PCs mit Wasserkühlung

Wassergekühlte PCs

Leistungssteigerung durch effektive Kühlmethode

Flüssigkühlung ist die Reduktion von Wärme in elektronischen und mechanischen Geräten, indem die starke Wärmeaufnahmefähigkeit von Wasser genutzt wird. Sie ist in vielen aktuellen Technologien eine etablierte Kühlmethode. Typischerweise kommt sie bei Automobilen, Mainframes und hochleistungsfähigen Computersystemen zum Einsatz, wobei die Methoden und Kühlmittel je nach Anwendung variieren.

Funktionsweise von Wasserkühlsystemen

Bei Computern wird als Wasserkühlung ein geschlossener Kühlkreislauf eingesetzt, der die kühlende Flüssigkeit von einer Komponente zur anderen transportiert.

Der Prozessor und die Grafikkarte erhitzen sich bei grosser Rechenlast im PC am stärksten. Darauf werden sogenannte Wasserblocks geschraubt. Sie sind an der Kontaktstelle mit Kupfer oder Aluminium beschichtet, dadurch wird die Wärme aufgenommen und ins Wasser geleitet. Um die Wärmeableitung zu maximieren, werden die Wasserblocks vorher mit Wärmeleitpaste aus einer Mischung von Flüssigmetallen wie Zinn, Gallium und Indium bestrichen.

Eine Pumpe befördert die erwärmte Flüssigkeit vom Wasserblock zum Radiator, wo das Wasser die Kühlrippen durchströmt und abkühlt. Der Radiator übernimmt also die Funktion des Wärmetauschers. Danach wird die Flüssigkeit erneut in die Wasserblocks gepumpt. Dabei kommt die Kühlflüssigkeit niemals in direkten Kontakt mit den Komponenten.

Oftmals wird die Wasserkühlung durch Lüfter unterstützt. Diese befördern die von den Kühlrippen abgegebene Wärme aus dem Computergehäuse. Je grösser der Ventilator, umso mehr warme Luft bewegt er bei gleichbleibender Umdrehungszahl aus dem Gehäuse.

Die Kühlflüssigkeit, die wir bisher etwas lapidar «Wasser» genannt haben, setzt sich aus destilliertem Wasser, Kühlkonzentrat und weiteren Zusätzen zusammen. Sie ist geruchlos, nicht brennbar, schützt das System vor Korrosion und ist biologisch abbaubar.

Unterscheidung zwischen Wasserkühlungstypen

Bei den Wasserkühlungen unterscheiden wir zwischen individuell zusammengestellten Kühlsystemen und den All-in-One’s (AiO). Die aufwendig zusammengestellten Wasserkühlungen sieht man häufig bei Gaming PCs, weil sie neben ihrer kühlenden Funktion dank transparenten Gehäusewänden sehr effektvoll in Szene gesetzt werden können. Sie werden mit Röhren oder Schläuchen, einer Pumpe, den Wasserblocks, dem Radiator sowie einem Ausgleichsbehälter zu einem geschlossenen Kreislauf zusammengestellt. Der Ausgleichsbehälter ist notwendig, da sich Wasser temperaturbedingt ausdehnt oder zusammenzieht. Er verhindert, dass ein Überdruck im Kreislauf entsteht. Gleichzeitig wird die Kühlflüssigkeit über den Ausgleichsbehälter in den Kreislauf gefüllt.

Diese individuell gestalteten Wasserkühlungen sind aufwendig in der Montage, brauchen genügend Platz im Gehäuse und bedingen eine regelmässige Wartung. Im Austauschbehälter kommt es zu einer gewissen Verdunstung von Kühlflüssigkeit, deshalb muss die verdunstete Flüssigkeit wieder ersetzt werden.

Fazit

Fordernde Anwendungen wie anspruchsvolle Games oder technische Applikationen erzeugen eine überproportional hohe Rechenlast. Diese lässt die Prozessoren rechnen bis sie glühen. In solchen Szenarien kann mittels Flüssigkühlung die Temperatur der Hardware effektiver gesenkt werden. Dies begünstigt die Rechengeschwindigkeit und die Lebensdauer der Komponenten.
Die Liquid-Kühlmethoden sind also beispielsweise sinnvoll eingesetzt bei Workstations, die anspruchsvolle 3D-Berechnungen, Simulationen oder umfangreiche Renderings berechnen.