Isı borulu elektronik soğutucuya termoelektrik entegrasyonunun deneysel incelenmesi

Bu tez çalışmasında, elektronik bileşenlerin soğutulmasına yönelik ısı borulu–kanatçıklı–fanlı referans mimari ile bu yapıya termoelektrik (TE) modül entegrasyonu içeren hibrit mimari, aynı deney platformu üzerinde karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Deney matrisi, ısıl yükün 10–20–30–40 W seviyelerinde (H4–H3–H2–H1) ve fan işletiminin 0,48–0,96–1,50–2,16 (F1–F2–F3–F4) kademelerinde sistematik olarak değiştirilmesiyle oluşturulmuş, hibrit senaryolarda TE modül iki farklı besleme seviyesinde (P1: 21,6 W ve P2: 32 W) çalıştırılmıştır. Isıl performans, yalnızca ısıl yük yüzey sıcaklığı üzerinden değil, ısı borusunun adyabatik/yoğuşma bölgeleri ile fan giriş–çıkış hava sıcaklıklarını kapsayan çok noktalı termokupl ölçümleri üzerinden değerlendirilmiş ve termal kamera görüntüleri kararlı hal sıcaklık dağılımlarının alan bazlı doğrulanması amacıyla kullanılmıştır. Ayrıca her iki mimaride soğutma için tüketilen toplam elektriksel güç belirlenmiş ve fan gürültü seviyeleri de ölçülerek analiz edilmiştir. Referans mimaride fan seviyesi artırıldıkça kararlı hal sıcaklığının kademeli olarak düştüğü, ancak bu iyileşmenin azalan marjinal fayda karakteri sergilediği görülmüştür. Hibrit mimaride TE modülün devreye alınması, tüm koşullarda yüzey sıcaklığında ani ve keskin bir düşüş oluşturarak aktif soğutmanın tepe sıcaklık bastırma kabiliyetini doğrulamıştır. Buna karşın besleme gücünün P1'den P2'ye yükseltilmesi, tüketimi artırmasına rağmen sıcaklık eğrilerinde anlamlı bir ilave iyileşme üretmemiştir. Enerji–akustik boyut birlikte ele alındığında, gürültü seviyesinin esas olarak fan kademesi tarafından belirlendiği, TE entegrasyonunun ise doğrudan yeni bir gürültü kaynağı oluşturmadan, aynı/benzer sıcaklık hedeflerine daha düşük fan seviyelerinde erişmeyi mümkün kılabildiği gösterilmiştir (örnek karşılaştırma: referans H1F4 noktasında 59,31 °C için 65,72 dBA, hibrit H1F1P1 noktasında 57,26 °C için 51,88 dBA). Bu çerçevede çalışma, termal performans–enerji tüketimi–fan gürültüsü eksenlerinde, uygulama hedeflerine bağlı olarak referans ya da hibrit mimarinin hangi işletim noktalarında daha rasyonel olduğunu nicel biçimde ortaya koymaktadır. Anahtar Kelimeler: Isı borusu, Termoelektrik, Elektronik Soğutma, Fan Gürültüsü, Tepe Sıcaklık Bastırma