Kühlkörper - alles was Sie wissen müssen 【vollständige Anleitung】

Auf dem Markt finden wir immer leistungsfähigere Prozessoren und Grafikkarten, die proportionale Kühlkörper in der Leistung erfordern. Ohne sie könnten Computer als solche nicht funktionieren, zumindest Desktop- oder Laptop-Computer, da ihre Hauptkomponenten ohne Abhilfe brennen würden.

In diesem Artikel werden wir versuchen, Computer- Kühlkörper, ihre Elemente, die Grundlagen des Betriebs und die vorhandenen Typen näher kennenzulernen. Wenn Sie daran denken, eines davon zu kaufen, verpassen Sie diesen Artikel nicht, also fangen wir an!

Inhaltsverzeichnis

Was ist ein Kühlkörper?

Der Kühlkörper ist das Element, das für die Ableitung oder Entfernung der von einem elektronischen Bauteil aufgrund der Verwendung erzeugten Wärme verantwortlich ist. Es gibt viele Arten von Kühlkörpern, wie Luft, Flüssigkeitskühlung oder sogar direkte Konvektion in Bauteilen, die in eine nicht leitende Flüssigkeit eingetaucht sind. Aber diejenigen, die wir hier behandeln werden, sind die Luftkühler, die am häufigsten angeschlossen werden und die von den meisten Benutzern verwendet werden.

Tatsächlich finden wir in einem Computer nicht nur einen Kühlkörper, sondern denken möglicherweise, dass der Kühlkörper nur der Block ist, der sich oben auf der CPU oder auf der Grafikkarte befindet, aber nichts ist weiter von der Realität entfernt. Andere Komponenten wie der Motherboard-Chipsatz oder das VRM desselben benötigen ebenfalls Kühlkörper.

Genau dieses letzte Element hat in jüngster Zeit erheblich an Bedeutung gewonnen. Das VRM ist das Stromversorgungssystem des Prozessors, und als solches muss es eine große Menge Strom senden, damit es funktioniert. Wir sprechen von 90 bis 200 Ampere (A) bei etwa 1, 2 bis 15 V. MOSFETs sind Transistoren, die den Strom regeln, der an die CPU und den Speicher gesendet wird, sodass sie sehr heiß werden. Aus dem gleichen Grund finden wir auch Kühlkörper im Netzteil und im Allgemeinen in jedem Chip, der mit einer hohen Frequenz arbeitet.

Wie es wirklich funktioniert: physische Grundlage von Kühlkörpern

Alles beginnt mit der Art und Weise, wie eine elektronische Komponente Wärme erzeugt, die als Joule-Effekt bezeichnet wird. Es ist ein Phänomen, das auftritt, wenn sich Elektronen in einem Leiter bewegen. Folglich tritt aufgrund der kinetischen Energie und der Kollisionen zwischen ihnen ein Temperaturanstieg auf. Je höher die Energieintensität ist, desto mehr Elektronen fließen im Leiter und desto mehr Wärme wird freigesetzt. Dies ist erweiterbar auf Siliziumchips, in denen eine große Anzahl von Elektronen in Form von elektrischen Impulsen kondensiert.

Wir können dieses Phänomen in dieser thermischen Erfassung perfekt sehen. Wenn ein PC viel Strom verbraucht, steigt sogar die Temperatur der Leiter.

Der Kühlkörper ist jedoch nichts anderes als ein Metallblock aus Hunderten von Rippen, der über eine Wärmeleitpaste in direktem Kontakt mit dem Chip steht. Auf diese Weise gelangt die vom Chip erzeugte Wärme zum Kühlkörper und von dort an die Umgebung. Im Allgemeinen werden ein oder zwei Lüfter über den Kühlkörpern angebracht, um die Wärme vom Metall abzuleiten. Im Wesentlichen greifen zwei Mechanismen des Wärmeaustauschs ein:

• Wärmeleitung: Es ist das Phänomen, durch das ein heißerer fester Körper seine Wärme an einen kälteren weitergibt, der mit ihm in Kontakt steht. Dies geschieht genau zwischen dem IHS der CPU und dem Kühlkörper. Dann werden wir sehen, dass zwischen ihnen ein gewisser Wärmewiderstand besteht. Konvektion: Konvektion ist ein weiteres Phänomen der Wärmeübertragung, das nur in Flüssigkeiten, Wasser, Luft oder Dampf auftritt. In diesem Fall erreicht Luft die Rippen des Kühlkörpers, vorzugsweise mit hoher Geschwindigkeit, damit sie den heißen Rippen des Kühlkörpers mehr Wärme entziehen kann.

