Computer CPU Coolers

Moderne CPUs verbrauchen viel Strom, teilweise bis zu 130 W. Diese Energie wandelt sich in Abwärme um. Ein modernes System hat also effektiv das Äquivalent einer 50 W bis 130 W Glühbirne, die ständig im Gehäuse brennt. Diese Analogie unterschätzt das Problem sogar, denn eine Glühbirne gibt ihre Wärme über die vergleichsweise große Oberfläche des Glaskolbens ab. Ein Prozessor muss die gleiche Menge an Wärme über die viel kleinere Oberfläche des Prozessorkerns, die typischerweise etwa 1,6 cm² (0,25 Quadratzoll) beträgt, abführen. Ohne einen effizienten Kühlkörper, der diese Wärme ableitet, könnte sich der Prozessor buchstäblich in Sekundenbruchteilen selbst zerstören.

Nahezu alle Systeme lösen dieses Wärmeproblem, indem sie einen massiven Kühlkörper aus Metall in engen Kontakt mit dem Prozessorkern (oder dem integrierten Heatspreader) bringen und einen kleinen Lüfter verwenden, um Luft durch die Lamellen des Kühlkörpers zu saugen oder zu drücken. Dieses Gerät wird als „Kühlkörper/Lüfter-Einheit“ (HSF) oder „CPU-Kühler“ bezeichnet. Da der Stromverbrauch von Prozessoren stetig gewachsen ist, sind auch Größe und Masse der verwendeten Kühlkörper gestiegen. Selbst die Standardkühler, die bei im Einzelhandel gekauften Prozessoren mitgeliefert werden, sind heutzutage oft recht groß und schwer. Abbildung 5-6 zeigt beispielsweise links einen Intel Pentium 4 Standard-CPU-Kühler und rechts einen Thermalright XP-120 Aftermarket-CPU-Kühler, mit zwei AA-Batterien als Größenvergleich.

Abbildung 5-6: Intel Standard-CPU-Kühler (links) und Thermalright XP-120 CPU-Kühler, mit AA-Batterien als Größenvergleich

CPU-Kühler-Rohrleitungen

Die Dinge, die auf dem Thermalright XP-120 Kühler wie Rohre aussehen, sind Rohre. Wärmerohre, um genau zu sein. Einige High-End-CPU-Kühler, einschließlich dieses Modells, verwenden Wärmerohre, um die Kühlleistung zu erhöhen. Wärmerohre funktionieren ähnlich wie dein Kühlschrank. Die vom Prozessor erzeugte Wärme verdampft eine Flüssigkeit. Das entstehende Gas steigt durch Konvektion im Wärmerohr nach oben zum Radiatorabschnitt an der Oberseite des Kühlers, wo es kondensiert und seine Wärme an den Radiator abgibt.

Im Gegensatz zu Standardkühlern enthalten einige Aftermarket-Kühler, einschließlich dieses Thermalright-Modells, keinen mitgelieferten Lüfter. Das liegt daran, dass solche Kühler meist von PC-Enthusiasten verwendet werden, die Wert auf Leistung und einen leisen Betrieb legen und einen Lüfter mit spezifischen Luftstrom- und Geräuscheigenschaften bevorzugen. Dieser Thermalright-Kühler kann einen großen 120-mm-Lüfter verwenden, der aufgrund seiner Größe relativ langsam (und damit leise) laufen kann, während er dennoch ausreichend Luftvolumen für eine effektive Kühlung des Prozessors liefert. Aufgrund ihrer großen Oberfläche und hohen Effizienz können einige Hochleistungs-Aftermarket-Kühler, darunter der XP-120, sogar fast alle, bis auf die schnellsten und heißesten Prozessoren, ohne CPU-Lüfter kühlen. Der Luftstrom eines Gehäuselüfters reicht dann aus, um die Abwärme vom Kühler zu entfernen.

