Heatpipe-Röhrchen
In letzter Zeit kamen ja immer wieder Gerüchte auf, ob die Heatpipe-Kühlung bei so manchem Kühler etwas bewirkt, oder nicht. Einen Grund dazu lieferte anfangs die Firma CoolerMaster mit ihrem Heatpipe HHC-001. Nachdem bei einem Versuch die Heatpipe-Röhrchen aufzuschneiden kein "Ergebniss" herauskam, sondern nur ein leeres Röhrchen vorzufinden war, fragten sich langsam mehrere Leute, wie eine Heatpipe eigentlich funktioniert und warum es zu keinem "Effekt" kommt. Die Fragen wollen wir heute versuchen zu erklären, hierzu haben wir uns bei dem renomierten Kühler-Hersteller AVC einige Informationen geholt...1. Der Zusammenbau der Heatpipe-Röhrchen:
Als aller erstes werden die Kupferteile in die richtige Form gebracht, gebogen und zugeschnitten. Nach Beendigung diese Prozesses werden sie zusammengefügt und die vorläufige Form gebracht. Das Ergebniss sieht folgendermaßen aus:
2. Reinigung der Heatpipe:
Als nächstes werden die einzelnen Röhrchen gereinigt, wovon sie im Wesentlichen auch ihre Farbe bekommen. Danach werden Sie geschliffen und bis auf eine Öffnung "oben" verschweißt. Alles ohne eine Verformung der Heatpipes
3. Bearbeitung und Füllung der Heatpipes:
Nach dem Schweißen werden die Heatpipes noch einmal erwärmt und schließlich mit spezieller Kühlflüssigkeit befüllt. Hierzu wird ein spezielles Gerät verwendet.
4. Die Fertigstellung der Heatpipe
Nachdem die Befüllung der einzelnen Heatpipe-Röhrchen abgeschlossen ist, werden diese nochmals erhitzt und ein Vakuum im Heatpipe Inneren erzeugt, auch die Öffnung am oberen Teil wird jetzt geschlossen. Danch werden sie mit einer bestimmten Maschiene in die endgültige, gebogene Form gebracht.
5. Der Abschluss-Prozess:
Zum Schluss werden die einzelnen Heatpipes noch einem Qualitäts- und Funktionstest unterzogen, sofern sie diesen erfolgreich überstanden haben, werden sie noch optisch kontrolliert und poliert. Die Heatpipe ist nun fertig. So sieht das Endprodukt aus:
Das Prinzip:
Durch die Abwärme des Prozessors oder einer anderen Hitzequelle wird die Kühlflüssigkeit erhitzt und es kommt zur Verdampfung der Flüssigkeit im Inneren der Heatpipe, die erwärmte Kühlflüssigkeit verdampft und steigt zur "kalten Zone", dort wird diese wieder gekühlt und kehrt im flüssigen Zustand erkaltet zur "warmen Zone" nach unten zurück, man kann das Prinzip zB: beim Kochen von Nudeln beobachten: Stellen wir uns einfach vor die Herdplatte wäre die Wärmequelle, also die CPU, der Topf ist die Heatpipe und das Wasser ist die Kühlflüssigkeit. Was passiert? Als erstes verdunstet das Wasser und steigt zum Topfdeckel auf, dort erkaltet es, kehrt im flüssigen Zustand wieder zurück und kühlt dabei das Wasser wieder etwas ab, welches nun auch die Wärmequelle kühlen wür (im übertragenen Sinne). Bei einer Heatpipe funktioniert das genauso:
Zusammengefasst: Wird an einer Stelle der Heatpipe Wärme aufgenommen (warme Zone), fängt die Kühlflüssigkeit an zu arbeiten und verdampft, je nach Temperatur. Die verdunstete Flüssigkeit steigt nach oben und kondensiert; diese Zone wird auch "Kalte Zone" gennant. Die Kühlflüssigkeit kehrt dann im flüssigen Zustand wieder zurück und kühlt somit die Wärmequelle. Zum Beispiel eine CPU, oder GPU.
Funktionsweise / FAQ:
Warum bringt eine Heatpipe an einem CoolerMaster HHC-001 (Beispiel) keinen großen Erfolg?
Durch die Tatsache, das der auf dem Sockel sitzende Kühler von der Größe ein bestimmtes Maximum nicht überschreiten darf, da sonst Bauteile, wie Netzteil, oder Kondensatoren im weg sein könnten, ist er auf eine Größe beschränkt. In dieser Größe muß nun die Heatpipe untergebracht werden, damit diese jedoch ihre volle Leistungsfähigkeit entfalten kann, muss sie eine bestimmte Größe besitzen, welche bei einem konventionellen CPU-Kühler jedoch nicht zu realisieren wäre. Um eine Heatpipe zu betreiben können, braucht man vor allem Platz, wenn dieser nicht gegeben ist und somit "kalte Zone" und "warme Zone" zu nah beieinander liegen ist der erhoffte Effekt nichts weiter als "heiße Luft". Da bei einem Kühlkörper die "warme Zone" auch die "kalte Zone" beherbergt, weil der Kühlkörper an der Soll-"kalten Zone" zu heiß/warm wird, ist an einen Kühlerfolg oder gar Vorteil nicht mehr zu denken. So kommt es auch, dass man bei aufgesägter Heatpipe kein anderes Messergebniss ereicht.
