Frage Luftkühlung im FLOW Gehäuse (physikalisch)

[Thorsten Heldt]

Hallo, stelle mich erstmal vor. Bin 52 Jahre wohne in Duisburg und habe seit ZX81,VC20,VC64, Amiga 1000/2000 und viele PCs verdammt viel mitgemacht.
Programmierte in 6502 und 68000 Assembler, C++, Pascal..... Als weiteres Hobby sammle ich noch Flipperautomaten, derzeit 14 Stück. Falls das nicht hier reinpasst, dann bitte verschieben. Habe kein Post gefunden zur Vorstellung

Da demnächst ein komplett von 0 an Neuer PC ansteht, hat mir Igor das Fractal Torrent Gehäuse ans Herz gelegt. Ich möchte keine Wasserkühlung und Bling Bling muss auch nicht unbedingt sein. Die Verlustleistung der Wärme soll halt so gut wie möglich und leise weg. Das Prinzip des Gehäuses finde ich physikalisch gut. von unten nach oben und dann noch geforced von vorne nach hinten, das alles wie in eimem Geschossenen Gehäuse rausgedrückt wird.

Die Lüfter würde ich in dem Gehäuse ersetzen , durch 3 mal unten 140 und 3 mal vorne 140er.
Je grösser die Lüfter desto lauter. Genauso umso schneller. Desweiteren kommen ja Geräuse mehr durch Stromungen an den ein und Auslasskanten (Resonanzen) zustande.

Jetzt aber :

Die Lüfter haben alle einen "riesigen" Luftdurchsatz , angenommen nur ein mit 50 m^3/h, dann sind das 13 Liter pro Sekunde.
Das mal 6 (alle Verluste durch Öffnungen) lassen wir mal weg, dann sind das ca 90 l pro Sekunde. Das sind bildlich 9 (10 Liter) Eimer.
Bei einem Gehäuse als Beispiel mit 0.5m x .0.5m x 0.25m (62 Liter) würde ich die Luft halt rein teorethisch 1.5 mal pro Sekunde austauschen.
So, ich habe innen im Gehäuse ein gewissese Wärmemenge die weg muss, die ein Delta T herstellt. Rein kann ich aber nur mit der Umgebungsluft , ist die 22 Grad, komme ich da auch nicht darunter.

Jetzt muss es doch egal sein ob ich die Luft innen drin 1 mal pro Zeiteinhait oder 100 mal austausche. Deshalb müsste es doch ein "Sweetspot" für die Lüftergeschwindigkeit geben. Bring ja nichts wenn ich es 30 mal Austausche mit mehr Lüftern oder die mehr fördern.

Oder habe ich da ein Denkfehler. ? Bitte auch ruhig physikalisch.

Gruss Thorsten
.

 

[maulwurf1972]

Luft, mit seiner geringen Masse, kann halt wenig Wärmeenergie abfördern (deshalb nimmt man im Haus ja auch Wasser zum Wärmetransport) plus wenn nicht genügent Lüft "fließt" wäre der Delta T an der zu kühlenden Stelle zu gering.

Anmerkung: Lüfter nur hinten/oben und oben/hinten.
Unten bzw. Boden rein, über die Lüfter raus. Alles andere ABTAPEN. So saugen die Lüfter die Luft mit Raumtemperatur am Boden an und zu den benötigten Stellen (Grafikkarte/CPU). Frontlüfter verquirlen nur die Luft und erzeugen ein deutlich schlechteres delta T, bringt ja nix wenn ich alles auf 35°C verquirrle, also besser 22°C für ein besseres dT.

Theoretisch funktioniert das sogar mit nur einem Lüfter hinten/oben. Aber der läuft dann ggf. mit zu hoher Drehzahl so das es zu laut wird. Dann also aufteilen.

Was bei mir auch viel gebracht hat: Ich habe die Grafikkarte zur Seitenwand mit Karton "abgedichtet". Es läuft also keine Luft an der Grafikkarte vorbei und von unten liegt die Raumlufttemperatur an. Grafikkartenlüfter sofort deutlich langsamer. Da ich ein Glasseitenteil habe musste ich das "schick" machen. Schwarze Wellpappe aus dem Bastelkeller meiner Frau ;-) Im 45° Winkel so das ich beim Seitenteil ansetzen das andrücke.