Größenordnungen, um zu wissen, ob ein Kühlkörper gut ist

Aus technischer Sicht müssen wir noch die Hauptgrößen eines guten Kühlkörpers kennen. Obwohl es stimmt, dass viele von ihnen nicht in den Spezifikationen enthalten sind, werden sie für die Neugierigsten interessant sein.

• TDP: Der TDP ist zweifellos der wichtigste Parameter eines Kühlkörpers, da er sehr repräsentativ ist. Wir nennen TDP (Thermal Design Power) die Wärmemenge, die ein elektronisches Bauteil bei maximaler Belastung voraussichtlich erzeugen wird. Dieser Parameter erscheint auf Prozessoren und Kühlkörpern und hat nichts mit dem Stromverbrauch der elektronischen Komponente selbst zu tun. Der Prozessor ist also so eingerichtet, dass er maximale TDP unterstützt. Daher muss ein Kühlkörper mindestens dieselbe haben, damit die CPU sicher funktioniert. TDP-CPU <TDP-Kühlkörper, immer. Leitfähigkeit und spezifischer Widerstand: Leitfähigkeit ist die Fähigkeit, Wärme zu transportieren, die ein Körper oder eine Substanz hat. Und spezifischer Widerstand, weil genau das Gegenteil der Widerstand ist, den es zur Wärmeleitung bietet. Die Leitfähigkeit wird in W / mK (Watt pro Meter Kelvin) gemessen und je mehr desto besser. Wärmewiderstand: Wärmewiderstand ist das Phänomen, das dem Wärmeübergang von einem Element zum anderen entgegenwirkt. Es ist wie bei einem elektrischen Widerstand. Je größer er ist, desto schwieriger wird es, Wärme zu leiten. In einem Kühlsystem greifen viele Wärmewiderstände ein, beispielsweise der Kontakt der CPU und des Kühlkörpers, der Kontakt zwischen der Kapselung und den Kernen usw. Daher geht es darum, Elemente mit hoher Leitfähigkeit zu platzieren, um diese Widerstände zu vermeiden. Kontaktfläche: Die Kontaktfläche ist nicht in den Spezifikationen angegeben, da sie Teil des Designs des Kühlkörpers ist. Wenn wir uns einer Platte mit einer Noctua D15 stellen würden, welche würde Ihrer Meinung nach mehr Kontaktfläche haben? Nun, das Waschbecken ohne Zweifel. Dieser Parameter misst die Gesamtfläche, die von Luft gebadet wird. Je mehr Flossen, desto größer die Austauschfläche, da sie alle zwei Flächen haben, eine nach der anderen multipliziert mit Hunderten von ihnen. Luftstrom und Druck: Diese Parameter beziehen sich auf die Lüfter. Der Luftstrom ist die Luftmenge, die ein Lüfter in Bewegung setzt, und wird in CFM gemessen, während der statische Druck die Kraft ist, mit der Luft auf die Rippen trifft, und in mmH2O gemessen wird. In einem Kühlkörper wollen wir den maximal möglichen Druck bei hohem Durchfluss.

Komponenten und Teile von Kühlkörpern

Nachdem Sie die Parameter für den Betrieb eines PC-Kühlkörpers gesehen haben, wissen Sie nicht, welche Elemente Teil davon sind. Oder besser gesagt, wie ein lohnender Kühlkörper gebaut wird. Außerdem sehen wir die Elemente, die unmittelbar nach dem DIE oder den Prozessorkernen eingreifen.

IHS

Der IHS oder Integrated Heat Spreader ist die Kapselung der CPU. Hier beginnt alles, denn es ist das erste Element, das mit den Prozessorkernen in Kontakt kommt, die wirklich die Wärme der elektronischen Komponente erzeugen. Dieses Gehäuse besteht aus Kupfer, und die leistungsstärksten Prozessoren sind direkt mit dem DIE verlötet, um den Wärmewiderstand auf ein Minimum zu reduzieren.

