Soğutucu akışkan olmadan serinliği korumak: Yeni nesil Peltier soğutma teknolojisi

• Samsung Electronics ve Johns Hopkins University Uygulamalı Fizik Laboratuvarı, yeni nesil Peltier soğutma teknolojisini ortaklaşa geliştirdi
• Peltier etkisine dayalı ince film yarı iletken aygıtlar kullanarak soğutucu akışkan olmadan soğutmayı mümkün kıldı; çevresel sorunların azaltılması ve enerji verimliliğinin artırılması için potansiyel ortaya koydu
• Bu teknoloji, 2024'te piyasaya çıkan Bespoke AI Hybrid Refrigerator içinde hibrit bir yaklaşımla uygulandı ve gelecekte daha da gelişmiş modellere entegre edilmesi planlanıyor
• Yeni ultra ince Peltier aygıtı, mevcut ürünlere kıyasla soğutma verimliliğinde yaklaşık %75 iyileşme gösterdi
• Samsung'un orta ve uzun vadeli hedefi, tamamen soğutucu akışkansız bir buzdolabını hayata geçirmek; bunun için yapay zeka, yarı iletken üretimi, 3D baskı gibi ileri teknolojilerle entegrasyon üzerinde çalışılıyor

---

Yeni nesil Peltier soğutma teknolojisinin geliştirilme arka planı ve önemi

• 28 Haziran 2024'te, Samsung Electronics ile Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory (APL) tarafından ortak geliştirilen yeni nesil Peltier soğutma teknolojisine dair makale Nature Communications'ta yayımlandı
• Nano mühendislik teknikleri kullanılarak yüksek verimli ultra ince yarı iletken Peltier aygıtı geliştirildi ve soğutucu akışkan olmadan da üstün soğutma performansı sağladığı kanıtlandı
• Geleneksel buzdolapları soğutucu akışkan kullanan buhar sıkıştırmalı sistemleri kullanır, ancak bunun çevresel sorunlar ve tasarımsal sınırlamalar gibi dezavantajları vardır
• Buna karşılık Peltier etkisi, elektrik akışını kullanarak bir yüzeyden ısıyı emip diğer yüzeyden dışarı veren, yarı iletken prensibine dayalı bir teknolojidir
• Yapısı basittir ve yalnızca elektriksel kontrolle sıcaklık ayarı yapılabildiği için tasarım esnekliği ve hassas kontrol kabiliyeti yüksektir

Küresel iş birliği ve yeni nesil Peltier teknolojisinin ileri taşınması

• 2023'ten bu yana Samsung Electronics DA Business, Samsung Research ve Global Technology Research birlikte çalışarak Peltier teknolojisinin performansını güçlendirdi
• DA Business ürün geliştirmeye, Samsung Research ise yüksek performanslı Peltier aygıtı araştırmalarına odaklandı
• 2023'ün sonunda Johns Hopkins APL ile uzun vadeli ortak araştırma başlatıldı ve miliwatt seviyesindeki mevcut Peltier aygıtları onlarca watt düzeyine önemli ölçüde geliştirildi
• Teknik açıdan sistem tasarımı, paketleme ve verimli ısı transferi için yeni yapıştırma ve montaj yöntemleri devreye alındı
• Sonuç olarak, mevcut aygıtlara kıyasla yaklaşık %75 daha yüksek soğutma verimliliğine sahip ultra ince bir Peltier aygıtı hayata geçirildi

En yeni Peltier teknolojisinin günlük hayata uygulanması ve beklentiler

• Geliştirilen yeni nesil Peltier soğutma teknolojisini gerçek beyaz eşya ürünlerine uygulamak için DA Business ticarileştirme çalışmalarını yürütüyor
• 2024'te piyasaya sürülen Bespoke AI Hybrid Refrigerator, hibrit bir yapıyla duruma göre kompresör ile Peltier aygıtı arasında akıllı geçiş yapıyor
• Örneğin çok miktarda gıda depolandığında veya sıcak yemek konulduğunda gibi yüksek yük durumlarında Peltier aygıtı devreye giriyor; böylece soğutma performansı ve enerji verimliliği belirgin şekilde artıyor
• İç mekân yapısı da Peltier aygıtı ile kompresörün en uygun konumlara yerleştirilmesi sayesinde ısı girişimini en aza indirecek şekilde tasarlandı
• Sonuç olarak, Güney Kore 1. sınıf standardına kıyasla %30'a kadar elektrik tasarrufu sağlandı ve iç sıcaklık kararlılığı önemli ölçüde iyileştirildi