Wie komme ich darauf: Habe damals, bei Neubau des PCs 6 schnelle Temperatursensoren (NTCs) im PC verteilt und dann den Kurvenschreiber vom Arduino mitlaufen lassen. Das was hier steht passt bei mir, muss aber nicht woanders...

 

[Martin Gut]

Hallo Thorsten

Die Luftmenge der Lüfter hast du richtig in Liter pro Sekunde umgerechnet. Damit kann man nun weiter rechnen.

Wenn man die Luftmenge durch die Fläche teilt, durch die die Luft strömt, bekommt man die Luftgeschwindigkeit. Ein 14er-Lüfter hat etwa eine Durchlassfläche von 1 dm2. Bei 13 Liter/s hat man also eine Luftgeschwindigkeit von 1.3 m/s. In der Lüftungstechnik sagt man, dass man nicht mehr als 2.5 bis 3 m/s haben sollte, um Strömungsgeräusche zu vermeiden. Mit 1.3 m/s ist man noch in einem sehr gemütlichen Bereich in dem man kaum Strömungsgeräusche und Schwingungen hat. Gut, das ist jetzt nicht, wonach du gefragt hast.

Luft hat eine Wärmekapazität von 1.02 kJ/(kg*K) und eine Dichte von 1.2 kg/m3. Wenn man das umrechnet, kommt man auf eine Wärmekapazität von 0.33 Wh/m3/K. Damit kann man schon ganz gut weiter rechnen. Man nimmt die vorhandene Leistung (Wärmeabgabe) des PCs, teilt diese durch die m3/h die die Lüfter durch das Gehäuse schaufeln und teilt dann noch durch 0.33 Wh/m3/K, damit man die Temperaturdifferenz bekommt, die sich die Luft erwärmen muss. Nehmen wir als Beispiel 200 Watt / 100 m3/h / 0.33 Wh/m3/K = 6 Grad. Somit sollte man pro Watt etwa 0.3 bis 0.5 m3/h Luft durchblasen, damit die Luft sich nicht um mehr als 10 Grad erhitzt. Das ist ungefähr der sinnvolle Bereich. Mit stärkerem Luftstrom kann man die Temperaturdifferenz natürlich auf 3 bis 5 Grad senken. Dann muss man aber schon viel mehr durchblasen und holt nur noch wenig heraus.

Was soll in dem Gehäuse gekühlt werden? Wie viel Abwärme ist von CPU und Grafikkarte zu erwarten? Wie soll die Luftführung sein? Bei dem Gehäuse würde ich unten einblasen und vorne und hinten raus. Es braucht ja etwa die selbe Fläche, bei der die Luft raus gehen kann, wie sie eingeblasen wird. Wenn man vorne und unten einblasen würde, müsste die ganze Luftmenge hinten raus, da oben keine Öffnungen sind. Durch die kleine Fläche musste die Geschwindigkeit dort dann bedeutend höher sein, was den Luftstrom bremst.

 

[S.nase]

Meiner Meinung nach ist es am wichtigsten, das sich die warme Abluft außerhalb des Gehäuses, nicht mit der kalten Zukunft die man in das Gehäuse rein drückt, mischen kann. Da warme Luft leichter ist als kühlere, sollten die AbluftLüfter entweder deutlich über den ZuluftLüftern angeordnet werden, oder so weit wie möglich entfernt von einander(Front/Back).

Da in der Regel die Grafikkarte mit Abstand die meiste Abwärme produziert, macht es Sinn einen Überdruck im Gehäuse zu erzeugen, damit ein Teil der GPU Abwärme garnicht erst durch das ganze Gehäuse strömt, sondern gleich wieder durch die GrafikkartenSlotbleche auf der Gehäuserückseite verlassen kann.

