Wasserkühlung unter Raumtemperatur mit Basteldrang
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Autor Thema: Wasserkühlung unter Raumtemperatur mit Basteldrang  (Gelesen 8344 mal)

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jabberwoky

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Wasserkühlung unter Raumtemperatur mit Basteldrang
« am: 11. August 2007, 16:12:46 »

Das Sommerloch hat mich nun auch erwischt und ich habe mich mal aus Langeweile einem Thema gewidmet, dem ich mehr Aufmerksamkeit künftig zuwenden möchte.

Schon seit längerer Zeit kühle ich mein System mit einer Wasserkühlung. Das hat im Sommer auch seine Vorteile, da damit höhere Taktraten möglich sind. Aber nach physikalischen Gesichtspunkten sind einer WaKü natürlich auch deutliche Grenzen gesetzt. Die Kühlleistung, sprich die Wassertemperatur kann nicht unter die Raumtemperatur gebracht werden. Dieser Umstand hat mich nun bewegt Methoden und Techniken zu testen die es im ersten Schritt ermöglichen eine 10 Grad kühlere CPU-Temperatur zu haben als dies mit einer WaKü ohne Modifikation möglich ist.

Ich habe hier bewusst auf teure Techniken verzichtet wie Chiller (Durchlaufkühler) oder Kompressorkühlungen die bis zur Kaskadenkühlung geht. Im Vordergrund bei dem was ich getan habe steht der unwiderstehliche Bastelzwang aus dem Vorhanden mit minimalem Geldaufwand ein überschaubares Ziel zu erreichen und vor allem in diesem für mich neuen Bereich einfach Erfahrungen zu sammeln. Das Ende dieses Weges wird wohl in Dice (Trockeneis) und LN2 (Stickstoff) Sessions enden mit dem Vorhaben irgendeinen bestehenden Rekord zumindest anzukratzen.

Nachdem das Wasser über den Radiator runtergekühlt wird, liegt der Schluss relativ nahe den Radiator in eine Umgebung zu verpflanzen die eben nicht mehr Raumtemperatur sondern eine niedrigere hat. Dies lässt sich auf mehrere Arten realisieren, ich habe mich dafür entschieden mal zwei Alternativen zu testen. Die erste wäre, man nehme eine handelsübliche Kühlbox, lege den Radiator dort hinein, zusätzlich packt man noch Kühlakkus aus der Gefriertruhe dazu und schon steht dem kühlen Vergnügen nichts mehr im Wege. Die zweite Alternative, ist es statt den Kühlakkus die Kühlbox mit Wasser zu füllen, schmeisse dann ein „paar“ Eiswürfel dazu, warte bis das Wasser sich runtergekühlt hat und packt dann in dieses eiskalte Wasser den Radiator hinzu. Diese beiden Alternativen habe ich ausprobiert und werden nachfolgend mit den erreichten Ergebnissen beschrieben. Ich möchte noch mal darauf hiweisen das diese Tests lediglich zu Testzwecken dienen, ein Dauerbetrieb ist damit nicht möglich.

Die Testhardware
Nichts wurde neu gekauft, alles was ich hier verwende lag bei mir im Schrank und war eigentlich dafür gedacht bei Ebay eine neuen Besitzer zu finden.

1 Gigabyte DS4, Version 3,  Intel P965
1 Intel C2D 6400, 2,13 Ghz Standardtakt
2 x 1 GB Crucial Overclocker-Ram
1 Netzteil Hyper mit 580 Watt und genug Leistung auf der 12V Schiene
1 Grafikkarte die aber in diesem Test eigentlich keine Rolle spielt
1 Festplatte Samsung
1 DVD-Laufwerk

1 Eheim 1046 mit Ausgleichbehälter, 220 Volt
1 Dual-Radiator mit 2 x 120er Lüfter drauf
1 CPU-Kühler Nexxos


Diverse Temperatur-Messgeräte bis hin zum Digital-Thermometer waren bereits vorhanden. Lediglich das Verbrauchsmaterial (Schlauch, Dämmmaterial, Klebeband) hat mich hier ungefähr 20-30 Euro gekostet. Da ist auch schon eine Tube Arctic Silver 5 mit drin und der Bau des Motherboard-Ständers.

