Flüssigkeitskühlung

Die Anforderungen an moderne IPCs steigen ständig. Diese sollen nicht nur robust und widerstandsfähig, sondern auch leistungsstark sein. Vor allem bei graphikbezogenen Anwendungen, wie Bild- oder Videoverarbeitung, müssen die Rechner wahre Wunder vollbringen. Damit dies möglich ist, muss der Computer auch richtig gekühlt werden. Die Abwärme, die er bei seiner Arbeit produziert, führt ohne Kühlung zum Überhitzen, was im schlimmsten Fall zu einem Systemausfall führen kann. Aus diesem Grund entwickelte InoNet eine besondere Hybridkühlung für seine leistungsstarken IPCs, damit diese ihre Arbeit problemlos verrichten können.

Die Hybridlösung

Die Hybridkühlung ist ein Mix aus Flüssigkeits- und forcierter Luftkühlung. Dabei werden die leistungsstarken Komponenten, wie CPU oder GPU/Grafikkarten, die viel Abwärme produzieren, mit Flüssigkeit gekühlt. Die anderen Komponenten, wie Arbeitsspeicher, welche keinen so hohen Wärmeverlust haben, werden standardmäßig mit Lüftern gekühlt. Auf diese Weise bekommt jede Komponente die notwendige Kühlung, während durch diesen effektiven Ansatz gleichzeitig die Kosten im Rahmen gehalten werden.

Funktionsweise

Die Flüssigkeitskühlung stellt einen geschlossenen Kreislauf dar, bei dem die Flüssigkeit mithilfe einer Pumpe in Bewegung gebracht wird. Das Kühlmittel fließt durch einen speziell angefertigten Kühlblock, welcher mit einer Kontaktfläche die zu kühlende CPU berührt. Zur Verbesserung der Wärmeleitung wird zusätzlich eine Wärmeleitpaste auf die Kontaktfläche aufgetragen. In diesem Kühlblock nimmt die Kühlflüssigkeit die Wärme der Komponente auf. Dabei erwärmt sich die Flüssigkeit und die CPU kühlt sich ab. Anschließend wird das Gemisch zu den Grafikkarten gepumpt, welche mit besonderen Adaptern versehen sind. Die Flüssigkeit nimmt hier die Wärme nach demselben Prinzip auf, wie bei der CPU. Durch die Anbringung der Zu- und Abläufe am oberen Teil des Adapters, verbraucht jede Karte nur einen Steckplatz, was die Verwendung von bis zu fünf Grafikkarten im System ermöglicht. Die erwärmte Kühlflüssigkeit fließt nun zu einem, außerhalb des Systems befindlichen, Radiator. Dort wird sie mithilfe von Lüftern wieder abgekühlt. Die Wärme wird dabei an die Umgebungsluft abgegeben und somit aus dem Kühlkreislauf heraustransportiert. Anschließend fließt die gekühlte Kühlflüssigkeit zurück in das System und nimmt wieder Wärme auf.

Die hohe Wärmeaufnahme aus CPU und Grafikkarten ist durch die 4-mal so große Wärmekapazität des Wassers (im Bezug auf das Gewicht), im Vergleich zu Luft, möglich. Auf diese Weise wird mit weniger Volumen mehr Wärme wegtransportiert.

Hohe Ausfallsicherheit

Um einen Dauerbetrieb zu gewährleisten, ist die Hybridkühlung mit diversen Sicherheitsmaßnahmen ausgestattet.

Die Kühlung ist modular aufgebaut und ermöglicht das Öffnen des Systems nur an besonderen No-Spill-Anschlüssen. Diese schließen sich sofort, sobald sie getrennt werden und ermöglichen das tropffreie Ein- und Ausbauen der Module. Die Kühlung des Systems umfasst vier Module: CPU, Grafikkarten, Pumpen Modul und den externen Radiator mit Anschlüssen.

Da die Flüssigkeit sich beim Erwärmen leicht ausdehnen kann, ist in dem System ein Ausdehnungsgefäß installiert, welches genug Platz für diesen Volumenunterschied bietet. Dadurch wird ein Platzen der Schläuche oder Flüssigkeitsaustritt an den Anschlüssen und damit das Eindringen von Wasser in den Rechner verhindert.

Die von InoNet standardmäßig verwendete Flüssigkeit ist ein Gemisch aus 50% destilliertem Wasser und 50% Glysantin (Frostschutzmittel), welches sicherstellt, dass die Flüssigkeit auch bei niedrigen Temperaturen nicht gefriert und das System weiterhin kühlen kann. Alternativ kann man das System mit nichtleitender Kühlflüssigkeit befüllen lassen.

Außerdem werden ausschließlich qualitativ hochwertige Lüfter mit einer hohen MTBF Zeit sowie chemisch resistente und langlebige Schläuche verwendet, um eine lange Lebensdauer des Systems zu gewährleisten.

Vorteile

Die Hybridlösung von InoNet verbindet eine hohe Kühlleistung mit Kosteneffizienz. Die aufwendige Flüssigkeitskühlung wird nur bei Komponenten verwendet, welche diese benötigen. Alle anderen Komponenten werden mittels Luftstrom durch Lüfter gekühlt, da dieser genug Abwärme wegtransportiert, um die Temperatur auf dem richtigen Niveau zu halten. Auf diese Weise erhalten Sie ein leistungsstarkes System ohne überflüssige Ausgaben.

Das besondere Design der Grafikkarten-Kühladapter erlaubt das Anbringen von bis zu fünf Grafik- oder Tensorkarten. Dadurch kann das System rechenintensive (KI-) Anwendungen problemlos bewältigen.

Die Flüssigkeitskühlung lässt das System das volle Potenzial seines Prozessors ausschöpfen. Die Temperatur der CPU ist um 10°C-15°C niedriger als bei einem Lüfter gekühlten System, was die Leistung des Prozessors erheblich steigert. Dies liegt daran, dass ein Prozessor bei zu hohen Temperaturen automatisch seine Taktrate verringert, um sich vor einem Überhitzen zu schützen (Throttling).

Das System ist für den 24/7 Dauerbetrieb konzipiert. Durch die vielen Sicherheitsmaßnahmen ist die Ausfallsicherheit sehr hoch und die Komponenten sind gut vor der Flüssigkeit geschützt.

Die Auslagerung des Radiators aus dem System bringt in der Automotive Branche einen weiteren Vorteil: Sie können diesen im Fahrgastraum unterbringen und die Klimaanlage des Fahrzeugs nutzen, um die Kühlflüssigkeit zu kühlen und damit die Kühlleistung zu steigern.

Das Upgrade

Das InoNet-Team arbeitet an einem neuen System mit weiter verbesserter Flüssigkeitskühlung. Bei diesem werden neben dem Radiator auch die Pumpe und das Ausdehnungsgefäß aus dem System ausgelagert. Somit hat man mehr Platz im Gehäuse für weitere Komponenten. Zudem kann beim Befüllen des Kühlkreislaufes keine Flüssigkeit in das System auslaufen, da dies außerhalb des Systems an dem Ausdehnungsgefäß geschieht. Somit ist der IPC zusätzlich geschützt. Das Radiator-Modul zeigt die Temperatur des Wassergemisches an und erlaubt eine temperaturabhängige Regelung der Lüfter. Dadurch wird die Lüfterdrehzahl immer auf dem notwendigen, aber minimalen, Niveau gehalten, was zu geringerem Verschleiß und damit zu einer längeren Lebensdauer und weniger Lärmbelästigung führt.