NUR WEIL ES PASST

Gehe nicht davon aus, dass ein Kühlkörper nur deshalb ausreicht, um einen Prozessor zu kühlen, weil er mechanisch auf den Anschluss passt. Schnellere Prozessoren sind physisch identisch mit langsameren Modellen, erzeugen aber mehr Wärme. Kühlkörper werden für bestimmte Prozessorgeschwindigkeiten spezifiziert. Ein für einen 2,4-GHz-Pentium 4 ausgelegter Kühlkörper kann beispielsweise physisch auf einem 3,8-GHz-Pentium 4 installiert werden, ist aber völlig unzureichend, um diesen zu kühlen. Du kannst auch nicht allein nach der Prozessorgeschwindigkeit gehen. Intel hat beispielsweise 2,8-GHz-Pentium 4 Prozessoren mit dem früheren, kühler laufenden Northwood-Kern und dem späteren, heißer laufenden Prescott-Kern hergestellt. Ein Kühlkörper, der für einen 2,8-GHz-Pentium 4 mit Northwood-Kern ausgelegt ist, reicht nicht für einen 2,8-GHz-Pentium 4 mit Prescott-Kern aus. Stelle sicher, dass die von dir gewählte Kühlkörper/Lüfter-Einheit für den spezifischen Prozessor zugelassen ist, den du verwendest.

Kühlkörper werden je nach Preis und Verwendungszweck aus unterschiedlichen Materialien gefertigt. Ein kostengünstiger Kühlkörper oder einer, der für langsamere Prozessoren gedacht ist, besteht wahrscheinlich komplett aus Aluminium. Aluminium ist günstig und überträgt Wärme relativ effizient. Kupfer ist deutlich teurer als Aluminium, leitet Wärme aber wesentlich effizienter. Entsprechend kann ein teurerer Kühlkörper oder einer, der für schnellere Prozessoren gedacht ist, hauptsächlich aus Aluminium bestehen, aber Kupferoberflächen dort besitzen, wo der Prozessor den Kühlkörper berührt. Die teuersten Kühlkörper und jene für die schnellsten Prozessoren sind aus reinem Kupfer gefertigt.

Kühlkörper/Lüfter-Einheiten unterscheiden sich auch in Art und Größe des verwendeten Lüfters sowie in dessen Drehzahl. Die Lüftergeschwindigkeit ist ein Thema, denn bei ansonsten gleichen Bedingungen erzeugt ein schneller drehender Lüfter mehr Lärm. Bei gleichem Luftstrom erzeugt ein größerer, langsamerer Lüfter weniger Lärm als ein kleinerer, schnellerer Lüfter. Die Lüftergrößen sind mit steigenden Prozessorgeschwindigkeiten gewachsen, um das hohe Luftvolumen bereitzustellen, das für die Kühlung des Kühlkörpers nötig ist, während die Lüftergeschwindigkeit (und damit das Geräusch) auf einem vernünftigen Niveau bleibt. Beispielsweise verwendeten Kühlkörper für Pentium II-Prozessoren 30-mm-Lüfter. Kühlkörper für frühe Pentium 4- und Athlon 64-Prozessoren nutzten typischerweise 60-mm- oder 70-mm-Lüfter. Manche „Performance“-Kühler von Drittanbietern, die sich an Übertakter richten, verwenden 80-mm-, 92-mm- oder 120-mm-Lüfter. Einige nutzen sogar mehrere Lüfter.

Im Allgemeinen empfehlen wir, die CPU-Kühler zu verwenden, die mit den im Einzelhandel gekauften Prozessoren mitgeliefert werden. Die Standardkühler liegen leistungsmäßig und bei der Geräuschentwicklung meist im Mittelfeld – weder so effizient oder leise wie gute Aftermarket-Kühler, aber kostengünstiger.

Wenn dir die Lautstärke deines PCs jedoch wichtig ist, ist ein CPU-Kühler eines Drittanbieters die richtige Wahl. Du kannst etwa 15 € bis über 100 € für einen leisen CPU-Kühler ausgeben, je nachdem, welchen Prozessor du verwendest und wie leise und effizient der Kühler sein muss. Arctic Cooling (http://www.arctic-cooling.com) stellt mehrere Modelle im Bereich von 15 € bis 30 € her, die recht leise und effizient sind. Wenn du bereit bist, etwas mehr auszugeben, schau dir die Kühler der 7000er- und 7700er-Serie von Zalman (http://www.zalmanusa.com) an, die im Bereich von 30 € bis 45 € liegen und extrem leise sind – so effizient, dass manche Modelle bei einigen Prozessoren sogar lüfterlos (und damit völlig lautlos) betrieben werden können. Wenn nur das Beste gut genug ist und du bereit bist, 60 € oder mehr für einen CPU-Kühler auszugeben, wähle ein Modell von Thermalright (http://www.thermalright.com) und füge einen der von Thermalright empfohlenen Lüfter hinzu.