Das Testziel
Diese verwendete Konfig schaffte es bei 1.41v Vcore auf 3200 Mhz Realtakt. Der Speicher wird bei 2,2v mit den Latenzen 5-5-5-12 betrieben. Beim Longrun unter Prime95 (Customtest, FFT, 8 K – erzeugt die grösste Prozzibelastung und somit Abwärme) waren nach ca. einer halben Stunde die maximalen CPU-Temperaturen von 45 Grad erreicht. Mit dieser Referenzinstallation habe ich mir nun das Ziel gesteckt, die Prozessor-Temp auf 35 Grad zu senken und über einen Zeitraum von mindestens 2 Stunden  stabil zu halten. Es ist nicht Ziel ein 24/7 Ergebnis zu erreichen.

Alternative 1 – Die Kühlakkumethode
Zuerst wurde der Radiator in die Kühlbox verfrachtet und mit entsprechend längeren Schläuchen verschlaucht. Links und Rechts in der Kühlbox sieht man die platzierten Kühlakkus. Am Boden der Box liegt ein Temp-Sensor der während des Tests immer die aktuelle Lufttemperatur innerhalb der Box liefert.


Damit die Kälte der Kühlakkus sich nicht einfach aus dem Staub macht, habe ich aus einem Stück Styropor einen Deckel geschnitten, der es mir auch erlaubt die Schläuche und Kabel nach Außen zu führen.


Hier noch mal der Deckel der Kühlbox mit dem Ausschnitt für die Kabelführung nach aussen. Den Originaldeckel konnte ich nicht verwenden, da ich für Kabelführung diesen hätte kaputt schneiden müssen. Die Kühlbox soll nach dem Test als solche wieder verwendet werden können und ihren ursprünglich Zwecke dienen.


So vorbereitet konnte ich meinen ersten Kühllauf starten. Dazu war der Prozzikühler nicht verbaut. Nachdem ab gewissen Temperaturunterschieden Kondenswasser entsteht, wollte ich zuerst den Kühler und das Kühlsystem vom Rest der Hardware fernhalten. Dieser Test sollte auch das System auf Dichtigkeit prüfen, wenn so niedrige Wassertemperaturen vorhanden sind. Auf dem nachfolgenden Bild sieht man den Kühler auf dessen Fläche ich den Digital-Sensor aufgeklebt habe, um zu sehen welche Temperatur dann auf den Prozzi wirken wird.


Bei 9,3 Grad am Kühlerboden zu 21 Grad Raumtemperatur bildete sich natürlich auch Kondenswasser, welches man an den komischen Verfärbungen am Kühlerboden sehen kann. Auch an den Schläuchen bildete sich Kondenswasser. Die gesamte Kondenswasserbildung hielt sich aber in Grenzen und bildete keine Tropfen, nur die Oberfläche des Gesamtsystems war leicht feucht.


Ohne Wärmequelle sprich CPU im laufenden Betrieb konnte ich den Kühlerboden bis auf ca. 8 Grad kühlen. Bei laufendem Betrieb auf dem Prozessor war das natürlich nicht mehr möglich und somit war die Kondenswasserbildung dann auch kein Thema mehr.

Also Kühler auf die CPU gepackt, Rechner eingeschaltet und los ging es mit dem ersten Versuch.


Beim ersten Testlauf hatte ich die Kühlakkus schon durch den Kühlerbodentest ziemlich aufgebraucht und somit war diesem kein besonders großer Erfolg beschieden. Eine Dokumentation der Temperaturen habe ich nach kurzer Zeit abgebrochen.


Also PC wieder ausgeschaltet, Kühlakkus ab in den Gefrierschrank und warten bis diese wieder durchgefroren sind. Diese Zwangspause habe ich dann dazu benutzt die ganze Verschlauchung zu isolieren, ebenfalls habe ich mir einen zweiten Satz Kühlakkus zugelegt. Die Isolierung hat zwei Vorteile. Der erste ist der geringere Kälteverlust und der zweite, dass durch so eine Isolierung erst gar keine Kondenswasserbildung entstehen kann. Für die Isolierung habe ich Standardmaterial aus dem Baumarkt verwendet, dass ist zwar nicht besonders hochwertig allerdings für meine Tests vollkommen ausreichend.


Isolierung fertig, Kühlakkus wieder aufgeladen und ersten Satz in der Kühlbox untergebracht und Los ging es. Zuerst habe ich den PC noch ausgelassen und das Kühlwasser auf ca. 9 Grad runtergekühlt. Dann den PC eingeschaltet.