 

[S.nase]

Ich bin gerade dabei, einen alten Rechner neu auf zu bauen, und Versuche dabei ein paar Ideen um zu setzten oder aus zu probieren. Letztendlich mache ich das erstmal nur mit relativ alter und leistungsschwacher Hardware, um das Lehrgeld dabei möglichst gering zu halten. Und die Schwelle mal etwas Neues zu probieren ist halt bei günstiger Hardware auch deutlich niedriger. Am Ende lassen sich die Ergebnisse hoffendlich auch auf aktuelle Hardware hochskalieren.

Als erstes hab ich mich um das Gehäuse und NT gekümmert. Dazu habe ich alle Zu- und Abluftwege sowie maskiert, das sich Zu- und Abluft nicht mehr mischen kann, also Gehäuse und Lüfter keine Nebenluft mehr zieht. Kann gut sein, das es hochwertige Gehäuse gibt, die das auch schon von Hause aus beinhalten. Bisher sind mir im PC Bereich aber noch kein wirklich befriedigende Gehäuse begegnet, so wie es im Serverbereich eigentlich Standard ist.

Staubfilter(im Frontrahmen, Bodenplatte und Dach) fliegen bei mir generell erstmal alle raus, und Gitter vor den Lüftern versuche ich soweit wie möglich zu entfernen. Einfach aus der Erfahrung heraus, das ein Gitter vor dem Lüfter den Luftdurchsatz deutlich mehr reduziert, als das gleiche Gitter hinter dem Lüfter montiert. Und weil ich lieber zweimal im Jahr den Computer aussauge, statt im Betrieb ständig auf 50% des Luftdurchsatz (pro LüfterLautstärke/Drehzahl) verzichten zu müssen.

Bei der Belüftungsstrategie bin ich von Lüftern im Gehäuseboden wieder ab gekommen, weil die Lüfter in der Bodenplatte deutlich weniger effizient arbeiten. Das liegt zum einen an der horizontalen Einbauposition wo eigentlich nur doppelt kugelgelagerte Lüfter Sinn machen, und zum anderen an dem oft sehr geringem Platz unter der Bodenplatte um von dort Luft anzusagen. Einzig der Kühlluftkreislauf vom NT wird bei mir aus einem Durchbruch in der Bodenplatte versorgt. Theoretisch könnte man das NT auch auf den Kopf gedreht einbauen, um so die NT-Kühlluft aus dem PC-Gehäuse Inneren an zu saugen. Aber das macht am Ende die gleichmäßige Kühlluftverteilung zu den einzelnen Komponenten (NT,GPU, Mainboard, RAM,CPU) schwieriger.

Bei praktisch allen NTs werden die großen NT-Lüfter mit einer Lücke zwischen NT-Gehäuse und Lüfter verbaut. Wahrscheinlich um möglichst viel Abstand zum Zugluftgitter des PC-Gehäuse zu gewährleisten, und so die NT-Lüfter-Laustärke zu reduzieren. Nur entsteht durch die Lücke auch wieder ein ständiger Nebenluftkreislauf in dem NT-Gehäuse selbst. Also hab ich diese Lücke im NT geschlossen, was letztlich auch an der Lüfter Lautstärke nix geändert hat, weil bei mir vor dem NT-Lüfter praktisch kein Gitter vorhanden ist.

In der PC-Gehäuse Front habe ich zwei möglichst große Lüfter mit Gleitlager oder FluidLager verbaut(mit hoher Luftdurchsatz, und niedrigem Luftdruck). Damit sich an den FrontLüftern nicht auch wieder ein Nebenluftkreislauf ausbildet, haben ich die Front auch wieder so gut wie möglich maskiert. Um die Lüfter herum war das nicht alt so schwierig, weil sich die beiden 140mm schon fast füllend in der Front montieren lassen. Aber auch das Frontpanel (Taster, USB, Audio, -Kabel) und freie Laufwerkschächte lassen sich mit etwas Moosgummi problemlos "abdichten".


Ergebnis der ganzen Aktion ist bisher, das die Abluft nur noch aus der hinteren und oberen Gehäuseseite aus dem Gehäuse entweichen kann, und das die FrontLüftern keine GehäuseAbluft mehr ansaugen können.

