Die Kühlung des Rechners

Das wichtigste was ein PC System besitzen sollte ist mit Abstand eine intakte durchdachte und effiziente Kühlung.

Man sollte vor allem nicht nur an die Kühlung der Hauptkühlbauteile wie CPU und GPU denken sondern an die Kühlung aller Bauteile im PC, da der PC ein Elektrogerät ist und grundsätzlich überall Verlustleistung erzeugt. Verlustleistung bei elektronischen Geräten wird hauptsächlich in Wärme an die Luft abgegeben (ähnlich wie bei einer Glühbirne). Diese dadurch resultierend entstehende Hitze im Gehäuse kann im Übermaß die System Leistung beeinträchtigen, die Lebenszeit der Bauteile einschränken oder sogar zum völligen defekt zwingen. Daher sollte man auch bei einem Silent-PC nicht von einer ausreichenden Gehäuse Kühlung abwägen und mindestens ein bis zwei vernünftige Gehäuse Lüfter im System besitzen.

Besonders wichtig ist natürlich die Prozessorkühlung da der Prozessor gerade bei den heutigen Leistungswerten mit Abstand am meisten Wärme entwickelt.
Der gängigste Weg, die Kühlung der CPU sicherzustellen, ist die Montage eines Kühlkörpers mit Lüfter. Der verrippte Kühlkörper aus Aluminium oder Kupfer (teilweise kombiniert) vergrößert die Fläche, die zur Wärmeabgabe beiträgt, um ein Vielfaches, der Lüfter soll für einen zügigen Abtransport der Verlustwärme sorgen. Die Bemessung der Kühlung erfolgt häufig nicht nach der theoretisch maximal möglichen Verlustleistung, sondern aus Kostengründen oft nach der Thermal Design Power (TDP), die deutlich niedriger liegt.
Zwischen Prozessor und Kühlkörper wird Wärmeleitpaste oder ein Wärmeleitpad eingesetzt. Durch Unebenheiten und Rauheit verbleiben zwischen Chip und Kühlkörper Lufteinschlüsse, die den Wärmetransport extrem behindern, die Pasten oder Pad's verdrängen die Luft und verbessern den Wärmeübergang erheblich.
Als Lüfter für den CPU-Kühler werden fast ausschließlich Axiallüfter mit Durchmessern zwischen 40 mm und bis zu 120 mm eingesetzt. Insbesondere kleine Exemplare erreichen bis zu 6500 U/min und können dabei eine erhebliche Geräuschkulisse erzeugen.
Die Lüfter werden heute an die Hauptplatine angeschlossen, so dass die Lüfterdrehzahl überwacht und bei vielen modernen Hauptplatinen auch elektronisch geregelt werden kann.

Als Alternativen zur Luftkühlung gibt es noch die Wasserkühlung für extrem leistungsstarke oder relativ leise Rechner, bei der Wasser inner- oder außerhalb des Rechners in einem Radiator (teilweise auch ohne Lüfter) gekühlt wird und dann mit Hilfe einer Pumpe durch das Gehäuse und an zu kühlenden Objekte wie CPU, manchmal auch zusätzlichen RAM, Chipsatz, Grafikprozessor etc. geleitet wird. Insgesamt ist eine Wasserkühlung aufwendiger, teurer und zumeist wartungsaufwändiger als eine Luftkühlung. Als erster Computerhersteller verbaute Apple in ihren Power Mac G5 Topmodellen eine standardisierte Wasserkühlung. Zuvor wurden Wasserkühlungen meist nur von Bastlern mit übertakteten Prozessoren in Eigeneinbau verwendet.

In der Industrie gibt es noch die Flüssigstickstoffkühlung, die allerdings extrem aufwendig ist. Um flüssig zu sein, muss der Stickstoff auf -196 °C gekühlt werden, was riesige Kühlaggregate erfordert. Wegen der sehr niedrigen Temperatur im Rechner müssen Hauptplatine und andere Objekte wieder von der Rückseite erwärmt werden, damit sie ordnungsgemäß funktionieren. Diese Technik ist nahezu nicht realisierbar, da die Betriebs- und Instandhaltungskosten mehr kosten, als wenn man mehrere einzelne Dualprozessoren nebeneinander betriebe. Allgemein gilt es als nicht sinnvoll, die CPU auf weniger als +10 °C herunterzukühlen, da sonst die Kosten zu hoch werden. Auch haben alle elektronischen Bauteile auch eine Mindestbetriebstemperatur und an zu stark gekühlten Bauteilen könnte sich Kondenswasser niederschlagen, was unbedingt vermieden werden sollte.

Doch verwenden einzelne kleine Hersteller auch Kompressorkühlungen. Diese funktionieren ähnlich wie ein Kühlschrank. Ein Kühlmittel wird stark unter Druck gesetzt, und dann beim Ausgleich auf Normaldruck kühlt es stark ab und kühlt so auch seine Umgebung, sprich Prozessor oder andere Geräte. Diese Lösung wird vor allem bei übertakteten Workstations verwendet, hat aber den Nachteil, auch die Geräuschkulisse eines Kühlschranks zu erzeugen.

Eine weitere Möglichkeit zur Zwangskühlung der CPU bietet das Peltier-Element. Aber auch hier ist die Gefahr der Bildung von Kondenswasser gegeben und darüber hinaus sollte bzw. muss die "warme" Seite auch noch per Kühlkörper und eventuell zusätzlich per Lüfter gekühlt werden.
Auch kann durch den Einsatz von Ölkühlung die Wärme abgeführt werden, im PC-Bereich wird dies allerdings bisher nur im experimentalen Umfeld durchgeführt.