Dies stellt sicher, dass die gesamte mögliche Wärme unter den besten Bedingungen an die anderen Ableitungselemente weitergegeben wird. Es gibt Chips, die diese Kapselung nicht aufweisen, wie z. B. GPUs. Der Kühlkörper nimmt mithilfe von Wärmeleitpaste direkten Kontakt mit dem DIE der Kerne auf, sodass die Übertragung effizienter ist. Der Vorgang des Entfernens des IHS und des direkten Kontakts des Kühlkörpers mit dem DIE wird als Delidding bezeichnet. Mit Wärmeleitpaste auf Flüssigmetallbasis können Sie die Temperaturen um bis zu 20 ° C oder mehr verbessern.

Wärmeleitpaste

Das Element mit dem höchsten Wärmewiderstand in der Kühlkörperbaugruppe. Es ist sehr wichtig, einen sehr guten Wärmepass in leistungsstarken Chips zu haben, da die Leitfähigkeit höher ist. Die Funktion der Wärmeleitpaste besteht darin, die Verbindung zwischen IHS oder DIE und dem Kühlblock des Kühlkörpers so weit wie möglich zu verbessern.

Obwohl es uns scheint, dass ein Block sehr gut poliert ist, ist der Kontakt mikroskopisch nicht perfekt, da sie fest sind. Daher ist ein Element erforderlich, das sie physikalisch verbindet, damit die Wärmeleitung eine Wirkung hat.

Auf dem Markt gibt es drei Arten von Wärmeleitpasten, solche vom Keramiktyp, im Allgemeinen weiß, solche vom Metalltyp, fast immer grau oder silber oder solche von flüssigem Metall, die als flüssiges Metall erscheinen. Am häufigsten sind die metallischen mit einem sehr guten Leistungs- / Preisverhältnis und Leitfähigkeiten von bis zu 13 W / mK. Flüssige Metallmetalle werden normalerweise zum Delidding verwendet und haben Leitfähigkeiten von bis zu 80 W / mK.

Kühlblock

Der Kühlblock ist die Basis des Kühlkörpers, der den Prozessor oder den elektronischen Chip berührt. Es ist normalerweise größer als das IHS selbst, um einen maximalen Wärmeempfang und -transfer zu gewährleisten.

Ein guter Kühlkörper hat immer eine Basis aus Kupfer. Dieses Metall hat eine Leitfähigkeit zwischen 372 und 385 W / mK und wird nur von Silber und anderen teureren Metallen übertroffen. Beachten Sie den Unterschied zwischen diesem Wert und dem einer Wärmeleitpaste.

Heatpipes

Wir gehen davon aus, dass wir einen Kühlkörper mit guter Leistung bewerten, und diese haben immer Heatpipes oder Heatpipes. Wie der Kühlblock bestehen sie aus Kupfer oder vernickeltem Kupfer.

Ihre Funktion ist sehr einfach, aber sehr wichtig, um die gesamte Wärme aus dem Kühlblock zu den darüber liegenden Flossentürmen zu transportieren. Manchmal geschieht dies auf sehr visuelle Weise, wobei die Heatpipes den Block von den Türmen trennen, und andere werden in das Set integriert, wie dies bei den Wrait-Prismen des AMD der Fall ist.

Rippen Turm oder Block

Nach den beiden vorherigen Elementen haben wir den Kühlkörper selbst. Es ist ein rechteckiges oder quadratisches turmförmiges Element, das mit einer unglaublichen Anzahl von Rippen versehen ist, die durch Heatpipes oder andere Rippen miteinander verbunden sind. Sie bestehen immer aus Aluminium, einem Metall, das leichter als Kupfer ist und eine Leitfähigkeit von 237 W / mK aufweist. Die Wärme dehnt sich in allen von ihnen aus, um sie durch Konvektion an die Luft zu übertragen, die mit ihrer Oberfläche in Kontakt steht.

Lüfter

Wir glauben, dass es auch Teil des Kühlkörpers ist, um die wichtige Aufgabe der Erzeugung eines Hochgeschwindigkeitsluftstroms zu erfüllen, sodass die Konvektion nicht natürlich ist, sondern erzwungen wird und dem Metall mehr Wärme entzieht.

Die aktuellen Kühlkörper tragen normalerweise fast alle ein oder zwei Lüfter, obwohl sie nicht unbedingt eine Standardgröße haben, wie dies bei denen der Fall ist, die separat für das Chassis erhältlich sind.

