Nach dem Start haben wir dann erst mal die Temps überprüft, sie lagen im Idle so bei etwa 27-31° hier mal ein paar Bilder:
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Nun haben wir begonnen die Grafikkarte zu übertakten, hierbei haben wir auf eine sehr einfache Methode zurückgegriffen: Wir haben mit einem speziellen Regristry Eintrag versteckte Funktionen im Forceware Treiber Menü freigeschaltet, mit denen wir die Grafikkarte sicher und einfach übertakten konnten. Wir konnten die Grafikkarte von 350MHz Chiptakt auf 473MHz und den Grafikspeicher von 450mhz auf 662MHz übertakten.
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Anschließend haben wir den Prozessor und somit auch den Arbeitsspeicher übertaktet, leider haben wir kein Tuning oder Beta Bios gefunden mit dem wir die Spannungen hätten ändern können, so konnte wir leider den FSB nur auf 225MHz Takten. Der RAM lief also auf DDR 450 Niveau. Der Prozessor taktete nun anstatt mit 1,6GHz auf 1,8GHz.

Als Benähmarkprogramm haben wir Aquamark 3 verwendet, da dort der Test nicht so lange dauert, wie z.B. bei 3d Mark. Leider sind die Screenshots nicht mehr auffindbar, aber wir hatten uns die Testresultate vorher schon notiert. Unübertaktet bekoamen wir 20134 Aquamarks, übertaktet waren es 27124 Aquamarks. Das hört sich ersteinmal wenig an, man muss jedoch bedenken das wir eine 6200TC hatten, die den benötigten Speicher vom RAM nimmt, der in unserem Fall leider nur 512MB groß war. Aber es ging uns ja im Grunde erst mal darum Erfahrungen mit der Peltier Element Kühlung zu sammeln, so können wir diese in späteren Projekten mit einbeziehen.
Während des Benchmarks stiegen die Temperaturen zwar deutlich, aber nicht kritisch hoch, sie lagen bei der übertakteten Grafikkarte bei in etwa 54°C, aber die Temp-Files von Everest werden noch nachgereicht.
Alles in allem eignet sich ein Peltier Element zum schnellen ableiten der Wärme vom Prozessor/Grafikkarte, jedoch benötigt man einen entsprechend dimensionierten Kühlkörper samt Lüfter, eine passive Kühlung kommt hier nicht in Frage, da das Peltier eine Verlustleistung von etwa 60Watt hat. In unserem Test konnten wir es nicht bei 8,5Volt Normalspannung betreiben, sondern mussten auf 5V runtergehen, da sonst der Kühlkörper zu heiß geworden wäre.

Zum Schluss noch ein paar Bilder von unserem System und unserer OC-Crew.

Hier die System Bilder:

Von Oben:
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Die Grafikkarte:
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Ein paar Bilder vom Peltier Element
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Die Grafikkarte:
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