Hintergrund
Runde Zwei: Radial- vs. Axiallüfter bei Grafikkarten
von Kevin Hofer
Gefrierschrank-PC: «Wir wollen die CPU auf konstant 20 Grad Celsius kühlen»
5.4.2022
Bilder: Thomas Kunz
Eine Kompressionskälteanlage für den PC? Das wäre quasi Gefrierschranktechnik in einem PC. Die Kühlspezialisten von ThermodynamX bauen so ein Teil.
«Es handelt sich also in diesem Fall um eine aktive Kühlung.»
So eine Anlage wollt ihr bei ThermodynamX jetzt in einen PC bauen. Wodurch unterscheidet sich das Projekt von deiner alltäglichen Arbeit?
Bei unserer Arbeit setzen wir uns grösstenteils damit auseinander, etwas auf eine bestimmte Temperatur zu kühlen. So soll es konserviert werden oder einen Prozess ermöglichen.
«Je mehr Wärme abgeführt wird, desto mehr Leistung lässt sich rausholen. Damit haben wir uns bis jetzt noch nicht auseinandergesetzt.»
Was ist bei der CPU anders?
Die Wärmeentwicklung schränkt die Leistungsfähigkeit und Nutzbarkeit ein. Dort geht es also um eine Wärmeabfuhr, damit der Prozessor leistungsstark und zuverlässig arbeiten kann. Je mehr Wärme abgeführt wird, desto mehr Leistung lässt sich rausholen. Damit haben wir uns bis jetzt noch nicht auseinandergesetzt.
Inwiefern fliessen PC-Wasserkühlungen in eure Überlegungen ein?
Eine PC-Wasserkühlung hat ähnliche Komponenten verbaut wie eine Kompressionskältemaschine: Ein Radiator, der die Wärme an die Umgebungsluft abgibt, eine Wärmekopplung zur CPU, welche die Abwärme der CPU aufnimmt und eine Pumpe, die den Kreislauf in Gang hält.
Inwiefern ist die Kompressionskälteanlage effizienter als eine klassische Wasserkühlung?
Bei der Wasserkühlung kühlt das Wasser im Kreislauf die CPU und erwärmt sich dabei. Das erwärmte Wasser wird im Radiator auf die Umgebungstemperatur zurückgekühlt. Das Kühlwasser der CPU kann also nicht kälter als die Umgebungstemperatur sein. Das begrenzt die Kühlleistung.
«Unser Anspruch ist es, dass er im Gehäuse Platz hat, ohne dieses zu modifizieren.»
«Wir haben festgestellt, dass wir aufgrund der Drücke grösstenteils nicht auf bestehende PC-Wasserkühlungskomponenten setzen können.»
Wo siehst du sonst noch Stolpersteine?
Für uns ist diese Anwendung Neuland mit einigen Unbekannten. Wir müssen uns herantasten. Bei der Erstauslegung versuchen wir immer ein System zu schaffen, das auf möglichst viel Unvorhergesehenes reagieren kann. Dazu gehört in diesem Fall unter anderem einen drehzahlvariablen Kompressor einzusetzen. So können wir schnell Anpassungen machen.
«Für uns ist diese Anwendung Neuland mit einigen Unbekannten. Wir müssen uns herantasten.»
Inwiefern?
Der Radiator ist aufgrund der engen Platzverhältnisse im Gehäuse eher klein. Eventuell wird er zum Flaschenhals bei der Wärmeabfuhr. Das müssten wir mit dem drehzahlvariablen Kompressor ausgleichen. Wie der Name sagt, lässt sich bei dem die Drehzahl und damit die Kühlleistung variieren.
Und sonst?
Die Regulierung ist sicher ein Thema. Wir wissen nicht gut genug, wie sich die CPU unter Last verhält. Was passiert, wenn die CPU und der Kältekreislauf voll drehen und die CPU dann von einer Sekunde auf die andere in den Leerlauf geht? Es braucht also plötzlich weniger Kühlleistung. Wie schnell muss der Kältekreislauf darauf reagieren? Wenn er zu langsam reagiert, besteht die Gefahr eines Flüssigkeitsschlags im Kompressor.
Was heisst das?
Bei einem Flüssigkeitsschlag kriegt der Kompressor das Kältemittel nicht nur als Gas zugeführt, sondern auch mit Flüssigkeitstropfen, die sich nicht komprimieren lassen. Die können den Kompressor beschädigen.
Was sind jetzt die nächsten Schritte?
Alle Kältetechnikkomponenten sind bestellt. Sobald die da sind, bauen wir das ganze System auf. Womöglich erstmal ausserhalb des Gehäuses und abseits der PC-Komponenten für einen Test. Falls was nicht klappt, wollen wir die Komponenten nicht beschädigen. Ausserdem beschäftigen wir uns aktuell mit der Drehzahlregelung und entsprechenden Messtechniken dafür.
Kevin Hofer
Senior Editor
kevin.hofer@digitecgalaxus.chTechnologie und Gesellschaft faszinieren mich. Die beiden zu kombinieren und aus unterschiedlichen Blickwinkeln zu betrachten, ist meine Leidenschaft.
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