09.06.2004   Das Topmodell der neuen PowerMacs kommt mit einer Flüssigkeits-Kühlung. Es ist unseres Wissens der erste Desktop-Computer, der so ein modernes Feature serienmäßig mitbringt. (Selbstbau- und Umbaukits ausgenommen.) Die kleineren Modelle haben weiterhin eine Luftkühlung.



Auf dem Bild oben sieht man ein Schema der Flüssigkeitskühlung, die im Topmodell eingebaut ist. So funktioniert es: Rechts sieht man die beiden Prozessoren. Eine spezielle Flüssigkeit läuft über deren Oberfläche und kann auf diese Weise sehr viel mehr Wärme aufnehmen, als es mit Luft möglich wäre. Die Flüssigkeit erhitzt sich also und wird dann weiter geleitet zum Kühlkörper. Im Kühlkörper fliesst die Flüssigkeit in feine Kapillare (sozusagen feine Ritzen) und gerät damit großflächig in Kontakt zum Metall. Das Metall kann die Hitze sehr gut aufnehmen. Dort wird die Hitze dann vom Ventilator nach draußen gefächelt. Auf dem Bild fliesst die Flüssigkeit entgegen dem Uhrzeigersinn.

Warum ist diese Kühlung besser als eine Luftkühlung?

Weil ein Luftstrom immer nur wenig Abwärme aufnehmen kann, sofern viel Hitze auf kleiner Fläche entsteht, muss man sehr viel Luft über die Wärmequelle blasen. Deswegen ist diese Art der Kühlung so laut. Ein kleiner Luftstrom nimmt einfach nicht genügend Wärme auf. Populär ausgedrückt schiesst man also einfach mit Kanonen auf Spatzen.

Bei einer Flüssigkeits-Kühlung kann ein kleiner Flüssigkeits-Strom sehr viel Wärme ableiten, weil das Fluid einen besseren Kontakt zur Oberfläche des Chips herstellt; außerdem kann man Fluids verwenden, die eine besonders gute Wärmeleitung ermöglichen. Die Technik ist also sehr effizient. Wenig Flüssigkeit kann viel erreichen -- also ganz anders als beim Luftstrom.

Die Flüssigkeit kann wegen dieser Wärmeleitungs- Eigenschaften auch gut gekühlt werden, vorausgesetzt, man verteilt sie über eine große Oberfläche. Ist das der Fall, reicht ein feiner Windhauch, um die Wärme abzutransportieren, weil pro Quadratzentimeter wenig Wärme abzuführen ist. Deswegen wird das Fluid im Kühlkörper auf eine große Fläche verteilt.

Für den PowerMac reicht also bereits ein geringer Luftstrom. Apple hat zudem ein Patent auf eine Technologie, um einen herkömmlichen Ventilator ganz langsam drehen zu lassen und die Drehzahl fein zu justieren. Gleichzeitig wird auch die Umlaufgeschwindigkeit des Fluids abhängig von der Temperatur geregelt. Zusammen mit dem neuen Verfahren ergibt sich also ein sehr leises Gerät. Lediglich die Kühlung von Netzteil, Karten und Laufwerken wird auf herkömmliche Weise geregelt.

Wo ist der Unterschied zu anderen Kühlkonzepten mit Flüssigkeit?

Es gibt im Prinzip zwei unterschiedliche Methoden. Bei der ersten Methode wird die Flüssigkeit als Transportmittel eingesetzt. Sie transportiert die Wärme zu einem Kühlkörper. Dort wird sie per Luftstrom aus dem Gehäuse geblasen. Bei der zweiten Variante führt die Erwärmung des Fluids dazu, dass es verdampft. Der Dampf schlägt sich dann an einem Kühlkörper nieder. Weil der Kühlkörper kalt ist, wird aus dem Dampf wieder eine Flüssigkeit. Der Kühlkörper nimmt dabei die Hitze des Dampfes auf und leitet ihn ab. Die Flüssigkeit fliesst wieder zurück zum Prozessor, wird dort erneut erhitzt und verdampft wieder. Dadurch entsteht ein Kühlkreislauf, der durch die Hitze und den Wechsel des Aggregatzustandes (aus Fluid wird Dampf und umgekehrt) angetrieben wird. Durch die Kondensation der Flüssigkeit wird sehr viel Energie absorbiert; jeder weiß aus Erfahrung, dass verdampfende Flüssigkeit sehr stark kühlt.

Bei der Zeichnung und der Beschreibung von Apple sieht es für uns so aus, als hätte Apple das erste Prinzip verwirklicht, bei dem die Wärme durch das Fluid lediglich transportiert wird. Die Kühlung selbst erfolgt dann durch den Kühlkörper, so wie bisher. Einige unserer Leser sind eher der Meinung, dass das zweite Modell zutrifft, bei dem die Flüssigkeit verdampft und sich im Kühlkörper niederschlägt. Die Kühlung erfolgte also direkt durch die Flüssigkeit. Apple schreibt dazu folgendes: "This system provides a continuous flow of thermally conductive fluid that transfers heat from the processors as they work harder.The heated fluid then flows through a radiant grille, where air passing over cooling fins returns the fluid to its original temperature."