Wie man an der Grafik erkennt, hat das runterkühlen den ersten Satz Kühlakkus schon gut aufgebraucht und die Temperatur stieg schnell wieder an. Bereits nach ca. 15 Minuten war meine Ziel-CPU-Temperatur von 35 Grad bereits überschritten. Ich habe den ersten Satz Kühlakkus aber noch dringelassen um zu sehen in welcher Kurve die Temperatur ansteigen wird. Nach ca. 40 Minuten hab ich die Kühlakkus durch den frischen Satz ersetzt, was man deutlich am Knick nach unten auf der Grafik erkennen kann. Nach knapp 10 Minuten hat der zweite Akkusatz meine Zieltemperatur erreicht und konnte diese über ca. 40 Minuten halten.


Um mit den Kühlakkus des Ziel von 2 Stunden unter 35 Grad CPU-Temperatur zu erreichen müsste ich also vier Kühlakku-Sätze vorrätig halten. Auf den weiteren Kauf von Kühlakkus habe ich verzichtet, da ich ja nun weiss das es funktionieren würde. Das schöne an dieser Methode ist, das hier nicht mit Wasser gepanscht wird. Allerdings ist der Tausch der Akkus ein geringes Risiko, während des Tausches muss der Deckel der Box kurzzeitig geöffnet werden und die gesammelte kalte Luft entweicht. Erkennbar ist das an der kleine Spitze bevor die CPU-Kurve wieder mit den neuen Kühlakkus steil nach unten fällt. Versuch geglückt und somit zur zweiten Alternative.

Die zweite Alternative
Hier wird die Kühlbox mit Wasser gefüllt, bis der Radiator ganz unter Wasser steht. Dann folgt die Kühlung durch hinzufügen von Eiswürfeln. Dann werde ich vermutlich erstmal warten müssen bis das Eis die Wassertemperatur gesenkt hat und kann dann mit dem Test beginnen.

Dazu aber zu einem späteren Zeitpunkt mehr, weil ich noch keinen Laden gefunden habe der mir soviel Eis wenn möglich kostenfrei zur Verfügung stellen kann.
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Zitat Dieter Nuhr und mein Motto: Wenn man keine Ahnung hat, einfach mal Fresse halten!

Es genügt nicht, keine Gedanken zu haben. Man muss auch unfähig sein sie auszudrücken.

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RobertMB

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Wasserkühlung unter Raumtemperatur mit Basteldrang
« Antwort #1 am: 12. August 2007, 16:03:19 »

Vorschlag für die Direktkühlung:

(niedrig konzentriertes) Salzwasser einfrieren (das geht, ist aber recht aufwendig), am besten in einer großen Schale z.B. Kaserole oder Lasagne, die Blöcke (ja, mindestens 2!) dann in die Kühlbox, und zwischen die Blöcke den Radiator legen.
Dabei mit Salz die Zwischenräume ausfüllen.
Über Kurz oder Lang wird die Temperatur in der Kühlbox unter Null Grad Celsius liegen.
(Das Salz verzerrt den Schmelzpunkt des Wasser, das heisst es muss mehr Wärme abgeben um zu erstarren. Im Gegenzug muss es aber auch mehr Wärme aufnehmen, um wieder zu schmelzen!)
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dalex

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Wasserkühlung unter Raumtemperatur mit Basteldrang
« Antwort #2 am: 12. August 2007, 17:06:48 »

Was das Sakz mit dem Radiator aber anstellt will dann mal sehen. Salzwasser kommt im allgemeinen nicht gut.
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Gruß dalex

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neoson

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Wasserkühlung unter Raumtemperatur mit Basteldrang
« Antwort #3 am: 12. August 2007, 19:48:03 »

dafür würde ich dann eine plastikfolie (die ultradünnen dinger) um den radiator packen damit da kein salz rankommt....ausserdem würde ich doch nicht nur 2 sondern 4 kühlpads dann reinpacken...oder die kühlpads so umbauen das dort ein wasserfluss durchlaufen kann ...also das eis das wasser direkt kühlen kann^^
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RobertMB

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Wasserkühlung unter Raumtemperatur mit Basteldrang
« Antwort #4 am: 13. August 2007, 14:10:39 »

Zitat
Original von dalex
Was das Sakz mit dem Radiator aber anstellt will dann mal sehen. Salzwasser kommt im allgemeinen nicht gut.
Gibt auch sowas wie ne Kunststoffbeschichtung für die Dinger...
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jabberwoky

