Kühlkreislauf und Arbeitsweise

Kühlprinzipien

Die Kühlprinzipen werden nach der Art der Rückkühlung des Kühlwassers eingeteilt. Sie kann aktiv oder passiv erfolgen.

Bei aktiver Kühlung wird durch einen Ventilator ein Luftstrom durch den Wärmetauscher erzeugt. Hier genügt ein relativ kleiner Radiator, die es als Single-, Dual- oder Triple-Ausführung (d.h. für ein, zwei oder drei Lüfter) gibt. Mit Dual- und Triple-Radiatoren kann man natürlich eine (etwas) bessere Kühlleistung erreichen als mit einem Single; allerdings benötigt man dann auch mehr Lüfter, die mehr Lärm machen. Ein guter Single-Radiator kann mehr als 400W Wärme abgeben, so dass er für normale Ansprüche mehr als ausreichend ist.

Bei passiver Kühlung entsteht der Kühleffekt am Radiator rein durch die gewöhnliche Luftbewegung durch den Radiator (Konvektion) ähnlich einem Heizkörper. Ein passiv gekühlter Radiator muss deutlich größer sein als ein aktiv gekühlter, um ausreichende Kühlleistung zu erreichen. Aufgrund der Größe eignet er sich damit kaum zum Einbau im Computergehäuse. Zum anderen muss er so platziert werden, dass er auch tatsächlich von Luft durchströmt wird. Je nach Bauweise kann das liegend (klassische Bauform wie beim Autokühler) oder stehend (Konvektionsturm wie beim Kraftwerkskühler) sein.

Einen andere Variante besteht aus einer mehreren Meter langen Schlauchleitung, die ähnlich wie auf Putz montierte Heizungsrohre unisoliert an der Sockelleiste an der Raumwand entlang verlegt wird. Die damit erzielbare Oberfläche ist verhältnismässig gross, eine aktive Kühlung durch Ventilatoren kann entfallen.

Aufbau

Eine Wasserkühlung für den PC besteht heutzutage in der Regel aus

* Kühlkörper (mindestens für Hauptprozessor (CPU), teilw auch für die Grafikkarte und weitere Komponenten, wie Northbridge, Festplatten, Netzteil, Arbeitsspeicher)
* Pumpe (z.T. Spezialanfertigungen basierend auf Aquarienpumpen)
* Ausgleichsbehälter (Reservoir, dient auch zum Befüllen, kann u.U. entfallen)
* Radiator (Wärmeübertrager für die Rückkühlung)
* Lüfter (bei aktiver Kühlung)
* Schläuche ("Verrohrung")
* Zubehör wie
o Montageschrauben und Schlauchanschlüsse,
o Knickschutzfedern (manchmal sinnvoll)
o Kühlwasserthermometer, Durchflussanzeiger, usw.
* Kühlwasserzusatz (Korrosionsschutz und Verhinderung von Algenbildung)

Die "klassische" Wasserkühlung wird aus den oben genannten Bestandteilen vor Ort "nach Maß" in den Rechner eingebaut. Das erfordert z.T. einigen Aufwand, zum Beispiel muss unter Umständen die Hauptplatine (Motherboard) ausgebaut werden, um die Halteschrauben für den Kühler anbringen zu können, und im Gehäuse müssen geeignete Ein- und Auslässe für den Radiator ausgesägt werden.

Arbeitsweise

Das Wasser im Kühlkreislauf wird von der Pumpe bewegt. In den Kühlkörpern nimmt es die Wärme der zu kühlenden Bauteile auf und transportiert sie zum Radiator, wo die Kühlwasserwärme an die Umgebungsluft abgegeben wird. Alle Komponenten werden hydraulisch in Reihe geschaltet (hintereinander gekoppelt), um einen gleichmäßigen Durchfluss durch alle Kühlkörper sicherzustellen.

Inzwischen gibt es auch Systeme, bei denen Pumpe, Radiator mit Lüfter und Ausgleichsbehälter in einem Gehäuse zusammengefasst sind und nur noch die Kühler im Computer montiert und mit Schläuchen mit dem Kühlsystem verbunden werden müssen. Teilweise sind diese Systeme so klein gebaut, dass sie in zwei bis drei 5,25"-Laufwerksschächten Platz finden. Speziell diese kompakten Systeme kranken jedoch daran, dass die verwendeten Lüfter klein sein und sich deshalb schnell drehen müssen und eine entsprechende Geräuschkulisse erzeugen. Auch die Kühlleistung kommt nicht an die einer klassisch aufgebauten Wasserkühlung heran, ist jedoch für handelsübliche PC-Systeme ausreichend. Für die externen Systeme gilt das allerdings nicht, und wenn man sich nicht daran stört, dass das Gehäuse neben dem PC steht, sind sie die am einfachsten zu montierenden.

Apple verbaut (Stand Dez. 2005) in ihren Power Mac G5 die erste massenfertigungstaugliche Wasserkühlung für den PC-Bereich, und inzwischen gibt es auch die erste TÜV-geprüfte Wasserkühlung für AMD/Intel-PCs. Es gibt außerdem seit einiger Zeit Wasserkühlungs-Komponenten, die klein genug für den Einbau in einen Mini-PC sind.