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Lüfterlose Kühlung – wie funktioniert sie?

Von ·Kategorien: Technik erklärt, Vertrauen Sie auf OnLogic·Published On: März 22nd, 2021·5,5 min read·

Wir haben gerade eine brandneue Video-Serie auf unserem YouTube-Kanal gestartet. Den Beginn machen wir mit der uns am häufigsten gestellten Frage: Wie funktioniert eine lüfterlose Kühlung?

Unsere Tech Edge-Serie konzentriert sich auf häufig gestellte Fragen, Produktinnovationen und How-Tos. Dabei ist unser Ziel, Ihnen einen Einblick in das zu geben, was unser Team jeden Tag tut – komplexe technologische Herausforderungen lösen. Wir hoffen, dass die Serie Sie zu Ihrer nächsten Innovation inspiriert. Wenn Sie möchten, dass wir über etwas Bestimmtes berichten, schreiben Sie es in die Kommentare oder schicken Sie uns eine E-Mail an info.de@onlogic.com.

Sehen Sie sich die erste Folge Tech Edge von OnLogic an oder lesen Sie das nachfolgende Transkript.

Wie sieht ein Computer aus?

Wenn ich Sie aufforderte, sich einen Computer vorzustellen und ihn kurz zu beschreiben, was würden Sie sagen?

Ein großes, kastenförmiges Ding, aus dem ein Haufen Kabel herausläuft? Okay, vielleicht gehen Sie noch ein bisschen weiter und nennen die Ansammlung von Platinen und Kabeln im Inneren dieses Kastens. Sie weisen auch auf die Ventilatoren hin, die die Luft herumwirbeln, um die Dinge kühl zu halten.

Also, sehen Sie sich das an – das ist einer unserer neuesten lüfterlosen PCs. Vielleicht sieht er etwas anders aus, als Sie ihn sich vorgestellt haben. Im Grunde ist er aber eigentlich genau dasselbe. Sie wissen, wie ein typischer Computer mit Lüfter kühl bleibt? Dann haben Sie wahrscheinlich eine ziemlich gute Vorstellung davon, wie dieser PC durch eine lüfterlose Kühlung ebenfalls kühl bleibt.

Wie kühlt man einen Computer?

Bleiben wir also bei diesem Vergleich. Falls Sie es noch nicht wussten: In einem typischen PC mit Lüfter ist ein großer Kühlkörper auf den heißen Komponenten angebracht – oder vielleicht sogar mehrere Kühlkörper. In der Regel sind das zumindest die Prozessoreinheiten CPU und GPU. Jedoch können es auch andere Komponenten wie Arbeitsspeicher oder Speicher sein. Moderne Computer erzeugen eine Menge Wärme.

Diese Kühlkörper ziehen die Wärme von den Komponenten ab, um sie kühl zu halten. Somit sinkt die Wärme der Komponenten buchstäblich in die Kühlkörper hinein. Normalerweise sind sie fest mit den heißen Komponenten verschraubt oder verklebt. Dabei befindet sich ein spezielles Material wie eine Paste oder ein sehr dünnes Pad oder etwas Ähnliches dazwischen. So wird die Wärmeübertragung verbessert.

Die Oberflächen der Komponente und des Kühlkörpers weisen winzige Unebenheiten auf. Das dazwischen liegende Material hilft, diese auszugleichen. So entsteht eine vollständigere und funktionellere thermische Verbindung bei hohem Druck.

Fanless Cooling Diagram


Das war’s! Wir haben gerade beschrieben, wie ein lüfterloser PC funktioniert… mehr oder weniger.

 

Wie funktioniert die lüfterlose Kühlung?

Die Außenseite dieses Gehäuses ist der Kühlkörper, also die mehreren Kühlkörper, die ich gerade beschrieben habe. Alle Teile, die Sie in dem großen, kastenförmigen Computer finden, befinden sich auch in diesem Computer. Allerdings handelt es sich in der Regel um robustere, hitzebeständigere Versionen. Alles ist eingeschlossen ohne Belüftungsöffnungen und Lüfter, die die Luft durchwirbeln. Daher ist es in diesem Computer wärmer als in einem PC mit Lüfter. Aus diesem Grund müssen mehr Teile thermisch gekoppelt oder mit dem Kühlkörper verbunden werden. Somit ist das Design also etwas komplexer.

