PC-Turm mit Wasserkühlung

01.01.2005

Die Kühlung eines PCs

PCs leisten heute viel mehr als noch vor wenigen Jahren. Sie wurden schneller, können scheinbar mehrere Operationen gleichzeitig vornehmen und erledigen aufwendige Multimedia-Berechnungen in Echtzeit. Dabei wird die aufgenommene Energie nicht nur für die Rechenleistung benötigt, sondern ein großer Teil auch in Wärme umgesetzt. Vor allem die CPU, der Chipsatz und bei modernen Grafikkarten die GPU erzeugen bei intensiver Belastung viel Hitze, die abgeführt werden muss. Als man den ATX Format Standard für Gehäuse und Motherboard definiert hat, fanden diese Tatsachen besondere Beachtung.

Vorgesehen ist die klassische Lüftkühlung. Dabei tritt die Luft im unteren vorderen Bereich des Gehäuses ein (Abbildung rechts) und zieht an den Festplattenkäfigen vorbei. Sie streicht über Chipsatz und CPU auf dem Motherboard und durchquert das Netzteil, bevor sie wieder nach außen gelangt. In der Regel wird diese Strömung von einem oder mehreren Lüfterrädern erzeugt. Diese sitzen grundsätzlich im Netzteil und auf der CPU. Gegebenenfalls können weitere Lüfter in Gehäuse, auf der GPU oder dem Chipsatz eingebaut werden. Man muss aber bei der Strömungsrichtung unbedingt auf Gleichläufigkeit mit der Gesamtströmung achten. Fehler sind: Lüfter, die im vorne oder unten aus dem Gehäuse herausblasen, bzw. oben oder hinten ins Gehäuse hinein blasen. Schließlich ist der Gehäuseaufbau bis hin zur Platinenbelegung auf dem Motherboard nach diesem Standard konzipiert! Bei Leistungsstarken oder übertakteten Systemen sind zur Wärmeabfuhr oft mehrere Lüfter erforderlich. Wenn die resultierende Geräuschkulisse zu laut ist, kann man einiges durch den Einsatz von hochwertigen leisen Lüftern erreichen oder man greift auf alternative Kühlungsmethoden zurück, wie zum Beispiel eine Wasserkühlung. Man muss sich in dem Fall aber auf einen höheren Wartungsaufwand einstellen. Meinen PC HUNDMEDIA möchte ich als Home Theatre PC im Wohnzimmer betreiben. Das bedeutet: Er muss leise UND noch ansehnlich (Wohnzimmertauglich) sein. Deswegen habe ich mich für einen Midi-Tower entschieden mit Wasserkühlung. Diese habe ich nicht in das Gehäuse eingebaut, sondern in einem eigenen Gehäuse auf den ansonsten unveränderten Tower draufgesetzt.
Für diese Bauweise habe ich mich entschieden, weil ich dadurch "Wasser" und "Strom" soweit wie möglich voneinander getrennt habe. Lediglich die Kühlkörper selbst für CPU und GPU befinden sich im Gehäuse des PCs. Radiator, Ausgleichsbehälter und Pumpe sind im eigenen Gehäuse getrennt von den empfindlichen Elektronik-Bauteilen. Ferner kann ich das Wasserkühlungsgehäuse auch abnehmen und hinter der Schrankwand verstecken, während der Midi Tower sichtbar und unscheinbar bleibt. ##Bau des Wasserkühlungsgehäuses Damit die Wasserkühlung optisch zum PC passt, wird ein zum PC identisches Gehäuse gekauft um es in der Mitte durchzuschneiden. Es handelt sich um ein Titan Midi Tower B031 von Avance.
Vor der Verarbeitung wird das neue Gehäuse komplett zerlegt. Die Einzelteile werden später teilweise wieder benötigt.
Das Wasserkühlungsgehäuse soll die gleiche Grundfläche haben wie der PC, aber entsprechend flacher sein. Der Midi-Tower soll in seiner Höhe so reduziert werden, dass drei 5,25" Schächte bleiben. Also werden alle überflüssigen Bleche herausgetrennt. Übrig bleibt die Bodenplatte und der Deckel mit den verkürzten Gehäuseblechen.
Zusammen sieht das dann so aus.
Der Ausgleichsbehälter - zum Test hineingestellt.
Zur Luftdurchführung wird das Gehäuse oben aufgeschnitten.
