Luft- & Wasserkühlung: Übersicht und Kaufberatung für jedermann 3/4

Thomas Böhm 121 Kommentare

Anschlüsse, Schläuche und Hardtubes

Abgesehen von manchen Pumpen, die erst noch mit passenden Deckeln oder Adaptern ausgestattet werden müssen, besitzen alle gängigen Bauteile von Wasserkühlungen standardisierte G1/4"-Anschlussgewinde. Da es sich um einen Kreislauf handelt, besitzt jedes Bauteil zwei Anschlussgewinde – sofern weitere vorhanden sind, befinden sich für alle überzähligen Anschlussgewinde Verschlussschrauben im Lieferumfang. Ergo werden für jeden Kühler, jeden Radiator, die Pumpe und (sofern separat verbaut) den Ausgleichsbehälter je zwei Anschlüsse benötigt.

Transparenter 11/8-PVC-Schlauch mit (gewinkelten) Anschraubtüllen und blaue Kühlflüssigkeit
Transparenter 11/8-PVC-Schlauch mit (gewinkelten) Anschraubtüllen und blaue Kühlflüssigkeit

Als Schlauchanschlüsse sind sogenannte Anschraubtüllen empfehlenswert, welche den Schlauch mit einer Überwurfmutter sicher vor dem Abrutschen von der Tülle schützen. Diese Anschlüsse werden für gängige Schlauchformate wie „11/8“, „13/10“ oder „16/10“ verkauft. Die Zahlen geben den Außen- und Innendurchmesser der Schläuche in Millimetern an. Ein 11/8-Schlauch hat daher einen Außendurchmesser von 1,1 cm und einen Innendurchmesser von 0,8 cm; die Wandstärke beträgt ergo 1,5 mm. Beim Schlauch hat der Käufer die freie Wahl – auch wenn ein größerer Innendurchmesser für einen geringeren Strömungswiderstand sorgt, ist dieser Einfluss in der Praxis vernachlässigbar. Noch dickere Schäuche als 16/10 können bei manchen Kühlern für Kompatibilitätsprobleme sorgen, wenn sich die Anschlussgewinde nicht weit genug voneinander entfernt befinden.

Unabhängig von der Schlauchgröße gilt im Bereich Wasserkühlung, dass Anschlüsse nie mit Werkzeug befestigt werden sollten. Es wird über O-Ringe am Gewinde abgedichtet, nicht mit roher Gewalt: Gewinde können beschädigt werden und vor allem Bauteile aus Acrylglas sind empfindlich – zu stark festgezogene Anschlüsse sorgen für Risse im Material und ziehen die Gewinde förmlich heraus.

13/10-Anschraubtüllen: gerade, 45° und 90° gewinkelt
13/10-Anschraubtüllen: gerade, 45° und 90° gewinkelt

13/10-Schlauch besitzt von den drei genannten Größen das ungünstigste Verhältnis aus Durchmesser und Wandstärke, weshalb er am schnellsten zum Knicken neigt, was den Durchfluss einbrechen lassen würde. Es muss außerdem berücksichtigt werden, dass die Schläuche mit zunehmender Temperatur weicher werden und daher schneller Knicken. Enge Biegungen, die bei Raumtemperatur noch halten, können im Lastbetrieb bei erwärmtem Wasser kritisch werden. Diesem Problem kann jedoch durch den Einsatz von Winkeladaptern oder Winkelanschlüssen (45°, 90°) simpel vorgebeugt werden. Um das Verschlauchen einfach zu gestalten, empfiehlt es sich daher, bereits im Voraus einen Plan zu erstellen und die entsprechenden Winkelanschlüsse zu bestellen. Da Planung und Realität nicht immer harmonieren, sollten zur Sicherheit von jeder Sorte zwei bis drei Anschraubtüllen zu viel bestellt werden: Es ist ärgerlich, wegen einer solchen fehlenden Kleinigkeit noch einmal eine Bestellung aufzugeben und mehrere Tage warten zu müssen.

Schläuche sind für Anfänger am besten geeignet

Hardtubes, also starre Rohre, werden von vielen optisch als ansprechender als Schlauchverbindungen empfunden. Die Rohre können aus verschiedensten Materialien bestehen: Von transparentem Plastik über Glas bis hin zu Kupferrohren gibt es etliche Auswahlmöglichkeiten – sogar beleuchtete Rohre sind möglich. Die Handhabung ist aber deutlich schwieriger als bei Schläuchen: Acrylglas und PETG können durch moderate Hitze verformt werden, so dass die Rohre mit eingeführtem Silikonschlauch zur Fixierung des Rohrdurchmessers mitels einer Heißluftpistole gebogen werden können. Glas hingegen kann nur geschnitten werden – alle Biegungen müssen mit Winkeladaptern gelöst werden.

