Gigabyte: Flüssig gekühlter Server ohne Pumpeneinsatz
PC-Wasserkühlungen benötigen eine Pumpe zur Umwälzung der Kühlflüssigkeit: Nur so kann die Wärme schnell genug von heißen Chips abgeführt werden. Gigabyte zeigte auf der CES 2017 aber den Prototypen eines flüssig gekühlten Servers, dessen Kühlung durch Phasenübergang der Kühlflüssigkeit pumpenlos funktioniert.
Die Pumpe ist das Herzstück einer Wasserkühlung
In herkömmlichen Wasserkühlungen werden Pumpen eingesetzt, um Wasser zu den Kühlern zu befördern. Dort nimmt es Wärme auf und wird zu Radiatoren transportiert, in welchen diese Energie an die Raumluft abgegeben wird. Ohne Umwälzung durch eine Pumpe würde sich das Wasser lokal an den Kühlkörpern stark erhitzen, aber die Wärme nicht schnell genug weiterleiten, um eine effektive Kühlung der Bauteile gewährleisten zu können.
Phasenübergang sorgt für Bewegung
In einem auf der CES 2017 ausgestellten Server-Prototypen von Gigabyte wird die Umwälzung von Flüssigkeit aber ohne Pumpe bewerkstelligt. Der Trick dahinter ist ein Phasenübergang: Es wird eine auf Kohlenwasserstoffen basierende Flüssigkeit eingesetzt, deren Siedepunkt bei geringen 45°C liegt. Auf den Prozessoren werden zur Oberflächenvergrößerung Kupferplatten angebracht. An diesen fängt die Flüssigkeit an zu kochen. Sie geht in die gasförmige Phase über, steigt in Form von Gasblasen nach oben und wird an den Kühlkörpern durch neue Flüssigkeit von unten ersetzt. Dadurch wird ein Kreislauf ohne Pumpe erschaffen: Flüssigkeit verdampft, kondensiert an anderer Stelle und fließt am Ende wieder zurück.
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Kühlungs-Prototyp: Flüssig gekühlter Server von Gigabyte
Das gleiche Prinzip wird auch in Heatpipes von Luftkühlern genutzt. In diesen geschlossenen Kupferrohren befindet sich ein Flüssigkeits-Gas-Gemisch, welches bei lokaler Erhitzung verdampft, um in anderen Bereichen des Wärmerohrs wieder zu kondensieren – so wird für eine gleichmäßige Wärmeverteilung gesorgt, weshalb faktisch an jeder Stelle einer Heatpipe dieselbe Temperatur herrscht.
Nur im professionellen Einsatz denkbar
Das Kühlsystem von Gigabyte ist nur für spezialisierte Anwendungen geeignet. Auch wenn es mangels Pumpe ein Bauteil weniger gibt, das versagen kann, ist die Wartung problematisch: Der Server ist in einem Tank versenkt und die Hardware befindet sich in einem Bad aus nicht elektrisch leitfähigen halogenierten Kohlenwasserstoffen. Jeder Hardwarewechsel ist so im Vergleich zu herkömmlichen Kühlsystemen deutlich aufwendiger. Damit die Homöostase des Kühlsystems erhalten werden kann, ist zudem ein externer Radiator notwendig, über den die Flüssigkeit abgekühlt wird: Jenseits von 45°C würde das gesamte Kühlmittel verdampfen. Das Medium muss also permanent ausreichend abgekühlt werden.
Ein Blick auf die Temperaturüberwachung des Servers zeigt, dass die Kühlung effektiv arbeitet: Mehrere GTX 980 Ti werden bei einem Energieverbrauch von mehr als 250 Watt auf unter 70°C gehalten.
Machbarkeitsstudien für Privatanwender gibt es seit Jahren
Auf der Computex 2016 wurde von Raijintek eine auf dem gleichen Prinzip basierende AiO-Kühlung gezeigt – allerdings in Form eines geschlossenen Kreislaufs mit CPU-Kühler, Schläuchen und Radiator. Das gleiche System ist ebenso bereits vor mehreren Jahren von Silverstone präsentiert worden. Beide Prototypen haben aber offensichtlich keine Marktreife erreicht: Sie sind (noch) nicht im Handel erhältlich.