Wasserkühlung im PC

 

(Was Sie schon immer darüber wissen wollten und nicht zu fragen wagten ;)

 
 
 

Die Komponenten

Details

 

Die Kühlkörper werden meist aus hochreinem Kupfer gefertigt und gelegentlich vernickelt, versilbert oder sogar vergoldet. Es gibt auch Kühlkörper aus massivem Silber (man gönnt sich ja sonst nichts ...). Während die ersten Kühlkörper einfach ein simples Rohr, evtl. in U-Form enthielten, wurde der innere Aufbau der Kühlkörper immer ausgefeilter, um eine möglichst große Kontaktfläche zum durchfließenden Wasser zu bieten. Inzwischen gibt es Systeme mit feinen Kanälen, Nadeln oder sogar einer Wabenstruktur. Bei der Anschaffung des CPU-Kühlkörpers ist zu beachten, daß die verschiedenen CPUs unterschiedliche Befestigungssysteme haben und die Kühlerbefestigung passend gewählt werden muß.

Auf dem Bild: oben Grafikkarten-Kühler, unten CPU-Kühler (Asetek).

Als Pumpen werden hochwertige Aquariumspumpen z.B. von Eheim oder Hydor-Seltz eingesetzt, die dauerbetriebsfähig und sehr leise sind. Während die Pumpen früher noch eine eigene 220V-Versorgung benötigten und getrennt vom Rechner eingeschaltet werden mußten (wehe, man vergaß das!), gibt es inzwischen vom Netzteil des Rechners abhängige Steuereinheiten oder gleich direkt am Netzteil anzuschließende 12V-Pumpen.
Bei der Anschaffung einer Pumpe ist nicht nur die Fördermenge (Liter pro Stunde), sondern auch die maximale Förderhöhe ein wichtiges Kriterium, da diese eher Rückschlüsse auf die Leistungsfähigkeit der Pumpe zuläßt, denn die Pumpe muß im Gehäuse sowohl einen gewissen Höhenunterschied als auch den Durchfluß-Widerstand des gesamten Kühlkreislaufs überwinden. Letzterer wird u.a. von Schlauchdurchmessern, Winkeln und Aufbau von Kühlkörper und Radiator bestimmt.

Der Ausgleichsbehälter dient heute vor allem der einfachen Befüllung und Entlüftung der Wakü und nicht mehr als Wasserreservoir. Er ist meist aus Plexiglas oder Aluminium und inzwischen in schicken (und teuren) Varianten erhältlich, in denen man z.B. das Wasser hinter einem Bullauge schwappen sehen kann.


Pumpe und Ausgleichsbehälter

Die Wärmetauscher bestehen in der Regel aus einer Kupferrohrschlange, die Kontakt mit vielen dünnen Metalllamellen hat, oder feinen Wasserkanälen, zwischen denen dünne Metallstege befestigt sind. Die zweite Variante ist aufgrund der größeren Kühloberfläche die leistungsfähigere, aber auch teurere. Bei der Auswahl des Radiators muß berücksichtigt werden, wieviel Wärme die zu kühlenden Rechnerkomponenten maximal erzeugen können: Diese Wärme (üblicherweise in Watt gemessen) muß der Radiator abgeben können. Es hat also keinen Sinn, einen P4 @ 3,6 MHz und eine Geforce 6800 Ultra mit einem 125W-Passivradiator kühlen zu wollen.

Auf die heutigen Radiatoren passen 120mm-Lüfter, die aufgrund ihrer Größe relativ langsam drehen können, um den erforderlichen Luftfluß zu erzeugen. Papst-Lüfter sind hier die Referenz, aber die Anzahl der Anbieter hochwertiger, leiser und langlebiger 120mm-Lüfter nimmt zu.

Schlauch und Anschlüsse muß man eigentlich zusammen betrachten, denn nicht jede Anschlußart ist für jeden Schlauch geeignet (oder umgekehrt).

Schlauchdimensionen werden i.d.R. als I*W angegeben, wobei I der Innendurchmesser und W die Wandstärke ist. Der Außendurchmesser beträgt I+2*W. Ein 8*1er-Schlauch hat also 8 mm Innendurchmesser, 1 mm Wandstärke und 10 mm Außendurchmesser.

