컴퓨터 그래픽 카드에서 열전 에너지 수확

CES2015에서 GPU (Graphic Processor Unit) 제조업체는 새로운 GPU를 도입했습니다. 이 GPU는 프로세서를 시원하게 유지하려면 복잡한 열 관리가 필요합니다. 대부분의 GPU 가속기 카드 제조업체는 오늘날의 고급 기술과 비교하여 원시 열 관리 기술을 사용하는 새로운 그래픽 가속기 카드를 개발합니다. 우리 대부분은이 기술을 그래픽 가속기 카드의 이미지에서 볼 수 있듯이 원치 않는 열 에너지를 관리하는 팬으로 알고 있습니다.

이 낭비 열 에너지를 유용한 전기 에너지로 변환하기 위해 엔지니어가 극복해야 할 장벽은 무엇입니까?

아래는 GPU 카드의 온도 프로파일입니다.

참고 문헌 :

• 배기 가스에서 작동하는 열전 발전기
• 소형 열전 발전기
• 열전 기술 개요
• 맞춤형 자동 팬 속도 설정으로 비디오 카드 수명 연장

다시 포집 할 수있는 열이 있지만 그다지 많이 얻지 못할 것입니다. 주석가 중 하나가 언급했듯이 절대 최대 값은 Carnot 효율입니다.

이것은 이상적인 조건이며이 효율성에 도달하지 못할 것입니다. 그러나 우리의 한계를 찾기 위해 어쨌든 알아 봅시다. 는 단지 실내 온도 일 것이며, 탑 내부에서는 약간 더 따뜻할 수도 있지만, 의심의 혜택을 누리고 20C (293K)에서 멋진 라운드 수를 선택할 것입니다.$T_c$$T_h$ GPU가 더 열심히 작동함에 따라 다를 수 있습니다 (이것은 일반적으로이 디자인의 문제 중 하나입니다. 냉각 시스템에서 얻는 전력은 칩에 스트레스를주는 정도에 따라 GPU 온도가 변하기 때문에 일관되지 않습니다). 너무 뜨겁게 실행하고 카드를 손상시키지 않기 때문에 냉각 시스템의 목적을 상실합니다.

몇 가지 빠른 검색 (Google "GPU 작동 온도") 후에 많은 다른 번호를 제공하는 많은 포럼 게시물을 보게 될 것입니다. 그 중 어느 것도 인용하기에 충분히 강하다고 생각하지는 않지만 데이터를 모아서 자신의 가정) 대부분의 카드는 ~ 100C의 강한 상한을 가지고있어 심각한 피해를 입기 시작합니다. 그러나 그 핫을 실행하면 여전히 카드의 수명이 단축되고 문제의 그림으로 판단 할 수 있습니다.이 카드는 우리가 꽤 많은 돈을 지불 한 멋진 카드이며 가능한 한 오래 유지하고 싶습니다. . 70C는 촬영하기에 좋은 곳이지만 80C (353K)는 여전히 안전 할 것이므로 최선의 사례를 원합니다. 그 숫자로 우리는

즉, 최대로 할 수있는 최선의 방법은 카드에서 발생하는 열의 17 %를 타워로 전력을 공급하기위한 전기로 회수하는 것입니다. 우리는 카드 온도를 변화시킬 수 있으며, 60도에서 100도 사이에서 효율은 12 %에서 21 % 사이입니다. 어쨌든, 우리는 많이 돌아 오지 않습니다.

그것은 최대 효율입니다. 열전 발전기를 판매하는 이 사이트 는 TEG 라인의 최상단이 8 % 효율로 가동 될 것이라고 밝혔다. 이것이 우리가 이전에 겪어 왔던 것보다 낫지 만 여기서 실제 문제는 비용과 구현입니다. TEG는 저렴하지 않으며 냉각 팬도 저렴합니다. 기본 냉각 시스템도 설치가 훨씬 쉽습니다. TEG를 연결하여 카드를 식힐 수 있다고해도 그 전기로 할 수있는 일을 찾아야하며, 중요한 구성 요소에 가변 전력을 사용하지 않기를 바랍니다. 타워 조명과 추가 팬은 아마도 우리의 사용 범위 일 것입니다.

