Wie funktioniert PC-Wasserkühlmittel?

Die meisten von uns kennen das Surren eines Computerlüfters. Während Lüfter bei der Kühlung Ihrer PC-Hardware zweifellos hervorragende Arbeit leisten, ist Luft nicht das einzige Medium, das Wärme leiten kann. Andere Kühlmethoden, wie z. B. Flüssigkeitskühlung, können sogar noch effektiver sein, um die optimale Leistung Ihres Systems aufrechtzuerhalten.

Sehen wir uns an, wie PC-Wasserkühlmittel funktionieren und ob die Implementierung in Ihrem Setup die Kapazität Ihres Geräts verbessern könnte.

Warum ist PC-Kühlung wichtig?

Wir besprechen, warum die Wasserkühlung so effizient ist, aber lassen Sie uns zunächst kurz darauf eingehen, warum Ihr Computer überhaupt ein Kühlsystem benötigt. Die Analogie ist ganz einfach. Ihr Gehirn funktioniert nicht optimal, wenn Ihre Klimaanlage während einer Hitzewelle kaputt geht, oder? Dasselbe gilt auch für Ihren PC.

CPUs (Zentraleinheiten) und GPUs (Grafikprozessoren) sind im Laufe der Jahre erheblich schneller geworden, um den Kundenanforderungen gerecht zu werden. Um höhere Geschwindigkeiten zu ermöglichen, verfügen diese Komponenten nun über mehr Transistoren und verbrauchen mehr Strom.

Natürlich erzeugen diese Transistoren bei ihrer Arbeit eine beträchtliche Menge Wärme. Da sie elektrische Energie in thermische Energie umwandeln, steigt die Temperatur der Komponenten immer weiter an. Wenn es keine Möglichkeit gibt, diese überschüssige Wärme abzuleiten, kann die CPU oder GPU unsichere Betriebstemperaturen erreichen. Die höchste sichere Betriebstemperatur für Komponenten variiert je nach Modell, aber im Allgemeinen sollte Ihre CPU-Temperatur bei voller Auslastung niemals 185 °F überschreiten. Es versteht sich von selbst, dass extreme Überhitzung Ihren PC ernsthaft schädigen kann, aber auch der Betrieb bei hohen Temperaturen, die über einen längeren Zeitraum als sicher gelten, kann davon betroffen sein.

Normalerweise erkennt das Motherboard den Temperaturanstieg und weist die Komponenten an, ihren Betrieb zu verlangsamen, um eine mögliche Katastrophe zu verhindern. Infolgedessen wird der Benutzer Leistungsprobleme wie langsame, nicht reagierende Anwendungen erleben.

Die Folgen einer Überhitzung sind noch schwerwiegender, wenn der Benutzer seine CPU übertaktet hat. Diese Vorgehensweise wird genutzt, um eine höhere Taktrate zu erreichen, als vom Hersteller der Komponente vorgeschrieben. Aber eine höhere Leistung geht natürlich mit höheren Temperaturen einher. Wenn das vorhandene Kühlsystem diesen erhöhten Bedarf nicht decken kann, kann der Prozessor irreparabel beschädigt werden.

Die Temperatur der Komponenten durch ein Kühlsystem niedrig zu halten, trägt somit zur optimalen Funktion des Computers bei und ist bei anspruchsvollen Aufgaben unerlässlich.

Wie kühlt ein PC ab?

PCs können verschiedene Kühlmethoden verwenden, die alle auf dem gleichen Prinzip beruhen. Um die überschüssige Wärme von den wesentlichen Komponenten abzuleiten, wird ein leitfähiges Medium verwendet. Dieses Medium kann alles sein, von Luft über eine Metalloberfläche bis hin zu – Sie haben es erraten – Wasser. Dies sind die Kühlertypen, die Sie normalerweise in PCs sehen:

• Lüfter, die kältere Luft direkt auf Hardwarekomponenten blasen oder heiße Luft nach außen ausstoßen
• Kühlkörper sind kleine Metallgegenstände, die mit ihrer großen Oberfläche überschüssige Wärme von Bauteilen ableiten
• Flüssigkühlmittelsysteme nutzen die hohe Wärmeleitfähigkeit bestimmter Flüssigkeiten, typischerweise Wasser oder Öle

Um den besten Effekt zu erzielen, werden diese Kühlmethoden oft kombiniert. Beispielsweise kann ein Lüfter dazu verwendet werden, die Wärme von einem Kühlkörper schneller an die Umgebungsluft abzuleiten. Ebenso nutzen Flüssigkeitskühlsysteme eine komplexe Anordnung all dieser Komponenten für eine besonders effiziente Kühlaufgabe.

