Moderne Hochleistungsprozessoren erzeugen auf einer nur daumennagelgroßen Fläche mehr Wärme als vergleichsweise eine Heizplatte im Elektroherd. Diese Wärme (Verlustleistung) muss unbedingt abgeführt werden, damit der Chip nicht durchbrennt. Beispielsweise brennt ein Athlon-Prozessor, ohne Kühlkörper betrieben, innerhalb weniger Sekunden durch. Intel-CPUs sind mit einer internen Schutzschaltung versehen, die im Bedarfsfall den Takt herunterregelt und so den Prozessor wirkungsvoll schützt - allerdings auf Kosten der Rechenleistung, was auch nicht im Sinne des Anwenders ist.
Immer aufwändigere Kühlmaßnahmen müssen getroffen werden, damit die Temperatur der CPU nicht zu stark ansteigt. Die Kühlkörper und die dazugehörigen Ventilatoren werden immer größer. Das Problem liegt darin, dass die Luft ein sehr schlechter Wärmeleiter ist und deshalb nur ein großer Luftdurchsatz die Wärme von der CPU ableiten kann. Flüssigkeiten, wie beispielsweise Wasser, sind wesentlich bessere Wärmeleiter. Sie können die Abwärme schneller aufnehmen und schneller weitertransportieren. Was spricht also gegen eine Wasserkühlung im PC?
Eine mit Wasser gekühlte CPU würde die Kosten für ein PC-System gewaltig in die Höhe treiben, denn neben den beiden Wärmetauschern sind zusätzlich noch eine Pumpe und ein Ventilator notwendig, um die Wärme zuverlässig aus dem PC zu transportieren.
Vorteile der Wasserkühlung:
- Große Leistungsfähigkeit
- Einfache Möglichkeit, das gesamte System zu kühlen
- Durch Einsatz stärkerer Lüfter, Steigerung der Kühlleistung leicht möglich.
Nachteile der Wasserkühlung:
- Bei Fehlern kann Wasser austreten und den Rechner beschädigen
- Aufwändige Installation
- Bei Ausfall der Pumpe Gefahr der Überhitzung
- Hohe Anschaffungskosten.
Die Komponenten einer Wasserkühlung
Herzstück der Wasserkühlung ist ein Metallblock, der, auf dem Prozessor montiert, für einen optimalen Wärmeaustausch zwischen CPU und dem Wasser sorgt. Im Gegensatz zu den üblichen großen Kühlkörpern mit ihren vielen Rippen kann dieser Kühlkörper sehr klein ausfallen. Zwei Schläuche führen zum Wärmetauscher: Der eine führt das kühlere Wasser zu, der andere transportiert das aufgeheizte Wasser wieder ab. Die beiden Schläuche sind mit einem großen Wärmetauscher an der Rückseite des PCs verbunden. Ähnlich wie beim Kühlschrank wird die Wärme dort an die Umgebungsluft abgegeben. Meist unterstützt an dieser Stelle ein zusätzlicher Ventilator den Wärmeaustausch. Eine in dem Kühlkreislauf integrierte Pumpe sorgt für den Transport des Kühlmediums. Ein im Kühlkreislauf integrierter Ausgleichbehälter dient zum Auffüllen des Kühlwassers und verhindert gleichzeitig einen Druckanstieg bei Erwärmung des Kühlmittels.
Bei Anbietern aus dem Internet sind das meist Aquariumpumpen, die eine hohe Lebensdauer bei geringem Laufgeräusch bieten. Im Internet sind solche Anlagen für Bastler für etwa 200 Euro zu haben.
Im Gegensatz zur Kühlung durch einen Kompressor und Kühlmittel kann sich bei einer Wasserkühlung kein Kondenswasser bilden. Die Temperatur des Wasserkreislaufs liegt entweder bei oder über der Raumtemperatur. Die aufwändige Isolation der wasserführenden Leitungen kann deshalb entfallen.
Uwe Bayer, Geschäftsführer des Bremer Unternehmens Cooling-Solutions, sieht in der Wasserkühlung die Zukunft. "Bei den hohen Leistungsaufnahmen moderner Prozessoren wird eine Wasserkühlung über kurz oder lang Standard. Anders lässt sich die Wärme kaum noch aus dem Gehäuse herausbringen."
Cooling-Solutions hat wie Hewlett-Packard in einem Kellerraum angefangen. Die Auftraglage gibt dem Unternehmensgründer recht. "Unsere Anlagen sind aus hochwertigen Komponenten zusammengesetzt. Einen Wasserschaden im PC haben wir noch nie erlebt." Seiner Ansicht nach ist Deutschland führend auf dem Gebiet der Wasserkühlung. Was heute noch eine Domäne der Bastler ist, kann morgen schon zum Standard werden.
Hitachi setzt auf Wasserkühlung
Nicht nur experimentierfreudige Freaks arbeiten mit Wasserkühlung. Die Entwickler von Hitachi experimentieren bereits mit Wasserkühlungen für Notebooks. In der Industrie waren solche Kühlungen bislang nur den Superrechnern und Highend-Servern vorbehalten. Im Prototyp eines Notebooks haben die Entwickler ein rostfreies Stahlrohr mit rund 1,5 Metern Länge platziert. In diesem nur zwei Millimeter starken Rohr zirkuliert eine wässrige Lösung; sie nimmt die Abwärme der Komponenten auf und transportiert sie zum Deckel des Notebooks. Dort kühlt die Umgebungsluft die Lösung wieder ab, und sie fließt erneut zu den Komponenten des Notebooks. Während des Betriebes erhitzt sich die Lösung auf bis zu 60 Grad.
Probleme gibt es zurzeit noch mit der Korrosionsbeständigkeit der Wasserbehälter. Außerdem ist die Anlage nicht hundertprozentig dicht. Ein Teil der Flüssigkeit verflüchtigt sich im Lauf der Zeit, was aber mit neuen Flüssigkeiten behoben werden soll. Laut Hitachi kommt das Notebook im dritten Quartal auf den Markt. Und es soll nicht teurer als ein Notebook mit herkömmlicher Kühlung werden. Die Lebensdauer des Kühlsystems beziffert Hitachi mit dem 1,7fachen eines Geräts herkömmlicher Bauart.
www.cooling-solutions.de
www.hitachi.de
ComputerPartner-Meinung:
Beim Auto hat sich der Wandel von Luft- zu Wasserkühlung schon vor Jahrzehnten vollzogen. Beim heutigen Leistungshunger moderner Hochleistungs-CPUs ist es eigentlich nur eine Frage der Zeit, bis effektive Kühlsysteme mit Flüssigkeitskühlung auch hier Einzug halten. Neben der besseren Wärmeab-leitung bieten solche Systeme auch den Vorteil des leiseren Betriebs. Denn wenn der äußere Radiator groß genug dimensioniert ist, kann man auf den Lüfter verzichten. Vielleicht gibt es in ein paar Jahren nur noch PCs mit Wasserkühlung. (jh)