Im Inneren ist ein ganzes „Gebirge“ von Oberflächen eingearbeitet. Sie passen zu den verschiedenen Teilen des Systems, die gekühlt werden müssen. Unsere lüfterlosen Computer haben keine Belüftungsöffnungen. Und zwar deshalb, weil die Luft im industriellen Umfeld oft Verunreinigungen enthält. Diese können die empfindlichen Schaltkreise in einem Computer beschädigen.

Außerdem stellen wir sicher, dass die Oberflächen auf der Innenseite des Metallgehäuses, die nicht für die Leitungskühlung verwendet werden – also die direkte Kontaktkühlung – eine bestimmte Textur haben. Sie ermöglicht eine gewisse Strahlungskühlung der Komponenten, die nicht direkt mit den Kühlkörperoberflächen verbunden sind. Dinge, die Wärme erzeugen, geben eine Menge Wärmestrahlung ab. Diese kann von den Innenflächen absorbiert werden. Dazu müssen wir sie absichtlich so gestalten, dass sie zur Kühlung des Systems beitragen.

Was macht die lüfterlose Kühlung mit der Wärme?

Natürlich sind auch keine Lüfter sichtbar. Daher fragen Sie sich vielleicht, was mit der Wärme passiert, nachdem sie vom Gehäuse beziehungsweise Kühlkörper aufgenommen wurde. Üblicherweise verlässt man sich bei einem Kühlkörper auf die erzwungene Konvektion. Sie überträgt die Wärme auf die Luft, die von einem Lüfter über die Oberflächen des Kühlkörpers gedrückt wird. Somit wurde das Lamellendesign an der Außenseite dieses Geräts speziell darauf zugeschnitten, die sogenannte „natürliche Konvektion“ zu nutzen. Dieses Gerät soll in rauen Umgebungen eingesetzt werden. Also können wir uns nicht darauf verlassen, dass sich die Luft bewegt, um die Wärme von den Kühlrippen abzutransportieren. Darum erzeugen die Lamellen im Grunde ihren eigenen Luftstrom.

Heiße Luft steigt nach oben. Wenn sich der Kühlkörper also erwärmt, entsteht ein Luftstrom. Dieser strömt an den Lamellenoberflächen vorbei nach oben und führt Wärme ab. Aus diesem Grund raten wir den Anwender:innen, die Systeme vertikal zu installieren. Dadurch entsteht eine größere Fläche für die Luftbewegung und die Erwärmung der Luft. Das führt zu einem stärkeren Luftstrom. Somit erhalten Sie ein schönes „kreisförmiges“ Luftströmungsmuster. Es fördert die lüfterlose Kühlung der Außenflächen und die Ableitung der Wärme vom Computer.

Fanless Computer Airflow


Es gibt viele Optimierungsmöglichkeiten für all die Dinge, die ich beschrieben habe, um dies wirklich zu perfektionieren. Allerdings sind die grundlegenden Konzepte sicherlich keine Zauberei. So, das war’s! Wahrscheinlich wussten Sie viel mehr darüber als Sie dachten!

Sehen Sie sich unsere Produktreihe der Computer mit lüfterloser Kühlung auf unserer Website an. Gibt es etwas, über das Sie gerne mehr wissen möchten oder von dem Sie denken, dass wir es hier auf Tech Edge behandeln sollten? Dann schreiben Sie einen Kommentar oder schicken Sie uns eine E-Mail an info.de@onlogic.com. Liken und abonnieren Sie unseren YouTube-Kanal. So erhalten Sie weitere Technologie-News und Updates vom OnLogic-Team.

Vielen Dank fürs Zuschauen!

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About the Author: Darek Fanton

Darek ist Communications Manager bei OnLogic. Seine Leidenschaft für Journalismus und Technologie hat ihn von den Redaktionen lokaler Zeitungen bis in die Produktionshallen von IBM geführt. Aufgrund seines Hintergrunds in der Nachrichtenredaktion ist er immer auf der Suche nach den neuesten technischen Entwicklungen und den besten Möglichkeiten, diese Informationen mit den Lesenden zu teilen. Neben seiner Affinität für Worte ist Darek auch ein Musikliebhaber, Jongleur und ein großer Fan von schlechten Witzen.
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