NZXT Kraken-Serie - X31, X41, X61 - im Test

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Kompakt-Wasserkühlungen – Allgemeines und Technik


Ein wenig Geschichte



Wasserkühlungen sind kaum dem PC-Segment entsprungen, doch so um das Jahr 2000 erfreuten sie sich dann unter Enthusiasten erstmals größerer Beliebtheit. Durch die deutlich bessere Wärmeableitung von Wasser bei kleinen Hitzequellen erlaubten es die ersten Bastellösungen, bessere Kühlleistungen zu zeigen, bei gleichzeitig deutlich geringerer Lautstärke. Letzteres war wohl eben der wesentliche Punkt, welcher die Wasserkühlungen im PC-Bereich mit aufs Tapet brachte, denn leistungsfähige PC-Systeme waren mit Luftkühlern teils nur verdammt laut zu kühlen. Die Wasserkühlungen konnten hier mit einer deutlich geringeren Lautstärke aufwarten und setzten sich damit erstmals in Szene. Doch die Lösungen waren nicht günstig, sie waren teils auch nicht absolut sicher, und vor allem benötigten sie viel Know-how auf Seiten des Anwenders. Sie blieben ein Nischenprodukt für gewisse Gruppen. Daran änderten auch erste Ansätze von kompakten Kühllösungen nichts. Es dauert praktisch bis zum heutigen Tage an, bis sich diese Lösungen als Alternative für den breiten Markt etablieren konnten.

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Bild: Thermaltake


Schlichte Grundlagen



Ein Wasserkühlungssystem zeigt sich prinzipiell durch mehrere Segmente zusammengesetzt. Es gibt die Kühlplatte für die Wärmequelle (wie auch beim Luftkühler)), inzwischen vorrangig aus Kupfer gefertigt. Über diese wird Wasser als abführendes Kühlmedium geführt. Die nächste Verbindungsstelle ist der Radiator, durch welchen das Wasser, wie bei einem Heizkörper, hindurchgeführt wird. Die beiden Segmente sind mittels Schläuchen verbunden – beim Heizungskreislauf sind es Rohre. Das durch die Hitzequelle erwärmte Wasser soll am Radiator – in den meisten Fällen aus Aluminium gefertigt – über die Raumluft der Umgebung abkühlen und über den Kreislauf zurück zur Hitzequelle geführt werden. Damit das Wasser zirkulieren kann, bedarf es einer Pumpe, welche diesen Kreislauf eben antreibt.

Den Radiator gibt es beim normalen Luftkühler eben auch. Dort führen heute Heatpipe-Rohre durch Alufinnen, und diese werden im Allgemeinen aktiv durch einen Lüfter gekühlt, um eine schnellere Wärmeabfuhr zu erreichen, denn schließlich wünscht man sich ja nicht den Heizkörper-Effekt. Somit bieten heutige Wasserkühlungen auch aktive Lüfter für die Radiatoren, um eben das erwärmte Wasser wieder herunterzukühlen. En gros ist damit das Prinzip der Wasserkühlung auch schon erklärt.

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Bild: NZXT


Es erschließt sich aus diesen Erklärungen natürlich auch, warum es aktuell solch kompakte Kühlvarianten in verschiedenen Größen gibt. Mal handelt es sich um einen Radiator, welcher lediglich einen 120-mm-Lüfter aufnehmen kann, mal zwei 120-mm-Lüfter. In manchen Fällen gibt es auch Varianten mit einem noch ausladenderen Radiator. Durch die Größe des Systems ergibt sich zum einen natürlich mehr Füllmenge, zum anderen aber auch mehr Kühlfläche, an welcher das Wasser wieder abgekühlt werden kann. Die größeren Kompaktlösungen sind damit meist leistungsfähiger, oft aber auch lauter, wenn stärkere Pumpen zum Einsatz kommen und/oder mehr Ventilatoren mit gleicher Drehzahl eingesetzt werden.