따라서 실제 질문에 답하기 위해 열을 전기 또는 기계 작업으로 변환하는 모든 종류의 창의적인 방법을 찾을 수 있습니다. "유용하게"만드는 것은 완전히 다른 이야기입니다.

Trevor Archibald는 당신에게 정말 좋은 답변을 주었지만, 나는 이것이 당신이 여전히 올바른 경제학에서 가능할 것이라고 생각하기 때문에 다른 답변이 유용 할 수 있다고 생각합니다.

그렇지 않을 것입니다. 문제는 공학이 아니라 경제입니다. 확실히 경제적 인 관점에서 나쁜 생각입니다. 그러나 가격을 변경한다고해서 좋은 생각은 아닙니다. 여전히 나쁜 생각입니다. 설명하겠습니다.

저열

저급 열은 상온보다 몇 켈빈 또는 수십 켈빈의 열입니다.

열을 빨리 제거하는 것이 게임의 이름입니다

George Herold는 카드의 에너지 수확이 나쁜 생각이되는 한 가지 이유에 대한 의견을 제시합니다. 카드의 열전도율 이 높 도록 설계되었습니다 .

장비의 전기 효율이 실제로 엄청나게 열악한 IT 장비에서는 열을 빠르게 제거하는 것이 특히 중요합니다. 그리고 그것은 당신이 넣은 전기의 거의 모든 것이 곧바로 열로 바뀔 것임을 의미합니다. 비트가 저장된 매체에 관계없이 비트를 뒤집는 데 필요한 이론상 최소량의 에너지가 있습니다. 그 최소값보다 높은 나머지 에너지는 곧바로 열로 변하게됩니다. 장비를 보호하려면 최대한 빨리 열을 제거해야합니다.

따라서이 카드는 가능한 빨리 열을 제거하도록 설계되었습니다. 제안 된 에너지 하베스 팅 장치와 같이 방해물이 있으면 열이 카드를 떠나는 속도가 느려집니다. 카드의 평형 온도가 상승합니다. 그리고 그것은 카드의 수명을 크게 단축시킬 것입니다. 그것은 전기 가격에 관계없이 일어날 것입니다.

전기 가격에 관한 것이 아닙니다

그리고 전기 가격이 충분히 높으면 저급 열을 가치있게 수확 할 것이라는 생각은 단순히 잘못입니다. 전기가 그 가치가 있다면, 처음에는 카드를보다 효율적으로 만들어 폐열이 줄어드는 것이 중요합니다. 먼저, 낮은 가치의 에너지를 재활용하기 전에 고가의 에너지 소비를 줄이십시오. 그리고 그것은 저를 가져옵니다 ...

에너지 대 에너지

대부분의 경우 열은 폐기물입니다. 거의 항상 가장 유용한 형태의 에너지입니다. 그것이 바로 Carnot 효율 한계가 말하는 것입니다. 저급 열에서 작업을하려면 매우 낮은 효율로만 수행 할 수 있습니다. 즉, 거의 모든 열이 열로 유지됩니다.

열 및 다른 형태의 에너지로 엔지니어링을 수행 할 때 에너지 (줄 단위로 측정 된 것)와 엑 서지 (작업이 완료된 것) 를 구별 할 수있는 직감을 구축하는 것이 매우 유용합니다 . 에너지의 형태에 따라 얼마나 많은 일을 할 수 있는지가 결정됩니다. 전기는 많은 양의 작업을 효율적으로 수행 할 수 있습니다. 에너지는 매우 높습니다. 낮은 등급의 열은 작업을 거의 할 수 없으며 엑서지가 매우 낮습니다.

저급 열을 생성 한 후에는 이미 엑 서지 (유용한 에너지)를위한 선의 끝에 있습니다. 거의 모든 에너지 사용은 낮은 등급의 열에서 발생합니다. 거의 모든 에너지 변환 체인의 최종 형태입니다. 그리고, 우주 규모로, 그것은 이다 (지금까지 우리가 말할 수있는) 우주의 열 죽음, 매 줄의 최종 형태를.

저열은 도로의 끝입니다. 줄에서 더 많은 작업을 원한다면 줄이 저급 열 형태가 되기 전에 그 일을 끝내십시오 .