Seit wann bedeutet etwas abzukühlen, es zu erwärmen? Seit der Physik, zunächst einmal. Um zu verstehen, wie die lüfterlose PC-Kühlung funktioniert, ist es wichtig, die Grundlagen der Wärmeleitung zu besprechen. Denken Sie an die Physik in der Schulzeit zurück: Dort haben Sie gelernt, dass Energie weder erzeugt noch zerstört werden kann; sie kann sich nur bewegen oder ihre Form verändern. Wärme fließt natürlicherweise von heiß nach kalt. Dieses Verständnis der Beziehung zwischen Wärme und Temperatur ist grundlegend für die Kühlung lüfterloser Computer.

Wenn Sie bei einem Gespräch über High School-Physik in Schweiß ausbrechen, dann lassen Sie uns darüber in Begriffen sprechen, die vielleicht ansprechender sind – zum Beispiel, wie das Bier in Ihrem Kühlschrank kalt gehalten wird. (Nehmen Sie sich ruhig eins, wir warten.) Das perfekt gekühlte Bier ist deshalb so geworden, weil Ihr Kühlschrank dem Bier aktiv Wärme entzogen und sie woanders abgegeben hat.

Die Prinzipien, die unsere Getränke kühl halten, sind die gleichen, die für die Kühlung lüfterloser PCs verantwortlich sind.

Ein Kühlschrank hat den zusätzlichen Vorteil, einen Kompressor für die schnelle Aufnahme und Ableitung von Wärme aus den Inhalten im Inneren zu verwenden. Die warme Luft, die zu Ihren Füßen ausströmt, ist eigentlich die Wärme, die in Ihrem zuvor lauwarmen Bier enthalten war. Der herkömmliche belüftete PC kühlt auf ähnliche Weise, ohne Kompressor, sondern mit Hilfe eines Lüfters, der diese Wärme aus dem Computergehäuse abführt.

Dies ist im Allgemeinen eine effektive Methode, um ein System am Laufen zu halten. Die Herausforderung ist, dass Ventilatoren ausfallen können und es auch tun. Dabei fällt manchmal das gesamte System mit aus. Schmutz, Staub und Ruß lagern sich auf internen Komponenten und Rotorblättern des Lüfters ab. Dadurch erhöht sich mit der Zeit nach und nach seine Grundbetriebstemperatur, bis seine Zeit abgelaufen ist.

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Herkömmliche PCs haben die unangenehme Angewohnheit, Schmutz, Staub, Dreck und wer weiß was noch alles aufzusaugen, während sie sich abkühlen.

Lüfterlose Computer lösen dieses Problem durch die Beseitigung des größten Schwachpunktes in den meisten PCs – des Lüfters. Und bei einem guten Design sind Lüftungsschlitze zur Zirkulation der Luft nicht erforderlich. Durch die Abdichtung interner Komponenten gegen Verunreinigungen von außen wird die Zuverlässigkeit erhöht. Aber wie bleibt es kühl, wenn kein Lüfter zur Umwälzung der Luft und keine Öffnungen im Gehäuse vorhanden sind, insbesondere bei empfindlichen elektronischen Komponenten im Inneren?

Wie bleibt ein lüfterloser PC kühl?

Der Trick dabei ist, die Menge an Wärmeenergie zu optimieren, die Sie von den wärmeerzeugenden Komponenten des Systems (Prozessor, RAM, 4G-Karte usw.) abziehen und effektiv in die Umgebung ableiten können. Dies geschieht nicht nur durch das Design des Kühlkörpers selbst, sondern auch durch die Minimierung der Anzahl von Verbindungsstellen oder Wärmeübertragungspunkten, durch die die Wärme transportiert werden muss. Ein Weg mit den wenigsten Haltepunkten ist effizienter als einer mit vielen von diesen auf der Strecke.

Gewiss, so viel Wärme eingeschlossen in einem Metallkasten zusammen mit empfindlicher Elektronik zu haben, ist ein Rezept für eine Katastrophe, nicht wahr? Nicht unbedingt. Es ist wichtig, eine Unterscheidung zu treffen zwischen dem, was eine Person für „heiß“ hält, und dem, was „zu heiß“ für einen Computer bedeutet. Eine Person, die eine Oberfläche zwischen 50 – 70 °C berührt, wird sofort lernen, dass sie diese nicht sehr lange berühren möchte. Allerdings kann industrielle Elektronik in diesem Bereich und darüber hinaus, bis hin zu 90 °C, recht problemlos vor sich hin tuckern.

Bei lüfterlosen OnLogic-Computern wandert die Wärme durch Wärmeleitmodule von den wärmeempfindlichen Komponenten wie CPUs und Netzteilen zu den externen Gehäuseplatten des Computergehäuses. Mit einer breiten Oberfläche und Lamellen zur Wärmeableitung dient es als riesiger Kühlkörper. Wenn Sie sich die Lamellen genau ansehen, werden Sie feststellen, dass sogar einige der Lamellen Lamellen haben!