Tamamen soğutucu akışkansız bir geleceğe doğru

• Peltier soğutma teknolojisi, ozon tabakasına verilen zararı ve küresel ısınmaya katkıyı azaltan çevre dostu bir teknoloji olarak öne çıkıyor
• Amerika ve Avrupa gibi bölgelerde soğutucu akışkan düzenlemeleri giderek sıkılaşırken, Samsung tamamen soğutucu akışkan içermeyen bir buzdolabı geliştirmeyi orta ve uzun vadeli hedef olarak belirledi
• Tamamen soğutucu akışkansız bir yapıyı hayata geçirmek için yapay zeka, yarı iletken üretimi, 3D baskı gibi ileri teknolojilerle birleşen araştırmalar kesintisiz şekilde sürdürülüyor
• Mevcut hibrit model şu anda Güney Kore, ABD ve Avrupa gibi başlıca pazarlarda öncelikli olarak ticarileştirildi; gelecekte sıcak ve nemli Hindistan gibi pazarlara da uygun yeni modeller geliştiriliyor
• Samsung Electronics, yalnızca beyaz eşya inovasyonunu değil, aynı zamanda yeni nesil soğutma teknolojisi paradigmasında dönüşümü de yönlendirme vizyonunu vurguluyor

[GN⁺]