Besonderheiten und Probleme



Wasser kann bei Metallen zu Korrosionserscheinungen führen. Um dem entgegenzuwirken, finden sich in den Kühlflüssigkeiten der geschlossenen Systeme von kompakten Wasserkühlungen bereits zuvor hinzugegebene Schutzmittel. Die Wasserkühlung will damit also überwiegend wartungsfrei daherkommen.

Bei den Kühlerflächen konzentrieren sich die kompakten Wasserkühlungen vorrangig auf Kupfer, welches im Mittel über alle möglichen Metalle die beste Wärmeübertragung im Hinblick auf den Preis bietet. Wie alle Metalle hat auch Kupfer das Problem der Oxidation in Verbindung mit Feuchtigkeit (auch Luftfeuchte), und solche "Alterungserscheinungen" können kontraproduktiv auf die Kühlung wirken. Darum werden die Kupferflächen bei namhaften Herstellern in aller Regel veredelt, um diesen Prozess zu verhindern. Das silberfarbene Nickel kennen wir vielfach als Maßnahme bei Luftkühlern – sieht besser aus und erfüllt seinen Zweck. Günstigere Möglichkeiten gibt es aber auch. Auch das bessere und weit teurere Silber müsste behandelt werden, damit es im Laufe der Zeit nicht seine Wirkungsfähigkeit verliert. Doch die Vorteile von Silber wiegen preislich betrachtet den Nutzen nicht auf.

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Bild: NZXT


Zwei problematische Bereiche bleiben, auf welche in aller Regel von den Herstellern nicht näher eingegangen wird. Hier sind einmal die Schlauchverbindungen zu nennen. Diese Schläuche sind thermischen Belastungen ausgesetzt, schlicht durch Temperaturschwankungen. Dadurch kann sich ein Alterungsprozess einstellen. Zur Haltbarkeit dieser wartungsfreien Systeme findet man meist überhaupt keine Angaben. Gleichzeitig sind die wartungsfreien, kompakten Wasserkühler mit einer gewissen Flüssigkeitsmenge befüllt. In aller Regel kennt man es von solchen wasserführenden Kreisläufen, dass im Laufe der Zeit etwa durch Diffusion etwas Flüssigkeit verloren geht. Bei herkömmlichen Wasserkühlern findet man Ausgleichsbehälter vor, über welche man Wasser nachfüllen kann. Bei den kompakten Lösungen ist dies nicht möglich. So stellt sich alles in allem die Frage, ob diese Kühllösungen im Laufe der Zeit an Leistung verlieren und welche Erwartungen an die Haltbarkeit zu setzen sind.

Gehäusebelüftung und Komponentenkühlung



Zu erwähnen ist ein dritter Problembereich, welcher mit Wasserkühlungen einhergeht. PC-Systeme setzen einen typischen Luftstrom im Gehäuse nach ATX-Spezifikation voraus (ein Lüfter bläst Frischluft in das Gehäuse, einer saugt die erwärmte Luft ab). Reine Wassergekühlte Systeme sind oftmals – bis auf die Radiatoren – komplett ohne Gehäuselüfter ausgestattet.

Bei kompakten Wasserkühlern ist wohl eher nicht davon auszugehen, dass eine Gehäusebelüftung entfällt, und das ist auch gut so, denn die Mainboard-Hersteller wiederum setzen ebenfalls darauf, dass eine solche Zirkulation vorhanden ist. Damit werden Mainboard-Komponenten ebenfalls mitgekühlt, und hier gibt es natürlich auch kritische Bereiche. Gerade die Bauteile der Spannungsversorgung werden durch den Einsatz von Wasserkühlungen schlechter mit Luft versorgt, als dies der Fall ist, wenn ein herkömmlicher Luftkühler im Einsatz ist. Bei aktuellen Topplatinen sind in aller Regel hinreichend passive Kühlkörper im Einsatz, und zudem kommen hochwertigere Feststoffkondensatoren zum Einsatz, welche oft weniger empfindlich für hohe Temperaturen sind – wohl den vielfach verbreiteten Tower-Kühlern geschuldet, welche ebenfalls nur wenig Luft in diese Bereiche versenden.

 



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