Optimierung der Luftzirkulation im Computergehäuse. Berlin

Transkript

1 Optimierung der Luftzirkulation im Computergehäuse Berlin Peter Gräf Alexander Penack Schule: Archenhold-Oberschule Rudower Straße Berlin DGZfP e.v.

2 Inhalt 1 Einleitung Technische Voraussetzung Lüftertypen Erfassen und analysieren der Luftzirkulation im Computergehäuse Allgemeine Zirkulation Nähere Analyse Nachweis der Erkenntnisse Ziele der Optimierung DGZfP e.v.

3 Wie kamen wir dazu? Als wir den Aushang zum Jugend Forscht Wettbewerb gesehen hatten, haben wir uns bei einem Fachlehrer in unserer Schule erkundigt, was man denn dort forschen kann. Wir bekamen einen kleinen Prospekt und stellten fest, dass wir einige Ideen haben, die in den Bereich Technik fallen würden. Da wir uns beide für Computer interessieren und bekannte Probleme, wie Systemabstürze oder nach Overlocking überhitzte PC-Komponenten kennen, haben wir beschlossen etwas dagegen zu unternehmen! Die Studie! Meist sind unsere Computerprobleme auf unzureichende oder mangelhafte Kühlung der PC- Komponenten zurück zu führen. Deshalb haben wir Überlegungen angestellt und kamen zu folgendem Entschluss. Um eine bessere Kühlung zu gewährleisten ist es notwendig die gesamte Luftzirkulation im Computergehäuse zu überdenken. Dazu müssen wir erst einmal die Standartluftzirkulation feststellen und analysieren, um dann Schwachstellen des alten Systems erkennen zu können. Danach wollen wir unsere Ideen entwickeln und umsetzen. DGZfP e.v. 3

4 1 Einleitung Ohne gute Kühlung läuft bei einem modernen PC gar nichts und da die Mehrheit der PC-User auf Luftkühlung setzt, wollen wir unser Projekt darauf konzentrieren. 2 Technische Voraussetzung Gute Kühlung fängt beim Gehäuse an! Wir haben für unser Vorhaben einen Chieftec Miditower EvolutionEQ (siehe Abbildung 1.0) PC- Gehäuse benutzt, dieser ist mit Maßdämm-Matten ausgestattet. E9 und E10 haben wir bei der ersten Versuchsreihe (siehe ) zugeklebt, um die realen Bedingungen eines Rechners nachzustellen. 3 Lüftertypen Es gibt Lüfter in fast allen Größen, als Standard für die Gehäusekühlung haben sich die 60mm, 80mm, 92mm und 120mm Lüfter etabliert. Insbesondere die 80mm Lüfter werden oft eingesetzt, wie auch bei unserem Projekt. 4 Erfassen und analysieren der Luftzirkulation im Computergehäuse 4.1 Allgemeine Zirkulation Die Kaltluft wird unten an der Frontseite durch den Lüfter eingesaugt. Im Inneren des Gehäuses soll sie die Hardware kühlen. Dort erwärmt sich die Luft allmählich durch: Festplatten (HDD), Grafikkarten (GPU) PCI-Komponenten (z.b.: Soundkarte) und Prozessoren (CPU). Die erwärmte Luft steigt auf und wird schließlich vom Netzteillüfter oben an der Rückseite aus dem Gehäuse gepustet. 4 DGZfP e.v.

5 4.2 Nähere Analyse Die Luft, die zugeführt wird hat die Temperatur der Außen- bzw. Raumtemperatur. Im Gehäuse angelangt, kühlt sie zuerst die PCI-Komponenten, weil diese sich unten im Gehäuse befinden. Die CPU sitzt jedoch zentral, dadurch erreicht sie nur bereits erwärmte Luft und wird nicht mehr optimal gekühlt. Hinzukommt die Abwärme der Festplatten. Wenn man längere Zeit die DVD/CD-ROM Laufwerke benutzt, kann noch zusätzliche Wärme entstehen, die die Temperatur der Gesamtzirkulation in die Höhe treibt, so dass das ATX-Netzteil mit warmer Luft (bis zu 50 ) gekühlt werden kann! 5 Nachweis der Erkenntnisse Auswertung: Temperatur in C Betriebszustand 5 min 10 min 15 min 20 min 25 min 30 min 35 min 40 min Laufzeit in min. 45 min 50 min 55 min 60 min Zuluft HDD AGP Northbrige Southbrige CPU Abluft Motherboard DGZfP e.v. 5