Dieser unverkennbare Haarschnitt ist nicht für Showzwecke gedacht. Dieses Design ermöglicht die Konvektion und Abstrahlung von Wärme in die Umgebung. So wird das System gekühlt.

diagram of fanless pc cooling process

Ein gutes lüfterloses PC-Design minimiert thermische Übergänge und leitet die Wärme über einen breiten Oberflächenbereich ab.

Die Wärmemenge, die ein gut konzipiertes lüfterloses System abführen kann, ist beeindruckend. Es bildet sich ein großer Kühlgradient vom Äußeren des Systems zu seiner Umgebung. Dadurch ergibt sich die Fähigkeit, selbst i7-, i9- und Xeon-Prozessoren bei voller Auslastung funktionstüchtig zu halten.

Diese Methode der Wärmeableitung bewirkt, dass sich der Kühlkörper und das Gehäuse erwärmen, während sie daran arbeiten, das System abzukühlen. Im Gegensatz zu vielen anderen elektronischen Geräten ist es eine gute Sache, wenn sich ein lüfterloser Computer erwärmt. Eine heiße Außenfläche bedeutet, dass der Computer erfolgreich Wärme aus dem Inneren zieht und sie schnell an die Außenluft abgibt. Aber wie bewahrt man das System davor, sich zu überhitzen oder zu einem Sicherheitsrisiko zu werden, vor allem, wenn es die ganze Zeit läuft?

Wie lüfterlose Computer mit Überhitzung umgehen

Denken Sie daran: Die internen Komponenten, die OnLogic in seinen Computern verwendet, sind so eingestuft, dass sie innerhalb bestimmter Temperaturzonen normal funktionieren. Es ist zudem eine Menge Entwicklungsarbeit und Testaufwand eingeflossen, um ein angemessenes Gleichgewicht sicherzustellen zwischen der Menge an Wärme, die abgeführt werden muss und der Menge an Wärme, die das System selbst erzeugt.

Wenn wir lüfterlose Systeme entwerfen, stellen wir sicher, dass das System innerhalb dieses vorgegebenen Rahmens betrieben werden kann. Dadurch gewährleisten wir eine lang anhaltende Verlässlichkeit. Außerdem verwenden wir selbstlöschende und nicht entflammbare Materialien nach UL94 V0 für zusätzliche Sicherheit und als eine Voraussetzung für die UL-Listung und CB-Regelungen.

Interne Netzteile können auch eine Quelle zusätzlicher Wärme sein, insbesondere wenn ein Netzteil außerhalb der Standardspezifikationen verwendet wird. In diesem Fall kann das Netzteil instabil werden. Dies kann eine Reihe von Problemen verursachen, darunter Hitzeprobleme und Spannungs- oder Hardware-Ausfälle. Unsere Standard-Netzteile befinden sich außerhalb des PCs und erlauben eine effektive Kühlung. Alle zusätzlich erforderlichen Spannungsregler im Inneren des Computers werden durch Konduktion und natürliche Konvektion gekühlt. Diese bringen die Wärme von den Komponenten zum externen Kühlkörper des Gehäuses.

Die Kühlleistung unserer Systeme wird auch mit den OSHA-Richtlinien für Sicherheit bei Berührungen abgeglichen. Dabei wird sichergestellt, dass die äußeren Oberflächen und die Kennzeichnung mit den Anforderungen für sichere Handhabung und Betrieb des jeweiligen Produkttyps übereinstimmen. Wir haben unsere Systeme so konzipiert, dass sie den Normen UL 60950-1 und 62368-1 für den sicheren Betrieb und sichere Temperaturen entsprechen.

We’ve designed our systems to comply with UL 60950-1 and 62368-1 standards for safe operation and temperatures.

 Wir haben unsere Systeme so konzipiert, dass sie den Standards UL 60950-1 und 62368-1 für sicheren Betrieb und sichere Temperaturen entsprechen.

Es mag zwar nicht ganz intuitiv erscheinen, dass sich ein lüfterloser PC aufheizt, um sich selbst abzukühlen. Zu verstehen, dass dies für das System ein normales Verhalten ist, wird Sie jedoch beruhigen. Bei richtiger Konfiguration und Installation kann ein lüfterloses System über Jahre hinweg ohne Wartung oder Ausfälle verlässlich arbeiten.

Wenn Sie mehr erfahren möchten, lesen Sie unser White Paper. Darin werden die fünf Arten aufgezeigt, wie lüfterlose Computer Ihr Unternehmen unterstützen können. Wenn Sie bereit sind, Ihren eigenen zu konfigurieren, werfen Sie einen Blick auf unser Angebot an lüfterlosen Industrie-PCs. Kontaktieren Sie uns, wenn Sie Fragen haben.

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Hinweis: Dieser Blogbeitrag wurde ursprünglich am 17.10.2018 veröffentlicht und am 01.08.2020 inhaltlich aktualisiert.