Forum: Mechanik, Gehäuse, Werkzeug Gehäuse Kühlung


von Acs Christoph (Gast)


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Hallo Die Herren,

Ich benötige eure hilfe bei einen kühlungs thema,
Wir wollen ein geschlossenes gehäuse bauen wo ein motherboard mit poe 
switch verbaut ist und die cpu kühlfläche direkt mit den gehäuse (o. 
kuühlplatte) verbunden ist.

Wir sind derzeit im gehäuse desgin und ich habe den auftrag zu berechnen 
wie wir die wärme aus den gehäuse hinaus bekommen. Der plan ist alu 
platen oder gar das gehäuse aus alu zu fertigen.

Ich bin in diesen Thema überhaupt nicht fit und würde unterstüzung 
brauchen, wie groß die alu fläche sein muss das die kühlung 
funktioniert.

Ich habe folgende daten:
   Motherboard: 75W
   CPU max temp: 105°
   Umgebungstemperatur: 30-50°

Reichen diese daten überhaupt aus oder benötigt man noch andere daten, 
was habt ihr für erfahrungs werte ab welcher aussentemperatur man aktiv 
kühlen muss.

Wäre echt super wenn ich mich da ein bischen unterstüzen könntet =)

Danke

LG Christoph (Grüße aus Wien)

: Verschoben durch Moderator
von Thorsten O. (Firma: mechapro GmbH) (ostermann) Benutzerseite


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Hallo Christoph,

man benötigt zumindest noch die Wärme-Übergangswiderstände. Dann kann 
man das relativ einfach berechnen.

http://www.fischerelektronik.de/service/kuehlkoerper-berechnen/
http://www.alutronic.de/service/technische-grundlagen

Mit freundlichen Grüßen
Thorsten Ostermann

von georg (Gast)


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Acs Christoph schrieb:
> Ich habe folgende daten:
>    Motherboard: 75W

Das wird mit einem einfachen Alublech nicht klappen, dazu braucht man 
Aluprofile mit Kühlrippen ausreichender Grösse. Ausserdem muss die 
Verbindung von der CPU zum Kühlkörper sehr gut wärmeleitend sein, z.B. 
Heat Pipe.

Das sollte man unbedingt mit einer Wärmequelle wie z.B. einer 75 
W-Glühbirne austesten, bevor man in die Serie geht.

Georg

von U. M. (oeletronika)


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Hallo,
ich habe bezüglich Wärmemanagment einige Erfahrungen.
> Acs Christoph schrieb:
> wie groß die alu fläche sein muss das die kühlung
> funktioniert.
> Ich habe folgende daten:
>    Motherboard: 75W
Was ist mit der Verlusteistung des NT und weiterer Komponenten?
>    CPU max temp: 105°
>    Umgebungstemperatur: 30-50°
Man muß also ca. 75W bei max. 50°C Umgebungstemp. abführen.
Wenn man annimmt, das der Wärmegradient zwischen CPU und Kühlblech max. 
25K beträgt (mußt du überprüfen) und man noch 10K reserve einplant, dann 
bleibt für die Konvektion an der Gehäuseaußenfläche ein max. Differenz 
von 20K.

Der Wärmeübergang an glatten Flächen von Festkörper zu Luft kann mit der 
Formel bzw. abgeschätzt werden:
-> Pv = (5,6 + 4v)W/(m² x K) mit v in m/s für die Strömungsgeschw.

Worst Case nehmen wir v annähernd 0m/s an. Bei günstiger Anordnung von 
Kühlrippen, senkrecht stellt sich aber bei Erwärmung der Fläche etwas 
Konvektion ein (Kamineffekt).

Dann haben wir also ca. 120W/m² bei 20K Temp.-Gradient.
Für die 75W braucht man also eine effektive Kühlfläche außen am Gehäuse 
von  ca. 0,6m². Mit einer grippten Konstruktion kann man das auf einer 
deutlich kleineren Projektionsfläche unterbringen.
Zu beachten ist aber, dass die Kühlrippen nicht zu eng gemacht werden.
Mind. 5...6mm sind notwendig, weil bei engeren Rippen die Konvektion 
wegen erhöhtem Strömungswiderstand keine Not hat, durch die engen Spalte 
zu
fließen. Die Materialdicke muß natürlich auch so groß sein, dass vom 
Einleitungspunkt bis in die enfernten Ecken und Spitzen kein zu großer 
Gradient entsteht.

> Reichen diese daten überhaupt aus oder benötigt man noch andere daten,
> was habt ihr für erfahrungs werte ab welcher aussentemperatur man aktiv
> kühlen muss.
Man kann eigentlich immer passiv kühlen. Ist nur eine Frage der 
Auslegung.
Um die Wärme von der CPU mit geringem Temp.-Gradienten auf die 
Gehäusewandung zu bekommen, würden sich HeatPipes sicherlich gut machen.
Eine Übertragung mit Flüssigkeit ist auch sehr leistungsfähig, aber 
natürlich technisch aufwendiger und fehleranfälliger (Pumpe, Schläuche).

Alternativ kann man auch innen mit einem konvetionellen (hochwerigen) 
CPU-Kühlkörper die Wärme an den Inneraum abgeben. Wenn man dann mit 
Lüftern die Wärme im Gehäuse gut verteilt, hat den Vorteil, das die 
gesamte Gehäuseoberfläche als Kühlfläche wirkt. Mit der forcierten 
Strömung im Inneren ist auch der innere Wärmeübergang etwas besser.
Da man aber dann 2 Wärmeübergänge hat (innen und außen), teilt sich die 
Temp.-diff von max. 20°C auf beide Wärmeübergänge auf.
Da aber die Gehäuseoberfläche ca. 4...5 mal größer ist, als eine Fläche 
mit Kühlkörper, kann das Konzept evtl. sogar einfacher und billiger 
sein.

In dem Fall ist es dann auch ziemlich egal, aus welchem Mat. das Gehäuse 
besteht. Selbst bei einem Kunststoffgehäuse ist der Wärmedurchgang durch 
die Wandung viel besser als die Wärmeübergänge Festkörper-Luft.

Ob die Idee eines Alu-Gehäuses wirklich gut ist, müßt ihr selber wissen.
Zumindest wird das nicht die billigste Lösung sein.
Für die Lösung mit Kühlkörper reicht es ja wenn die thermische Kopplung 
an der Seite direkt auf den Kühlkörper erfolgt. Dazu reicht ein 
kleinerer Ausschnitt im Gehäuse.

Gruß Öletronika

: Bearbeitet durch User
von U. M. (oeletronika)


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Hallo,
> georg schrieb:
> Das sollte man unbedingt mit einer Wärmequelle wie z.B. einer 75
> W-Glühbirne austesten, bevor man in die Serie geht.
bleibt bloß die interessante Frage, wie man die Wärme von einer 
Glühlampe auf eine typische CPU-Kühlfläche bekommt.
Gruß Öletronika

: Bearbeitet durch User
von Acs C. (acs)


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Servus

Top leute, habt mir wirklich geholfen.
Jetzt weiß ich auf was ich achten muss.

Finde es super wenn ein forum so aktiv ist =)

DANKE

lg

von Most Sauger (Gast)


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Vereinfacht. 75W kriegt man ohne erzwungene Belueftung nach aussen nicht 
weg. Das bedeutet Verstaubungsgefahr. Falls das ein Thema waere, sollte 
man sich die Stromsparmodi anschauen, resp das Geraet leistungsmaessig 
schlanker designen.

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