Wie funktioniert PC-Wasserkühlmittel?

Obwohl es eine schlechte Idee zu sein scheint, jede Art von Flüssigkeit in der Nähe Ihres teuren PCs zu lassen, sind Wasserkühlungssysteme von unschätzbarem Wert für Hochleistungscomputer.

Ein Flüssigkeitskühlsystem funktioniert ähnlich wie das eines Autos. Es baut auf den Grundlagen der Thermodynamik auf, die postulieren, dass Wärme immer von wärmeren zu kühleren Objekten wandert, um ein Gleichgewicht herzustellen.

Bei einem Flüssigkeitskühlsystem sind die wärmeren Objekte die Computerteile, während das kühlere „Objekt“ oder Medium das Kühlmittel ist. Wenn die beiden in Kontakt kommen (wenn auch nicht direkt, keine Sorge), wird Wärme übertragen, zu anderen Teilen des Systems transportiert und schließlich abgeführt. Sobald die Flüssigkeit abgekühlt ist, zirkuliert sie in einem geschlossenen Kreislauf zurück, um eine weitere Runde überschüssiger Wärme aufzunehmen und so weiter.

An dem oben beschriebenen Prozess sind mehrere Komponenten beteiligt. Zu den Hauptbestandteilen des Systems gehören:

• Eine Pumpe
• Ein Heizkörper
• Ein Ventilator
• Ein Reservoir (optional)
• Rohre (oder Röhren)
• Kühlmittelflüssigkeit

Wie kühlt die Flüssigkeit die Bauteile, ohne direkt mit ihnen in Kontakt zu kommen? Die Antwort erfolgt über eine Grundplatte. Im ersten Schritt wird Wärmeleitpaste verwendet, um den IHS (Integrated Heat Spreader) der CPU oder GPU mit einer Grundplatte zu verbinden. Diese Grundplatte ist Teil des Wasserblocks, der die Wärme an die einströmende Flüssigkeit überträgt.

Die Pumpen (die sich normalerweise außerhalb des Systems befinden) fördern die Flüssigkeit durch den Wasserblock zum Kühler. Die Wärme wird dann auf den Kühler übertragen und an die Umgebungsluft abgegeben, häufig mithilfe eines Ventilators, um die Geschwindigkeit zu erhöhen. Schließlich führt ein weiteres Rohr das Kühlmittel zurück zum Wasserblock.

Der Vorgang klingt einfach, aber es gibt viele bewegliche Teile, die alle genau richtig sein müssen. Die von Ihnen verwendete Pumpe muss stark genug sein, um die Flüssigkeit umzuwälzen, darf dies jedoch nicht zu schnell tun. Andernfalls kann das Wasser nicht genügend Wärme aufnehmen, um die PC-Komponenten abzukühlen. Ebenso können die Röhren eine Herausforderung darstellen, insbesondere da jeder Aufbau anders ist. Es ist darauf zu achten, dass es in der Anordnung keine Knicke gibt, die den Durchfluss behindern könnten.

Schließlich ist eine Schlüsselkomponente in diesem gesamten System die Flüssigkeit, die die harte Arbeit übernimmt. Obwohl die Flüssigkeit in einem PC-Kühlsystem oft als „Wasser“ bezeichnet wird, handelt es sich in der Regel nicht um Wasser. Das Füllen der Rohre mit Leitungswasser könnte schädliche Auswirkungen auf Ihr empfindliches System haben, da Verunreinigungen zu Ablagerungen führen können, die möglicherweise die Rohre verstopfen. Destilliertes Wasser ist die bessere Wahl, und viele wählen es als preisgünstige Option, da es die Hauptprobleme von Leitungswasser beseitigt.

Es gibt jedoch auch spezielle, speziell für Flüssigkeitskühlsysteme hergestellte Kühlmittel, die eine hervorragende Wärmeleitfähigkeit aufweisen und häufig antimikrobielle und korrosionsschützende Zusätze enthalten. Diese tragen dazu bei, das System gesund zu halten und seine Langlebigkeit zu verlängern. Auch in Kühlsystemen mit transparenten Rohren sehen sie mit ihren leuchtenden Farben unbestreitbar toll aus. Diese Kühlmittel leiten normalerweise auch keinen Strom und oxidieren die PC-Komponenten nicht, falls das System das Gehäuse überschwemmt.