 

[S.nase]

Weiter geht's mit dem billigRadiator.

Als erstes hab ich die PureWing2 Lüfter gegen Arctic P12 PWM PST co getauscht, weil der Radiator von mehr statischen Druck profitiert, und bei horizontaler Einbauposition kugelgelagerte Lüfter nötig sind. Außerdem lassen sich die PureWing2 Lüfter mit ihren skelletierten LüfterRahmen nur schlecht maskieren.



Damit der LüfterRahmen sich beim festschrauben am Radiator nicht verspannt/verbiegt, sind noch 15mm M3 Distanzröllchen auf den Lüfterschrauben verbaut.


Das Gehäusegitter im Dach hab ich drinn gelassen, um die empfindlichen RadiatorLamellen ausreichend zu schützen. Bei Gelegenheit müssen da Mal noch ein paar unauffälligere SenkkopfSchrauben rein.

 

[S.nase]

Heute hab ich mich mit dem Lüfter der Grafikkarte befasst.

Zuerst hab ich den LüfterRahmen mit etwas Moosgummi gefüllt(3-6mm), um den Luftstrom enger an den GPU Kühlkörper zu zwingen. Außerdem dämpft die Füllung die Vibrationen/Resonanzen des LüfterRahmens.



Bei der Gelegenheit hab ich auch noch den Luftspalt zwischen Lüfterrad und LüfterRahmen von 2mm auf 1mm reduziert.


Alles zusammen hat sich das Gewicht der GPU Kühlung nur um 5g erhöht, was die Haltefedern der Kühlkörperhalterung noch problemlos bewältigen (Anpressdruck).

 

[S.nase]

Zu guter Letzt hab ich noch das Montageblech etwas ausgeräumt, um den Luftstrom der Gehäuselüfter mehr in Richtung Grafikkarte zu lenken.

 

[S.nase]

An der Frontblende hab ich das untere Zugluftfenster noch etwas weiter ausgeschnitten. Macht bei der großflächigen Meshfront zwar nicht viel Sinn, aber auch das verringern des Unterdrucks vor dem Lüfter erhöht den Luftdurchsatz, und verringert die Strömungsgeräusche.


Die weißen Röhrchen verriegeln die Frontblende am Gehäuse. Man kann zwar oft auch Schrauben verwenden, aber dabei sind mir schon öfter Mal die Kunststoffstege in der Frontblende abgebrochen. Die beiden Moosgummistreifen verhindern, das Luft durch die FrontblendenVerriegelung pfeift.


Ein paar 3/16zoll Gewinde in dem gebrauchten Gehäuse waren natürlich auch durchgeleihert. Mit einem M4 Gewindebohrer war das aber schnell repariert. Mit der roten Putzknete(Knetradiergummi) hab ich die "Bohrspähne" aufgefangen. Metallspähne im Gehäuse sind ja nicht so lustig.

 

[S.nase]

Ist zwar etwas OT, aber letztlich auch schon beim Thema, weil Verlustwärme die nicht entsteht, muss auch nicht abgekühlt werden.

Bei Testlauf habe ich festgestellt, das bei hoher GPU Last meine DVB-T Antenne im Zimmer keinen Empfang mehr hat. Der Rechner erzeugt also bei hohen Lasten deutlich mehr HF Störungen.

Das ist für mich ein Hinweis auf überforderte Stromversorgung, weil die Spannungsregler nicht mehr im störarmen Bereich arbeiten kann, und dabei natürlich auch mehr Verlustwärme pro abgegebener Leistung erzeugen.

Das 400W Netzteil kann ich wahrscheinlich ausschließen, weil bei Vollast gerade Mal 150W aus der Wandsteckdose verbraucht wird. Da meine alte Asus PH-GTX1650-O4GD6 Grafikkarte keinen ext. StromversorgungsStecker hat, muß die die gesamte Leistung(max.75W) aus dem PCIe Steckplatz auf dem Mainboard gezogen werden. Das dabei Probleme entstehen(Spannungsschwankungen), ist ja fast vorprogrammiert.