6 Nach einer Stunde Belastung machte sich bei allen Hardwarekomponenten (außer der Zuluft) eine enorme Temperatursteigerung bemerkbar. Vor allem bei der GPU, deren Temperatur nach rund 4 min Belastung 70 C betrug, wurde deutlich, dass die Standardluftzirkulation einige Probleme mit der Kühlung hatte. 6 Ziele der Optimierung Nach reichlicher Überlegung haben wir unsere Ideen zusammengefasst und sind zu folgenden Entschlüssen gekommen: 1. Die primäre Kühlung des Prozessors... Abb. 1...,indem wir einen BADONG CPU Cooling Wizard (siehe Abb. 1) benutzen. Dieser lenkt die Frischluft direkt auf die CPU und kühlt diese somit effizienter (siehe Abb. 2). Abb. 2 Zum Entweichen der Abluft haben wir einen Aufsatz aus Polysterol gebaut, der die Luft über das Motherboard führt. Damit die Luft jetzt auch entweichen kann, mussten wir Löcher in die dort angrenzende PC-Gehäusewand bohren (siehe Abb. 3). So haben wir unser erstes Ziel der Optimierung erreicht. 6 DGZfP e.v.

7 Gebohrte Löcher in der Seitenwand Lüfter CPU Badong Schlauch Von uns erstellte Vorrichtung zum Ableiten der Luft Abb. 3: Skizze ähnlich dem Nachbau 2. Einzelsystem Kühlung der PCI-Komponenten & AGP-Grafikkarte Da wir bei unserer ersten Messreihe (siehe Blatt 7) festgestellt haben, dass die Grafikkarte bzw. der GPU-Prozessor mehr als 60 C erreichte, beschlossen wir das Einzelkühlungsprinzip einzusetzen. Zusätzlich haben wir auf die Grafikkarte einen neuen Kühlkörper mit einem Wärmeleitkleber angebracht, um somit bessere Kühlleistung zu erzielen. Das Einzelkühlungsprinzip besteht aus einem eigens angefertigten Polysterol-Gehäuse (siehe Abb. 1), indem sich zusätzlich zwei 80 mm Gehäuselüfter für Zu- und Abluft befinden. Zuluft Abluft DGZfP e.v. 7

8 Auswertung: Nachdem wir nun die Kühlung nach unsrem Primärkühlungs-Prinzip verändert hatten, konnten wir leider nicht mehr alle Komponenten der ersten Messung mit in die Neue einbeziehen. Dennoch ist eine Verbesserung erkennbar. Temperatur in C Betriebszustand 5 min 10 min 15min 20 min 25 min 30 min Laufzeit Zuluft Case Abluft Case HDD AGP Northbridge PCI Abluft 35 min 40 min 45 min 50 min 55 min 60 min CPU CPU Abluft Motherboard Dank unserer extra Kühlung der PCI - Komponente konnten wir einen Temperaturabfall von mehr als 40 C (!) verzeichnen. Auch die Kühlung der CPU, deren Temperatur um rund 10 C sank, scheint bestens zu wirken, so dass wir mit dem Ergebnis sehr zufrieden sind. Da der CPU-Lüfter stufenlos Steuerbar ist, haben wir ihn bei minimalen Umdrehungen laufen lassen, um ein geringen Geräuschpegel zu gewährleisten. Zusätzlich haben wir festgestellt, dass der CPU- Lüfter bei 4960 RPM die Temperatur konstant um 32 C hält. Danke an: W. Cattes Bernd Jahn 8 DGZfP e.v.