Auf dem Bild von links nach rechts:
Festo PE-Schlauch, UV-reaktiver Schlauch von Alphacool, Festo PUN-Schlauch.

 

Das gängigste Anschluß-System sind sogenannte Pneumatik-Anschlüsse: Hier wird der Schlauch aufgesteckt und von einer Überwurfmutter festgehalten. Die verwendeten Schläuche sind dünnwandig (1 mm Wandstärke) und lassen sich aufgrund der Knickfreudigkeit schlecht in engen Radien biegen, sodaß man hier mit Winkelverbindern und/oder Knickschutzfedern arbeiten muß. Die Pneumatikanschlüsse sind aus Metall und recht klein, sehen deshalb finde ich recht edel aus und tragen kaum auf. Dazu sind sie mit ca. ca. 1 Euro recht preisgünstig.

Alternativ gibt es Steckverbinder-Systeme (mir ist nur ein Anbieter bekannt, der dieses System einsetzt, und zwar Asetek). Im Grunde stammt dieses System ebenfalls aus dem Pneumatik-Bereich. Asetek verwendet das Quick Star-System von Festo bzw. inzwischen auch ein konstruktiv äquivalentes System von Legris. Diese Anschlüsse sind deutlich größer als Pneumatik-Anschlüsse und benötigen speziellen, dickwandigeren und damit sehr biegefesten Schlauch. Hier wird der Schlauch einfach in den Anschluß eingesteckt, von Metallklammern festgehalten und mit einem Gummiring abgedichtet. Um die Verbindung zu lösen, wird ein außen angebrachter Ring in den Anschluß hineingedrückt und preßt die Halteklammern auseinander. Probleme entstehen bei engen Biegeradien, wenn der Schlauch schräg im Anschluß sitzt oder sich leicht zu einem ovalen Querschnitt verformt. In diesem Fall ist er nicht dicht. Im Zweifelsfall kommt man um Winkelverbinder deshalb ebenfalls nicht herum. Außerdem müssen die Schläuche möglichst gerade abgeschnitten werden. Die Anschlüsse sind dazu recht teuer und kosten zwischen 2,50 und über 5 Euro. Beachten sollte man auch, daß es zwei verschiedene Gewindetypen gibt: Konisch mit Teflon-Dichtung und gerade mit Gummidichtung. Die erste Variante eignet sich gut zur Verwendung bei direkter Verschraubung mit Kunststoff und Plexiglas, die zweite bei Verschraubungen mit Metall.

Schlauchtüllen werden außer als Verbinder kaum eingesetzt und haben m.E. gegenüber den vorgenannten Systemen eigentlich nur Nachteile.

Unter dem Strich sind die Pneumatik-Anschlüsse also etwas umständlicher zu handhaben, man kann aber fast nichts falsch machen, während das Festo-System sehr komfortabel ist, aber exaktes Arbeiten verlangt.


Pneumatik- und Festo QS-Anschlüsse.


Wasserkühlung mit QS-Anschlüssen.

Bei den Anschlüssen werden die Gewindedimension und der Außendurchmesser der zugehörigen Schläuche angegeben. 1/4" 10 mm bedeutet also 1/4 Zoll-Gewinde und für Schlauch mit 10 mm Außendurchmesser.

Kühlwasserzusätze haben in erster Linie den Zweck, die Wakü algenfrei zu halten und vor Korrosion zu schützen. Darüberhinaus kann man das Kühlwasser auch einfärben, was sich bei transparenten Schlächen gut macht (normale Lebensmittelfarbe tut's). Besonders UV-reaktive Zusätze leuchten in Verbindung mit einer eingebauten UV-Lampe (Kaltkathode) sehr schön. Allerdings sollte man dann Schläche aus UV-beständigem Material einbauen. Der Anteil an Zusätzen im Küwasser sollte möglichst gering gehalten werden, da dadurch die Kühlkapazität des Systems verringert wird.

Auf dem Bild: verschiedene Typen von Schlauchtüllen.