Arten von Flüssigkeitskühlsystemen

Je nach Konfiguration lassen sich Wasserkühlungssysteme in zwei Hauptkategorien einteilen.

• AIO- oder All-in-One-Kühler
• kundenspezifische Kühlkreisläufe

Beide Kategorien funktionieren auf die gleiche Weise. Ihr Unterschied liegt vor allem in ihrer Komplexität. All-in-One-Flüssigkeitskühler verfügen über einen einzelnen Kühler und eine eingebaute Pumpe. Sie nutzen ein vollständig geschlossenes System, das keinerlei Wartung erfordert. Sie müssen ein solches Kühlsystem nie öffnen und nachfüllen.

Komplexere kundenspezifische Systeme, auch „offene“ Systeme genannt, erfordern eine regelmäßige Wartung. Diese Systeme können über mehrere Pumpen und Behälter verfügen, die alle sechs Monate oder mindestens einmal jährlich überprüft werden müssen. Die durchsichtigen Rohre des offenen Systems ermöglichen es Ihnen, den Kühlmittelstand unter Kontrolle zu halten und einzugreifen, wenn Sie bemerken, dass er sinkt. Typischerweise muss das System jährlich oder höchstens alle zwei Jahre vollständig entleert, gespült und wieder aufgefüllt werden. Allerdings bietet diese Kategorie, wie der Name schon sagt, mehr Flexibilität in der Konfiguration.

Die Vor- und Nachteile der Wasserkühlung

Die Installation einer Wasserkühlung für Ihren PC bietet viele Vorteile:

• Effiziente Kühlung – Flüssigkeiten haben eine höhere Dichte als Luft und können daher Wärme viel schneller leiten. Die Verwendung von Flüssigkeit als Kühlmittel ist daher effektiver, um die Temperatur Ihres PCs optimal zu halten.
• Geräuschloser Betrieb – Sie können Ihrem PC jederzeit einen weiteren Lüfter hinzufügen, aber früher oder später werden Sie den Ton aus Ihren Lautsprechern bei all dem Lärm, den sie erzeugen, nicht mehr hören. Ein Flüssigkeitskühlsystem verwendet auch Lüfter, um den Kühlprozess zu unterstützen. Allerdings müssen diese Ventilatoren nicht so hart arbeiten, um ihre Aufgabe zu erfüllen, sodass sie weniger störend wirken.
• Höhere Leistung – Der größte Vorteil von Flüssigkeitskühlsystemen ist die höhere PC-Leistung. Ihre CPU und GPU können optimal funktionieren, ohne dass die Gefahr einer Überhitzung besteht. Das Gerät wird außerdem über mehr Übertaktungspotenzial verfügen.

Dennoch ist dieses System möglicherweise nicht jedermanns Sache. Die Nachteile der Investition in ein Wasserkühlungssystem sind folgende:

• Sie sind sperrig – Während ein zusätzlicher Lüfter nicht viel Platz im PC-Gehäuse einnimmt, erfordert eine Wasserkühlung etwas mehr Beinfreiheit. Wie oben erwähnt, besteht das System aus einer ganzen Reihe von Komponenten, von denen sich viele außerhalb des Gehäuses befinden. Dies kann natürlich den Platz um Ihren Desktop herum überladen.
• Ihre Installation erfordert Fachwissen – Wasserkühlungssysteme verwenden luftdichte Rohre, damit kein Wasser an Ihren Computer gelangt – solange alles richtig installiert ist. Der Aufbau aller beweglichen Teile eines solchen komplexen Systems erfordert unbestreitbar Fachwissen. Daher ist diese Kühloption möglicherweise nicht für jedermann zugänglich.

Ob sich der Einbau einer Wasserkühlung für Sie lohnt, hängt letztendlich von Ihren Bedürfnissen und der Art und Weise ab, wie Sie Ihren PC nutzen. Aus den oben genannten Gründen ist die Wasserkühlung eindeutig Lüftern und anderen Kühlmethoden vorzuziehen, aber der Installationsprozess kann einschüchternd sein.