Also hab ich an der Grafikkarte ein ext. PCIe Stromversorgungskabel direkt angelötet, und das per Stecker mit meinem NT verbunden. Bei der Gelegenheit hab ich auch noch ein paar Kondensatoren auf der Grafikkarte hinzugefügt, die aus Kostengründen der Hersteller wohl eingespart hat. Eigentlich gehören da wohl Tantal Kondensatoren hin, aber die Elkos werde wohl auch ihren Zweck erfüllen.



An der eingesparten KeramikkondensatorenSkyline auf dem Trace zwischen den Spannungsregler und GPU hab ich mich auch versucht. Aber das ist bei mehrlagiger Leiterplatte mit einem Lötkolben praktisch unmöglich. Dazu braucht es schon einen Heißluft "Lötkolben", den ich nicht habe.


Aber zumindestens die SpeicherStromversorgung und den Großteil der GPU Stromversorgung konnte ich mit den zusätzlichen Kondensatoren spürbar verbessern. Das heißt; bei gleicher GPU Frequenz konnte ich weniger GPUspannung verwenden, somit den Leistungverbrauch/Wärmeentwicklung reduzieren(oder halt die GPU Frequenz weiter hoch schrauben). An den HFstörungen hat das aber nur wenig geändert. Die sind nur etwas geringer geworden. Die stammen wohl doch aus einer anderen Rechner Komponente.

 

[S.nase]

An dem GPU Lüfter Rahmen hab ich Mal noch zwei Stege am Rand eingefügt. Die Stege liegen mit ihren Kanten am GPU Kühlkörper geradeso auf, ohne den Querschnitt zwischen den Kühlkörperlamellen zu reduzieren. Damit konnte ich die Lüfterdrehzahl(bei gleicher GPU Temperatur) weiter senken, weil nun tatsächlich der komplette Luftstrom nur noch durch die GPU Kühlrippen strömt.


Beim Messen(Leiterplatten BackSide)mit einem einfachen Infrarot-Thermometer habe ich festgestellt, das die Temperaturen der Spannungsregler deutlich höher sind, als die Temperaturen der GPU. Die Spannungsregler sind zwar mit Sicherheit deutlich temperaturfester als die GPU, aber auch in den Spannungsregler steigen die Verlustleistungen bei Temperaturen über 60° deutlich an. Auf der Frontside lässt sich durch den vorhanden Originalkühlkörpers nicht viel an der Wärmeableitung an den Spannungsreglern ändern. Daher hab ich eine Backplate für die Leiterplattenrückseite über den Spannungsreglern ausgesägt. Da ich keinen extra BacksideLüfter verwenden wollte, habe ich ein KühlkörperProfil mit langen und weit auseinander stehenden Kühlrippen gewählt. Somit reicht auch schon der Luftstrom von den GehäuseFrontLüftern bequem aus. Denn Wärmekontakt zwischen Leiterplatten BackSide und Backplate hab ich wieder wie bei den CPU Spannungsreglern per doppelt gelegten "ausgestantzten" 1mm BilligWärmeleitpads(1.5W/m*K) gewährleistet.



Durch die relativ große Kontaktfläche, braucht es da keine sauteueren BlingBlingWärmeleitpads. Damit der Kühlkörper nicht auf den Kontakten der Bauelemente aufsetzen kann, hab ich U-Scheiben(1.6mm) zwischen Leiterplatte und Kühlkörper verwendet.

Ergebnis sind, etwa 20° geringere SpannungsreglerTemperaturen, und etwa 10° geringere GPU Temperaturen. Nun sind auch die DVB-T Störungen fast ganz verschwunden. Ob das an den niedrigeren Reglertemperaturen liegt, oder an der AbschirmWirkung des Kühlkörpers, kann ich aber nicht sagen.

 

[S.nase]

Da ich noch ein Stück von dem Kühlkörper übrig hatte, hab ich auch noch auf die Rückseite der GPU eine Backplate ausgesägt. Solche langen Kühlrippen haben aber nur genug Platz, wenn der CPU Kühler entsprechend kompakt ist. Mit einem großen Tower Luftkühler funktioniert das wohl eher nicht.