Wärmeleitpaste ist entscheidend

Der beste Kühlkörper mit Lüfter kann einen Prozessor nur dann richtig kühlen, wenn Wärmeleitpaste an der Schnittstelle zwischen Prozessor und Kühlkörper verwendet wird. Sowohl der Prozessor als auch die Unterseite des Kühlkörpers sind zwar flach und poliert, aber selbst wenn sie fest aufeinandergepresst werden, trennt sie eine dünne Luftschicht. Luft isoliert gut – das Letzte, was du willst –, daher wird Wärmeleitpaste verwendet, um die Luft zu verdrängen.

Wenn du einen Kühlkörper installierst und jedes Mal, wenn du ihn entfernst und wieder einbaust, solltest du frische Wärmeleitpaste auftragen, um eine ordnungsgemäße Wärmeübertragung sicherzustellen. Wärmeleitpaste ist als viskose „Wärmeleitpaste“ und als Phasenwechsel-Wärmeleitpads erhältlich, die beim Erwärmen des Prozessors schmelzen und beim Abkühlen fest werden. Stelle sicher, dass die verwendete Wärmeleitpaste vom Prozessorhersteller zugelassen ist. AMD spezifiziert beispielsweise bestimmte Phasenwechsel-Wärmeleitpads für einige seiner Prozessoren und warnt davor, dass die Verwendung jeder anderen Wärmeleitpaste die Garantie erlöschen lässt.

VERWENDE WAS MITGELIEFERT WURDE

Wir verwenden im Allgemeinen die Wärmeleitpaste oder das Phasenwechsel-Medium, das mit dem Kühler geliefert wurde. (Insbesondere AMD macht sehr genaue Angaben dazu, welche Wärmeleitmedien für seine Prozessoren zulässig sind.) Wenn wir einen Kühler wieder einbauen, verwenden wir meist Antec Silver Thermal Compound (http://www.antec.com), die preiswert ist und so gut wie oder besser als alles andere, das wir verwendet haben.

Der falsche CPU-Kühler kann dein Motherboard zerstören

Die Auswahl des besten Aftermarket-Kühlers ist nicht trivial. Zu prüfen, ob der Kühler für deinen Prozessor zugelassen ist, ist nur der erste Schritt. Spezialkühler – also solche, die eine hohe Kühlleistung oder niedrige Geräuschpegel oder beides bieten – sind typischerweise groß und schwer (und teuer).

Die Größe ist wichtig, da der Platz um den Prozessorsockel oft mit Kondensatoren und anderen Komponenten überladen ist, die verhindern könnten, dass ein großer Kühler richtig sitzt. Mehr als ein Systembauer musste zu seinem Entsetzen feststellen, dass ein Kühler, der zu passen scheint, beim Festklemmen nahegelegene Komponenten verbiegen, beschädigen oder kurzschließen kann. Wir haben nie verstanden, warum die meisten Hersteller von CPU-Kühlern von Drittanbietern keine Kompatibilitätslisten für Motherboards bereitstellen (Zalman ist hier eine Ausnahme). In Ermangelung solcher Listen ist der beste Weg, eine Beschädigung deines Motherboards zu vermeiden, visuell zu prüfen, dass alle Komponenten Platz zum Kühler lassen, bevor du ihn festklemmst. Wenn er nicht gut passt, ist das ein weiteres gutes Argument dafür, bei Händlern mit guten Rückgabebedingungen zu kaufen.

Das Gewicht ist wichtig, da Intel und AMD maximale Kühlkörpergewichte angeben, für die die Halteklammern ihrer verschiedenen Prozessoren ausgelegt sind. Viele Spezial-CPU-Kühler überschreiten das maximal zulässige Gewicht – manchmal erheblich –, was die unschöne Möglichkeit birgt, dass sich der Kühler aus seiner Halterung löst und lose im Gehäuse herumschlägt. Dies ist ein Problem bei jedem Tower-System oder anderem PC, der das Motherboard vertikal montiert, und ist eine besondere Gefahr bei tragbaren Systemen, wie LAN-Party-PCs. AMD Socket A-Systeme sind besonders anfällig für dieses Problem, da der Kühler direkt am Prozessorsockel befestigt wird und nicht an einer Halteklammer, die am Motherboard gesichert ist.

Die beste Lösung, falls du einen so schweren Kühler verwenden musst, ist die Wahl eines Modells, das mit einer eigenen Halteklammer geliefert wird, anstatt sich auf die Standard-Motherboard-Halterung zu verlassen. Es ist auch eine gute Idee, solche Systeme in einer horizontalen Ausrichtung des Motherboards zu transportieren, um das Risiko eines Bruchs während des Transports zu verringern.

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