Hacker News görüşleri

• Bu makalede AI kelimesi tam 5 kez kullanılıyor ama gerçekte yapılan şey en temel düzeyde mikrodenetleyici sensör verisi okumaktan ibaret.
  • Geçenlerde bir kitap aldım; sayfayı çevirince okumak istediğim metin otomatik olarak gösteriliyor, demek ki kesin AI var.
  • Süreç kontrol teorisi ders kitabımda sinir ağlarıyla ilgili bir bölüm var ve kontrol teorisinde kullanılan dilin önemli bir kısmı AI havası taşıyor; bu alanda bu tür AI dili zaten yerleşik olduğundan, o kadar da abartı olmayabilir.
  • Artık "AI" hangi konu olursa olsun onu geleceğe dönük göstermeye yarayan bir baharat gibi.
  • Aslında AI ifadesi ürün adında geçiyor gibi görünüyor; gerçekten AI sayılabilecek bir şey var mı bilmiyorum ama pazarlama ekibi resmî ürün adını olabildiğince sık kullanmaya yönlendiriyordur.
• Peltier soğutmanın verimsizliği hakkında Technology Connections'ın mutlaka izlenmesi gereken bir videosu var: https://www.youtube.com/watch?v=CnMRePtHMZY
  • Bu video, bu teknolojinin zamanla değişmeyeceğini varsayıyor; Peltier soğutmanın da bugünkü soğutuculardan daha verimli olduğu yerel bir optimum kullanım noktası olabilir.
  • Videonun içeriğini özetleyebilecek biri var mı? Kendim izlemek yerine sadece ana fikri öğrenmek istiyorum.
• AI merhaba, gerçekten harika bir AI makalesiydi ve AI Peltier AI soğutma AI teknolojisini çok iyi ele almış, gerçekten AI Samsung'un yeni AI cihazını AI sabırsızlıkla bekliyorum, AI sevgiler, P.S. AI
  • Bu noktada sadece bir if ifadesi bu; bazen switch de gerekebilir, AI seviyesi bu kadar.
• Bu cihazın düşük COP'undan (performans katsayısı) endişe edenler için, asıl makaleyi ve JHU APL basın bültenini buldum; 1.3°C sıcaklık farkında COP'nin yaklaşık 15'e ulaştığını iddia ediyorlar, bkz. ilgili HN gönderisi
  • Makaleyi okuyunca metodolojinin biraz zayıf olduğunu düşündüm; sistemdeki termal direnç değerlerini kabaca tahmin ediyorlar ve ısı akışını basit hava sıcaklığı ölçümlerinden hesaplıyorlar. Bunun doğru bir ısı akışı ölçümü olduğunu sanmıyorum; özellikle kutu gerçekte daha iyi yalıtımlıysa sonuçlar olduğundan iyi görünebilir. En kolayı kutunun içine sabit miktarda ısı üreten bir ısıtıcı koyup sıcaklık artışını ölçmek olurdu ama onu da yapmamış gibiler. Küçük sıcaklık farkı bölgesinde ölçüm hataları sonucu ciddi biçimde çarpıtabilir. Isıyı doğrudan ölçmek gerçekten çok zordur ve dolaylı ölçümler de risklidir. Bu, geçmişte soğuk füzyonun kanıtlandığına yanlış biçimde inanılmasının sebeplerinden biriydi.
  • COP'nin ne olduğunu merak edenler için: Coefficient of Performance, yani performans katsayısı. Bkz. Wikipedia
  • COP mutlaka aynı deltaT'de karşılaştırılmalı. Kayıpsız bir buzdolabının COP'si deltaT=0 iken sonsuzdur. Birden fazla Peltier'i üst üste koymak COP'yi artırmaz, sadece deltaT'yi büyütür. Buna rağmen Peltier'ler hâlâ havalı ve biraz daha gelişirse birçok kullanım fikri var. Teknolojik ilerleme her zaman memnuniyet verici.
  • "Karşılaştırmayı zorlaştıran şey sıcaklık gradyanı. Sıradan bir klima 15-20°C'yi yönetir ve aslında daha fazlasını da kaldırır. Dondurucular 50°C'nin üzerini de yönetir. Sıcaklık farkı ne kadar büyükse verimlilik genellikle o kadar kötüleşir."
  • 20°C sıcaklık farkında nasıl olacağını merak ediyorum; çoğu buzdolabı ya da klimada fark bu civardadır. Birden fazla Peltier üst üste konursa deltaT artabilir ama COP keskin biçimde düşer; yaklaşık 13°C fark elde etmek için 10 kadar katman gerekir ve güç tüketimi de 10 katına çıkar. Üstelik üstteki Peltier'lerin alttan gelen atık ısıyı da işlemesi gerektiğinden durum daha da kötüleşir.
• Bu, Johns Hopkins'te yeni geliştirilen malzeme hakkında biraz daha fazla bilgi içeren bir yazı: ilgili yazı
• Johns Hopkins'in resmî duyurusu çok daha iyi, bağlantı
  • Hatta daha da yetersiz bir yazı gibi görünüyor; "ince film teknolojisinin küçük soğutma sistemlerinden büyük bina HVAC sistemlerine kadar ölçeklenebileceğini" söylüyor ama yazının hiçbir yerinde geleneksel kompresör tabanlı ısı pompalarıyla doğrudan karşılaştırma yapılmamasını anlamıyorum.
  • Bu teknolojiyle istenen sıcaklık aralığını koruyan bir cihaz yapılıp yapılamayacağını merak ediyorum; örneğin ilaç saklamada x'ten büyük ve y'den küçük bir sıcaklığın korunması gerekebilir.
  • Bu yöntemle vücut ısısı gibi boşa giden ısıdan elektrik üretilebilir ve atık ısı değerlendirmesinde de kullanılabilir.
• Yazının yazarının arama motorundan AI anahtar kelimeleri toplamaya çalıştığı hissediliyor.
• Bu cihazın mevcut Peltier soğutuculardan tam olarak hangi yönüyle farklı olduğunu daha somut açıklamalarla anlatmalarını isterdim; piyasada zaten bu tür Peltier soğutucu kullanan mini buzdolapları var ama soğutma performansı normal buzdolaplarının seviyesini koruyamıyor.
  • Gerçekten çığır açan bir ilerleme mi, yoksa mevcut teknolojinin sadece daha iyi pazarlanmış bir ambalajı mı, anlamak zor.
  • Ben de Peltier soğutuculu bir buzluk kullanıyorum ama ancak birkaç derece düşürebiliyor. Tek başına bir buzdolabı olarak güven vermiyor ve güç tüketimi de çok daha yüksek.
• Acaba Peltier'in verimsizlik sorununu çözmüşler mi?
  • %75 daha verimli olduğunu iddia ediyorlar. Sıradan kompresörlerden daha iyi mi emin değilim ama yüksek güçlü kompresörler yüksek yükleri karşılamak için uygunken, az soğutma gerektiğinde kompresör verimi düşüyor; bu yüzden Peltier'in daha iyi olduğu bir niş alan olabilir. Sıradan buzdolapları geniş bir sıcaklık aralığına izin verdiğinden bu kadarı yeterli olabilir.
  • Eski Peltier'ler yaklaşık %10 verimlilikteydi (COP 0.5-0.7), ancak bizmut tellürür alaşımları gibi malzemelerdeki son gelişmeler sayesinde laboratuvarda %15-20'ye kadar çıktılar.
  • Samsung'un Bespoke AI Hybrid Refrigerator ürününde olduğu gibi, kompresör normalde çalışır ve yüksek yük durumlarında (çok miktarda gıda depolama gibi) Peltier de devreye girerek soğutmayı ve verimliliği artırır. Ben olsam sadece daha büyük kompresörlü bir buzdolabı seçerdim.
  • Makaleye göre mevcut duruma kıyasla %75 daha yüksek verimlilik sağlandığı söyleniyor.
• PC modlama çılgınlığının yaşandığı 2006 civarında eBay'den Peltier modülleri alıp CPU sıcaklığını sıfırın altına düşürmeye çalıştığımı hatırlıyorum. Kurulumu yapmıştım ama yoğuşmayı engellemenin bir yolunu bulamadığım için CPU'ya gerçekten uygulayamadım. O zamanlar pccooling ya da pccasemods gibi forumlar çok hareketliydi. O dönemde sıvı azotla soğutma ve su soğutma popülerdi; CPU sıcaklığının 60°C olması kabul edilemez sayılırdı. Hâlâ overclock yapıyorum ama daha çok düşük gürültü ve düşük yük odaklı kullanıyorum. Peltier'in PC soğutma pazarını ele geçireceğini sanmıyorum; radyatör kapasitesine yine aynı şekilde ihtiyaç var ve Peltier sadece ısıyı daha hızlı ve daha düşük sıcaklığa taşıyor.
  • Günümüzde CPU'ların neredeyse hepsi sıcaklığa göre performansını ayarladığı için, böyle kontrol edilebilir bir Peltier bir sonraki nesil Turbo düğmesi olabilir. Yine de eski Peltier soğutucu kurulumlarının tam bir elektrik canavarı olduğunu hatırlıyorum.
  • Bit-tech.net de PC modlama topluluğunda iyi biliniyordu.