 

[S.nase]

Zwischendurch hab ich Mal ein SFF(smal form Factor) Desktop Gehäuse auf dem Tisch gehabt. Im Originalzustand herrschte durch den NT- und CPU-Lüfter nur ein Unterdruck im Gehäuse, wodurch sich der warme Abluftstrom und der kalte Zuluftstrom wieder sehr ungünstig vermischt hat. Abhilfe hat ein zusätzlicher Zuluft Gehäuselüfter geschaffen. Anfängst hatte ich ihn hatte ich ihn parallel mit der CPU Lüfterdrehzahl werkeln lassen. Das hab ich dann aber verworfen, weil beide Lüfter zu verschiedene steile Leistungskurven(Zentrifugal-/Axial-Lufter) haben, und somit auch mit Vorwiderstand kein sinnvolles Drehzahlverhältnis zwischen beiden Lüftern zustande kam. Letztendlich hab ich als zusätzlichen Gehäuselüfter einfach einen 80mm Noctua Redux Lüfter verwendet. Der ist auch bei Dauervollgas kaum hörbar, und bringt auch bei CPUvolllast mehr als genug Luftstrom um den Überdrück im Gehäuse zu halten.

Original ohne FrontLüfter, mit FrontLüfter und Überdruck im Gehäuse, Kühlkörper auf ChipsatzIC und SSD

Neben den ChipsatzIC habe ich zwei Halteösen auf dem Mainboard eingelötet, um einen Kühlkörper per "Drehstabfeder" auf den ChipsatzIC klemmen zu können. Und auch die M.2 SSD hat noch einen Kühlkörper+WätmeleitPad bekommen. Ne bessere Lösung zu Befestigung, als Kabelbindern ist mir aber nicht eingefallen. Das CPU-ZentriefugalLüfter Gehäuse hatte ein 10mm Loch, um an eine der Klemmschrauben des Kühlers zu kommen. In das Loch hab ich einfach ein 10mm Alurohr gesteckt. So ist das ZentrifugalLüfter Gehäuse dicht, und man kommt immer noch an die Montageschraube.




Den originalen SternCPU-Kühlkörper habe ich in Moosgummi eingeschlagen, damit sich der Luftstrom zwischen den Kühllamellen gleichmäßiger verteilt. Am Ende hat sich dadurch die nötige CPU Lüfterdrehzahl fast halbiert.

 

[Martin Gut]

Die Idee mit dem Moosgummi um den Kühler gefällt mir. Die Bauart hat verschiedene Probleme und so ist schon etwas geholfen.

 

[S.nase]

Die so genannten TopBlower mit SternKühlkörper kenn wohl jeder, als Dreingabe/StandardKühler bei vielen CPUs. Die Kühlergebnisse und die Lautstärke sind aber leider auch nur Standard.

Hauptproblem bei solchen Kühler ist, das oft der Lüfter als "Pusher" montiert sind, und daher die warmen Abluft des Kühlkörpers die Leiterplatte und den Spannungsregler "aufheizen".

Deutlich besser funktionieren diese Art von Kühlern, wenn der Lüfter die warme Abluft aus dem Sternkühlkörper absaugt, weil der Luftstrom der dann um die Spannungsregler und Leiterplatte weht deutlich kälter ist.

Ein ZentrifugalLüfter, wie in meinem SFF Gehäuse, ist optimal um die Luft an zu saugen, weil er hohen Unterdruck erzeugen kann. Ab auch die originalen DiagonalLüfter auf den Sternkühler könnten mehr ausreichend Underdruck erzeugen. Nur leider werden sie fast immer als Blower verbaut.

Der Hauptanteil des Luftstroms nimmt immer den Weg des geringsten Widerstands, und das ist halt bei einem offenen Sternkühlkörpers nur das obere Drittel der KühlLamellen. Packt man den Sternkühlkörper in ein Rohr(oder halt in einen MoosgummiMantel), wird der Kühlluftstrom gezwungen über die gesamte Kühlerlamelle zu strömen.