Warum sollte die Heatpipe eine bestimmte Größe besitzen?
Wie schon angesprochen und erklärt, muss die Kühlflüssigkeit innerhalb der "kalten Zone" kondensieren, um den gewünschten Effekt hervorzurufen. Da aber bedingt durch die Größe des CPU-Kühlers die Heatpipe nur eine bestimmte Länge haben darf, ist es schwer, die "kalte Zone" auch kalt zu behalten. Denn der Kühlblock des CPU-Kühlers wird schnell warm, gerade bei der SilentVersion des CM HHC-001, kühlt der Lüfter die Kühlrippen nochmals schlechter ab. Die "kalte Zone" erwärmt sich somit, der gewünschte Effekt bleibt aus. Sollte man allerdings einen Power-Lüfter montieren und glauben, das die Heatpipe jetzt wieder "funktioniert", liegt man leider falsch, denn wie erwähnt, muss das Material eine bestimmte Temperatur ereichen, damit die Heatpipe ordnungsgemäß funktioniert, diese würde bei einem Power-Lüfter höchstwahrscheinlich gar nicht erst ereicht werden.
Ab wieviel Grad reagiert die Flüssigkeit / bis wieviel Grad funktioniert das System?
Die Flüssigkeit reagiert ab 30-40°C. Um jedoch bestemögliche Kühlung zu gewährleisten, sollte die Heatpipe auf 60°C erwärmt werden. Ab dieser Temperatur ist der Kreislauf am effektivsten und die Kühlung am konstantesten. Hierfür muss wie gesagt die warme, sowie die kalte Zone klar voneinander getrennt sein, sollten sie in einander übergehen und die kalte Zone erwärmt werden fällt der Kreislauf aus, die Heatpipe "funktioniert" dann nicht mehr. Bis wieviel Grad das System funktioniert, hängt immer von der Umgebung und der Temperatur ab; solange die kalte Zone auch kalt bleibt, bzw gekühlt wird funktioniert das System auch. Meißtens ist das aber alleine von der Länge der Heatpipe begrenzt.
Einsatzgebiet von Heatpipes:
Wie schon gesagt, ist der Einatz von Heatpipes bei CPU-Kühlern meißt nur marketingtechnisch interessant. Einen großen Nutzen, oder gar ein Kühlwunder sollte man nicht erwarten (wie schon anhand des CoolerMaster HHC-001 erklärt). Heatpipes werden vorwiegend in Server oder Notebooks eigesetzt, hier kann man die Wärmeröhrchen besser platzieren und einsetzen, der Vorteil ist, dass diese meißt auf das spezielle Gehäuse, oder Notebook zugeschnitten sind und somit den Platz besser ausnutzen können. Ein gerade aktuelles Beispiel sind die Barebone-Systeme von Shuttle, in denen eine auf das Gehäuse maßgeschneiderte Heatpipe-Kühlung ihren Dienst verrichtet:
Man kann recht gut erkennen, dass der Heatpipe-Kühler speziell auf dieses Gehäuse ausgerichtet ist, und somit auch eine gänzlich unkonventionelle Form gegenüber eines "normalen" CPU-Kühlers besitzt. Auch deutlich zu sehen, ist, dass die "warme Zone" von der "kalten Zone" getrennt ist, die kalte Zone kann somit nicht so schnell erwärmen, wie bei einem einheitlichen Kühlblock. Auch bei Grafikkartenkühlern hat die Heatpipe bereits Einzug gehalten (siehe Zalman ZM80-HP), doch auch hier lässt sich getrost sagen, das es eher als Marketing-Gag zu interpretieren ist, was sich auch in den Test- und Messergebnissen wiederspiegelt.
Schlusswort:
Heatpipes haben viel Potenzieal, vorausgesetzt, man wendet sie richtig an, leider ist dies, wie der Artikel zeigt, bei einem CPU-Kühler meißt nicht möglich, auch bei Grafikkartenkühlungen ist dies der Fall. In erster Linie ist die Heatpipe-Kühlung für Server, oder Notebooks gedacht. Das die Hersteller trotzdem diese Kühler für den Home-PC herstellen, ist ganz einfach damit zu erklären, das diese mit gutem Marketing sehr viel teurer verkauft werden können, als die gleiche Ausführung ohne Heatpipe. Das Kühlereebniss ist meißt mehr oder weniger identisch...
Jeder kann natürlich seinen eigenen Schluss aus der ganzen Sache ziehen, doch die wesentlichen Punkte sprechen klar gegen den Einsatz von Heatpipes in einem PC, es bringt einfach nicht den Durchbruch, oder das "ultimative Kühlergebniss"!!
Mein Tipp: Spart das Geld und kauft euch einen ordentlichen Air-Cooler, da habt ihr mehr von!
!! Nicht falsch interpretieren, in Notebooks, Server, o.ä. sind Heatpipes sehr gute Kühler; dort sind jedoch wie schon erwähnt, die Gegebenheiten auch ganz anders, als in einem PC... !!