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Wasserkühlung unter Raumtemperatur mit Basteldrang
« Antwort #5 am: 13. August 2007, 14:36:58 »

Zitat
Original von RobertMB
Vorschlag für die Direktkühlung:

(niedrig konzentriertes) Salzwasser einfrieren (das geht, ist aber recht aufwendig), am besten in einer großen Schale z.B. Kaserole oder Lasagne, die Blöcke (ja, mindestens 2!) dann in die Kühlbox, und zwischen die Blöcke den Radiator legen.
Dabei mit Salz die Zwischenräume ausfüllen.
Über Kurz oder Lang wird die Temperatur in der Kühlbox unter Null Grad Celsius liegen.
(Das Salz verzerrt den Schmelzpunkt des Wasser, das heisst es muss mehr Wärme abgeben um zu erstarren. Im Gegenzug muss es aber auch mehr Wärme aufnehmen, um wieder zu schmelzen!)

wird durch das salz auch die auftaugeschwindigkeit reduziert oder ist die dann kürzer. wenns kürzer ist, denke ich, werde ich probleme bekommten diese temp 2 stunden zu halten.

desweiteren will ich ja noch gar nicht unter 0 grad haben, denn dann ensteht im kühlsystem kondenswasser und ich muss den prozzi abdichten. darauf wollte ich im ersten schritt mal noch verzichten.

ich denke, ich werde das im dritten testlauf mal probieren. denn es klingt intereressant und pfiffig mit dem salz. dem radi werden die zwei stunden unter salz nicht zwingend schaden, der wird dann halt hinterher ordentlich unter fliessendem wasser ausgewaschen.
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neoson

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Wasserkühlung unter Raumtemperatur mit Basteldrang
« Antwort #6 am: 13. August 2007, 14:43:59 »

Zitat
von mir selbst
dafür würde ich dann eine plastikfolie (die ultradünnen dinger) um den radiator packen damit da kein salz rankommt


ist diese idee keine überlegung wert?
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jabberwoky

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Wasserkühlung unter Raumtemperatur mit Basteldrang
« Antwort #7 am: 13. August 2007, 15:11:40 »

Zitat
Original von neoson
ist diese idee keine überlegung wert?

ja, klar ist das eine überlegung wert und ich denke ich werde das im ersten versuch auch so machen. ich fürchte nur das die platikhaut die kühlung negativ beinflusst, wirkt ja wie eine isolierung. wenns nicht funzt mit plastikfolie, werde ich es halt mal ohne versuchen  =)
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dalex

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Wasserkühlung unter Raumtemperatur mit Basteldrang
« Antwort #8 am: 13. August 2007, 21:25:02 »

Es gbit noch die Möglichkeit den Radiator in eine Tupper-box mit Wasser zu stellen und um die Tupper-box die Eis/Salz-Mischung anhäufen. Das Wasser sollte die Kälte besser übertragen als eine Plastikfolie.
« Letzte Änderung: 01. Januar 1970, 01:00:00 von 1187033141 »
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Gruß dalex

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Grzfrz

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Wasserkühlung unter Raumtemperatur mit Basteldrang
« Antwort #9 am: 13. August 2007, 22:48:20 »

Es hat zwar nicht direkt was mit deinem experiment zu tun, aber eigentlich passts dazu:

Durch den Thread inspiriert, hab ich mich gefragt was mit Luftkühlung eigentlich drinnen ist.

CPU: AMD X2 (Banias) 4600+ @2852MHz 1.375V
Kühlung: Scythe Infinity mit Coolaboratory Liquid Pro
Lüfter: 120er Papst mit 94m³/h

Damit habe ich mit 2x Prime95 bis zu 48°C erreicht. Um das ganze auf die spitze zu treiben, habe ich mir den stärksten Lüfter geholt, der sich finden ließ: Den Delta Electronics FFB1212EHE. 2A gemessene Stromaufnahme und satte 322m³/h Luftdurchsatz. Für den dauereinsatz zu laut, aber damit kommt unter vollast nicht über 33°C  8) . DIe Kühlkörpertemperatur lag bei 24° Raumtemp bei grade mal 28°C. Das nenn ich kleines dT ^^ Ich nehm an, das kommt fast schon an eine Wakü ran?

Leider hats OC mäßig nichts gebracht, war ein kurzes experiment..
« Letzte Änderung: 01. Januar 1970, 01:00:00 von 1187038158 »
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