Beim Wühlen in meiner Kühlkörperkiste habe ich Mal alle Sternkühlkörper heraus gesucht, und mehrere übereinander montiert, um einen längeren Sternkühlkörper zu erhalten. Mit einem guten HeatpipeTowerKühler (möglichst viele dünne Heatpipe) kann mein langer Sternkühler natürlich nicht mithalten. Aber das liegt eventuell auch an den vielen Wärmekontaktübergängen zwischen den einzelnen Sternkühlkörpern. Was sich aber bei meinen Versuchen deutlich gezeigt hat ist, das ein Sternkühlkörper der höher ist als sein Durchmesser, kann kaum noch an Effizienz zulegen.

Ich hab auch Versuche mit zwei direkt hintereinander geschraubten DiagonalLüftern gemacht, die mit entgegengesetzten LüfterradDrehrichtung arbeiten. Der Luftdurchsatz steigt dabei kaum an, aber der maximal mögliche Unterdruck wird deutlich höher. Wenn der Sternkühlkörper aber nicht höher ist als sein Durchmesser, reicht der Unterdruck eines einzelnen DiagonalstromLüfter völlig aus.

 

[Martin Gut]

Aber das liegt eventuell auch an den vielen Wärmekontaktübergängen zwischen den einzelnen Sternkühlkörpern.

Ja, einerseits hat der obere Kühler kaum Kontaktfläche zum unteren die die Wärme aufnehmen könnte. Der untere Kühler wird aber auch durch den Kupferkern in der Mitte erwärmt und ist da am wärmsten. Dieser hat gar keinen Kontakt nach oben. Die Lamellen sind dann auch innen unten am wärmsten und werden gegen aussen und oben kühler. Zum oberen Kühler ist der Weg dann noch weiter, so dass dort kaum mehr Wärme ankommt.

Heatpipes haben den Vorteil, dass die Wärme praktisch widerstandslos auf die ganze Länge des Rohres verteilt wird. Die Wärme muss dann nur noch den Weg von der Rohrwand bis etwas in die Lamellen hinein zurück legen. Somit muss die Wärme in einem Kühler mit Heatpipes nur zwischen ein paar Millimetern bis maximal etwa 2 cm zurück legen. Bei einem Boxkühler sind es dagegen mindestens etwa 3 bis 5 cm von der Mitte bis zu den Lamellen.

 

[S.nase]

So klein ist die Wärmekontaktfläche zwischen den einzelnen Sternkühlkörpern garnicht. Die Kontaktfläche des Kupferkerns ist auch am oberen Ende mehr als dreimal so groß, wie die Kontaktfläche zwischen CPU-Kristall und CPU-Heatspreader. Ich hab auch versucht den Kupferkern des ersten Kühlkörpes mit dem Kupferkern des zweiten Kühlkörpers miteinander zu verlöten (auf einer Heizplatte und mit Heißluftföhn). Aber es ist halt echt schwierig so große Kühlkörper mit relativ dicken Lamellen auf die gut 200° Löttemperatur zu bekommen. Bei Gelegenheit werde ich das nochmal versuchen.

Wie gleichmäßig sich so ein Sternkühlkörper auf der gesamten Länge warm wird, häng in erster Linie von der Wärmemenge ab, die in den Kühlkörper mit Kupferkern eingetragen wird. Je näher die KühlkörperLamellen an ihre Belastungsgrenze kommt, desto geringen sind die Temperaturunterschiede im gesamten Kühlkörper. Ne Heatpipe verteilt der Wärme auch schon bei sehr geringen Belastungen gleichmäßig auf ihre gesamte Länge. Das ist natürlich ein großer Vorteil gegenüber einem simplen Kupferkern.

Das ein großer Kupferquerschnitt mehr Wärmespeichvermögen hat als ein kleiner, sehe ich weniger als Problem, egal ob bei einer Heatpipe oder einem KupferkernKühler, denn das ändert ja nicht viel an der eigentlichen Wärmeleitfähigkeit des Kupfers. Das man bei Heatpipe möglichst geringe Kupferwandstärke bevorzugt, liegt in erster Linie an den Materialkosten, und eben um möglichst viele Heatpipe nebeneinander zu bekommen, und so möglichst viel Innenfläche(Verdunstungs- Kondensationsfläche) zu gewährleisten.