Arten von Kühlkörpern

Wir haben auch verschiedene Arten von Kühlkörpern auf dem Markt. Jeder von ihnen orientiert sich an einer anderen Funktionalität, wenn wir sie auch auf unterschiedliche Weise klassifizieren können.

Passive Kühlkörper

Ein passiver Kühlkörper ist ein Kühlkörper , an dem kein elektrisches Element arbeitet, um die Wärmeabfuhr zu unterstützen, z. B. ein Lüfter. Diese Kühlkörper werden normalerweise nicht für Prozessoren verwendet, obwohl sie für Chipsätze oder VRM bestimmt sind. Es handelt sich einfach um gerippte Aluminium- oder Kupferblöcke, die durch natürliche Konvektion Wärme abgeben.

Aktive Kühlkörper

Im Gegensatz zu den anderen haben diese Kühlkörper ein Element, das für die Maximierung des Wärmeaustauschs mit der Umgebung zuständig ist. Die darauf montierten Lüfter verfügen über eine PWM- oder analoge Stromregelung für verschiedene Umdrehungen pro Minute, abhängig von der Temperatur des Prozessors. Gerade deshalb sind sie aktive Kühlkörper.

Turmkühlkörper

Wenn wir uns das Design ansehen, haben wir auch mehrere Typen, und einer davon ist der Turmkühlkörper. Diese Konfiguration basiert auf einem Kühlblock, der mit einem großen Rippenturm versehen ist, der nicht unbedingt direkt daran befestigt ist, sondern über Heatpipes. Wir können Kühlkörper von einem, zwei und sogar vier Türmen mit extravagantem Design finden. Seine Maße sind in der Regel rund 120 mm breit und bis zu 170 mm hoch, ausgelegt mehr als 1500 Gramm.

Ein Merkmal davon ist, dass die Lüfter vertikal in Bezug auf die Ebene des Motherboards angeordnet sind. Dies hebt nicht die Tatsache auf, dass Modelle horizontal mit ihnen verbunden sind.

Low Profile Kühlkörper

Im Gegensatz zu den vorherigen, die eine beträchtliche Höhe haben, setzen diese mit sehr geringen Konfigurationen für schmale Chassis oder reduzierte Räume. Es kann davon ausgegangen werden, dass sie einen Turm haben, obwohl dieser horizontal ist. Sie haben sogar Ventilatoren zwischen diesem Turm und dem Kühlblock eingeklemmt.

Im Gegensatz zu den vorherigen sind die Lüfter immer horizontal und parallel zur Ebene der Grundplatte angeordnet, wodurch Luft vertikal oder axial ausgestoßen wird.

Gebläsekühlkörper

Gebläsekühler werden für Grafikkarten und andere Komponenten in Form von Erweiterungskarten verwendet. Derzeit finden wir ähnliche Konfigurationen auch für leistungsstarke Chipsätze wie den AMD X570. Wir finden sie auch in HTPC oder NAS, die aufgrund ihres geringen Platzbedarfs am effektivsten sind.

Sie zeichnen sich durch einen Radialventilator aus, der Luft absorbiert und parallel zu den Lamellen auf dem Lamellenblock ausstößt. Sie sind im Allgemeinen schlechter Trank als frühere Kühlkörper.

Lager Kühlkörper

Es ist kein Design als solches, aber es sind die Kühlkörper, die der Hersteller des Prozessors in seinem Kaufpaket enthält. Es gibt einige von sehr guter Qualität wie die von AMD und andere sehr schlechte wie die von Intel.

Flüssigkeitskühlung

Diese Systeme bestehen aus einem geschlossenen Kreislauf aus destilliertem Wasser oder einer anderen Flüssigkeit, die verwendet werden kann. Diese Flüssigkeit bleibt dank einer Pumpe oder eines mit einer Pumpe versehenen Tanks in ständiger Bewegung, so dass sie durch die verschiedenen Blöcke läuft, die auf der zu kühlenden Hardware installiert sind. Die heiße Flüssigkeit passiert wiederum einen im Wesentlichen kühlerförmigen Kühlkörper, der mehr oder weniger groß ist und mit Ventilatoren versehen ist. Auf diese Weise kühlt sich die Flüssigkeit wieder ab und wiederholt den Zyklus auf unbestimmte Zeit, während unsere Ausrüstung läuft.