Die Teile werden miteinander vernietet. Schnittkanten werden entgratet und mit Silberlack vor Rost geschützt. Überflüssige Öffnungen wie alte Nietlöcher, ausgestanzte Flächen oder eingeprägte Profile werden mit Weichlot ausgefüllt und verschliffen, damit das Gehäuse äußerlich glatt aussieht.
Die Frontabdeckung wird ebenfalls gekürzt. Die untere Kante wird sauber verschliffen.
Die Seitenwände werden auch angepasst. Da bei diesem Gehäuse die beiden Seitenwände identisch sind, muss nur eine zerschnitten werden, um die beiden benötigten Teile zu erhalten. Das Zweite bleibt zur Reserve übrig.
##Einbau der Wasserkühlung in das externe Gehäuse Nachdem das Gehäuse der externen Wasserkühlung soweit fertig ist, werden die Teile der Wasserkühlung eingebaut. Begonnen wird mit dem Gitterblech für den Radiator.
Der Radiator durchzieht fast das ganze Gehäuse.
Ausgleichsbehälter und Radiator teilen sich den geringen Platz.
Die Anschlüsse des Radiators liegen aus Platzgründen hinten. Mit montierter Fronttür sieht es so aus:
Und bei offener Tür:
Sieht doch schon fast fertig aus... Erst mal wird die Pumpe eingebaut: Zur Entkopplung ist sie mit selbstklebendem Klettband fixiert.
Die ersten Schläuche verbinden den Ausgleichsbehälter mit der Pumpe und dem Radiator.
Da die beiden Lüfter nicht über sondern unter dem Radiator liegen, können die Befestigungsbohrungen des Radiators nicht verwendet werden. Deshalb mussten spezielle Klammern entwickelt werden, die sich in das Gehäuse des Radiators klemmen.
Die Kabel und Schläuche sind für den Anschluss am PC-Gehäuse vorbereitet.
Für die Montage der Pumpen-Steuerung in das Gehäuse wird noch ein entsprechender Adapter entwickelt.
Das Ganze wird ins Gehäuse geschoben und an die Pumpe angeschlossen. Die Lüfter wurden auf 5V Spannung (Rot/Schwarz) an die normale Stromversorgung angeschlossen.
Bei geschlossener Tür erscheint die Frontblende genau im Schlitz der CD-COM-Schublade. ##Vorbereitung des PC-Gehäuses Damit das PC-Gehäuse nicht verändert werden muss, werden alle Verbindungen durch ein freies PCI-Slot Blech geführt. Das wird dafür entsprechend angepasst. Zu erkennen sind die Anschlüsse für die Stromversorgung, das Tachosignal der Pumpensteuerung für die BIOS-Überwachung und die beiden Wasserleitungen, die mit beidseitig verschließenden Kupplungen versehen sind.
Im PC verbaut, werden auch gleich alle Verbindungen an das Slot-Blech angeschlossen. Während der Testphase werden die Kabel noch nicht verkleidet.
Im PC wird der Lüfterkühler der CPU durch einen Wasserkühler ersetzt.
Auch die Grafikkarte bekommt einen Wasserkühler. Anschließend werden die Kühlschläuche entsprechend an die Gehäusedurchführung verbunden.
Zunächst wird entkalktes Wasser über die geöffneten Trennkupplungen eingesogen und an einem offenen Wasservorrat über die Pumpe durch alle Kanäle gepumpt, um die neuen Bauteile durchzuspülen. Später wird destilliertes Wasser mit einem entsprechenden Korrosionsschutz versehen und über den Ausgleichsbehälter eingefüllt. Das dann geschlossene System wird einem Probelauf von 24 Stunden unterzogen, bei dem sämtliche elektronischen Systeme im PC noch abgeschaltet bleiben. Dazu sind die Stromversorgungsstecker alle abgezogen und nur die Pumpe läuft. Dieser Test dient zur Dichtheitsprüfung.
Nachdem einen Tag lang alle Anschlüsse und Verbindungen dicht gehalten haben, wird der PC wieder in Betrieb genommen. Der Leitungsstrang, der beide Gehäuse miteinander verbindet, wird mit einer Schutzhülle verkleidet.
Wieder beginnt eine Beobachtungsphase, während der die Dichtheit geprüft wird und die Temperatur der CPU kontinuierlich überwacht wird.

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