Problemstelle bei HeatpipeTowerKühlern ist oft der Wärmekontakt zwischen Kondensationsbereich und Kühllamellen. Bei günstigen HeatpipeTowerKühlern stecken die Lamellen einfach nur auf den Heatpipes drauf. Bei hochwertigen HeatpipeTowerKühlern sind die Alulamellen tatsächlich mit den Heatpipe verlötet wobei ich immer noch nicht ganz verstehe wie das gemacht wird. Die kleinen Löche in den Alulamellen spielen da bestimmt eine wichtige Rolle. Diese Probleme hat man bei Strangkühlkörpern oder Schählkühlkörpern nicht.

 

[Martin Gut]

Bei günstigen HeatpipeTowerKühlern stecken die Lamellen einfach nur auf den Heatpipes drauf.

So ganz einfach stecken die auch nicht. Das Loch in den Lamellen ist kleiner und die Lamellen müssen mit grossem Druck auf die Heatpipes aufgepresst werden. So ist das Blech richtig gespannt um die Heatpipe und hat sehr guten Kontakt.

 

[S.nase]

Die Lamellen liegen aber trotzdem nur punktuell an der Heatpipe an, wenn sie nur gesteckt sind. Das liegt schon alleine daran, das die Heatpipe nicht wirklich richtig gleichmäßig rund sind, so das sich der Umfang(Kontaktfläche zur Lamelle) auf der gesamten Länge der Heatpipe ständig ändert. So ein Stecksystem für guten Wärmekontakt würde nur richtig gut funktionieren, wenn die Heatpipe über die gesamte Länge konisch wäre. Man müsste die Heatpipe also vor dem Aufstecken der Lamellen richtig rund und leicht konisch schleifen. Aus Kostengründen wird das aber kein Hersteller in Erwägung ziehen.

Nur durch die hohe Anzahl der Lamellen, funktioniert dieses Lamellenstecksystem aber trotzdem ganz gut, weil relativ viele punktuelle Wärmekontakte zwischen Heatpipe und Lamellen bestehen.

Ne einfache Möglichkeit den Wärmeübertrag zwischen Heatpipe und den Lamellen zu verbessern ist, den Wärmekontakt zwischen den einzelnen Lamellen zu verbessern. Dann stört es auch weniger, wenn mal eine einzelne Lamelle nur sehr schlecht Wärmekontakt zur Heatpipe hat.



Dazu muss man nur die "Klemmstege" zwischen den Lamellen miteinander verlöten. Eigentlich sollen dies Stege nur den Abstand zwischen den Lamellen mechanisch stabilisieren. Mit etwas Geduld und einem 100W Lötkolben kann man da aber auch zusätzlich eine Zinnnaht drüber ziehen, wenn man die ZinnNaht in einem kontinuierlichen Durchgang drüber macht. Ist die ZinnNaht zwischen den Lamellen erstmal auch nur unvollständig vorhanden, bekommt man die Lamellen nicht mehr heiß genug für normales Lötzinn. Nach jeder Naht, mache ich immer eine Abkühlpause, damit die Heatpipe beim Verlöten nicht zu heiß werden(CPU Kontaktblock nicht wärmer als 60°).

 

[hansdampf]

Ne einfache Möglichkeit den Wärmeübertrag zwischen Heatpipe und den Lamellen zu verbessern ist, den Wärmekontakt zwischen den einzelnen Lamellen zu verbessern. Dann stört es auch weniger, wenn mal eine einzelne Lamelle nur sehr schlecht Wärmekontakt zur Heatpipe hat.

Anhang anzeigen 20988

Ja, aber nicht außen wie auf dem Bild gezeigt, das bringt gar nichts. Wenn muss schon das Rohr aufgelötet werden. Und da in der Regel die Lamellen auf das Rohr gepresst werden, bringt auch löten keinen nennenswerten Vorteil. "Jugend" forscht. Die Wissenschaft ist da schon weiter, wurde schon alles ausgiebig untersucht.