Laptop-Kühlkörper

In einer speziellen Kategorie können wir den Kühlkörper von Laptops einsetzen, Systeme, die sehenswert sind, weil einige wirklich funktionieren.

Diese Kühlkörper sind etwas ganz Besonderes, da sie das Leitungsphänomen optimal nutzen. Dank der auf GPUs und CPUs installierten Kühlblöcke, aus denen lange, dicke Kupferrohre austreten und Wärme in die Ableitungszone bringen. Diese Zone besteht aus einem, zwei oder bis zu vier Radialventilatoren, die Wärme zwischen kleinen Rippenblöcken ausblasen.

Was ist bei der Montage zu beachten?

Die Montage eines PC-Kühlkörpers ist nicht allzu kompliziert, und es gibt nicht viele Faktoren, die bei der Montage eines Kühlkörpers berücksichtigt werden müssen, um die Kompatibilität und die Abmessungen zu gewährleisten.

Wir verweisen auf die Kompatibilität mit der Plattform, die wir auf unserem PC haben. Jeder Hersteller hat seine eigenen Sockel, in denen die Prozessoren installiert werden können, sodass die Griffe und die Größe nicht gleich sind. Zum Beispiel hat Intel derzeit zwei: die LGA 2066 für die X- und XE Workstation-Produktreihen und die LGA 1151 für den Desktop-Intel Core ix. Auf der anderen Seite hat AMD auch zwei, den AM4 für Ryzen und den TR4 für Threadripper, obwohl diese fast immer mit Flüssigkeitskühlung verbunden sind. In jedem Fall werden verfügbare nicht vorrätige Kühlkörper immer mit Montagesystemen geliefert, die mit allen Steckdosen kompatibel sind.

In Bezug auf die Maßnahmen gibt es zwei, die wir berücksichtigen müssen. Einerseits entspricht die Höhe des Kühlkörpers, die wir mit der zulässigen Höhe unseres Fahrgestells vergleichen müssen, den Spezifikationen. Auf der anderen Seite die Breite und der Platz, die für den RAM-Speicher verfügbar sind. Große Kühlkörper beanspruchen so viel, dass sie auf den Arbeitsspeicher gelangen. Daher müssen wir wissen, welches Profil sie unterstützen.

Ein drittes wichtiges Element ist das Wissen, ob der Kühlkörper mit einer Wärmeleitpastenspritze geliefert wird oder bereits im Block vorinstalliert ist. Die meisten bringen es mit, aber es ist nicht notwendig sicherzustellen, dass wir es separat kaufen müssen.

Vor- und Nachteile von Kühlkörpern

Wie im Artikel über Flüssigkeitskühlung sehen wir hier auch die Vor- und Nachteile der Verwendung von Kühlkörpern.

Vorteile

• Hohe PC-Kompatibilität Größen für fast jeden Geschmack Günstig und effektiv, auch für leistungsstarke Prozessoren Wenige Kabel und einfache Installation Zuverlässiger als Flüssigkeitskühlung, keine Flüssigkeit oder Pumpen, die ausfallen können Einfache Wartung, nur Staub entfernen

Nachteile

• Für Prozessoren mit mehr als 8 Kernen können sie richtig kommen. Sie nehmen viel Platz ein und sind schwer. Einschränkungen für die Höhe des Gehäuses und die Höhe der RAM-Ästhetik sind nicht sehr raffiniert

Fazit und Anleitung zu den besten Kühlkörpern für den PC

Wir beenden diesen Artikel, in dem wir das Problem der Kühlkörper ausführlich erörtern. Vor allem haben wir uns auf den Betrieb und die Grundlagen der Konstruktion und der Komponenten konzentriert, da dies eines der weniger allgemein behandelten Themen ist.

Ein guter Kühlkörper kann den Bedarf an Flüssigkeitskühlung perfekt decken, da es auf dem Markt so brutale Konfigurationen gibt wie den Noctua NH-D15, den Gamer Storm Assassin oder den riesigen Scythe Ninja 5 und Cooler Master Wraith Ripper. Jetzt verlassen wir Sie mit unserem Führer.

Anleitung zu den besten Kühlkörpern, Lüftern und Flüssigkeitskühlung für den PC

Welchen Kühlkörper haben Sie auf Ihrem PC? Bevorzugen Sie Luftkühler oder Flüssigkeitskühlung?