Herkömmliches Hardtube-Fitting: Dichtungsringe liegen außen am Rohr an
Herkömmliches Hardtube-Fitting: Dichtungsringe liegen außen am Rohr an
Das Biegen von Hardtubes setzt Werkzeug voraus
Das Biegen von Hardtubes setzt Werkzeug voraus

Aufgrund des aufwendigeren Umgangs mit Hardtubes sind Schläuche für Anfänger am besten geeignet: sie müssen nur in richtiger Länge zugeschnitten werden. Die meisten Schläuche bestehen aus PVC, einem Kunststoff, der durch Weichmacher flexibel wird. Diese Schläuche können bei längerem Einsatz trübe werden oder verfärben, und Weichmacher können ausgewaschen werden. Das Problem kann durch Norprene- oder EPDM-Schläuche umgangen werden. Dafür sind diese Schläuche schwarz und undurchsichtig – PVC-Schläuche gibt es transparent sowie in verschiedenen Farben.

Transparenter 13/10 PVC-Schlauch: Neu (unten) und nach längerem Einsatz (oben)
Transparenter 13/10 PVC-Schlauch: Neu (unten) und nach längerem Einsatz (oben)

Bei der Verschlauchung sollte auch an einen Ablass für die Flüssigkeit gedacht werden. Das Befüllen kann über den Ausgleichsbehälter erfolgen – doch wer beim Entleeren des Kühlkreises keine Überschwemmung auf der PC-Hardware möchte, sollte an einem möglichst tiefen Punkt der Kühlung einen Kugelhahn zum einfachen Entleeren der Wasserkühlung anbringen.

Flüssigkeit, Befüllen und Wartung

Als Kühlmedium für eine Wasserkühlung dient destilliertes Wasser mit Zusätzen, die Korrosion unterbinden. Leitungswasser ist für den Betrieb in einer Wasserkühlung ungeeignet. Auch wenn im Kreislauf ausschließlich Kupfer als Metall Kontakt zum Kühlmedium hat, sollte zur Sicherheit ein Korrosionsschutz beigemengt sein. Die kostengünstigste Variante für Kühlflüssigkeit ist ein Kanister destilliertes Wasser mit einem Frostschutz-Konzentrat für Autokühler aus dem Baumarkt. Alternativ gibt es entsprechende Gemische oder Konzentrate auch von Firmen aus dem Wasserkühlungsbereich, mit entsprechendem Aufpreis zum Baumarkt-Gemisch.

Auswahl an Kühlflüssigkeiten und Zusätzen
Auswahl an Kühlflüssigkeiten und Zusätzen

Farbige Flüssigkeit oder Schläuche

Farbige Flüssigkeiten und insbesondere UV-aktive Flüssigkeiten sind ein heikles Thema: Farben haben die Tendenz, sich in der Kühlung abzulagern. Im schlimmsten Fall können so die feinen Strukturen in Kühlern verstopft werden – doch auch wenn das ausbleibt, muss zumindest mit Verfärbungen der Schläuche gerechnet werden. Dieses Problem kann mit farbigen und/oder UV-aktiven Schläuchen anstelle farbiger Flüssigkeiten umgangen werden. Trotzdem sollte die Kühlung hin und wieder gewartet werden: Alle ein bis zwei Jahre sollte die Flüssigkeit ausgetauscht und eventuell auch an eine Reinigung der Komponenten gedacht werden. Ein Durchflusssensor kann Hinweise auf Ablagerungen in Kühlern geben, wenn der Durchfluss im Lauf der Zeit abnimmt.

Nach mehreren Betriebsjahren bilden sich Ablagerungen
Nach mehreren Betriebsjahren bilden sich Ablagerungen

Generell sollten Komponenten von Wasserkühlungen, insbesondere Radiatoren, vor dem ersten Einsatz gereinigt werden. Hierzu können sie zunächst mit Seifenwasser durchgespült werden.

Anschließend sollten die Bauteile mehrfach mit Leitungswasser und schließlich vor dem Einbau noch einmal mit destilliertem Wasser gespült werden, um Rückstände von der Produktion zu entfernen. Aggressive Reinigungsmittel, die das Material angreifen, sind dabei mit Vorsicht zu genießen: Sie lösen zwar Verunreinigungen, zersetzen aber auch das Metall der Kühler. Die Arbeit mit diesen Chemikalien ist für eine Erstreinigung neuer Komponenten nicht notwendig.

Nach mehreren Betriebsjahren oder bei merklichen Durchflussabnahmen können Kühlkörper auch geöffnet und gereinigt werden. Beim anschließenden Zusammenbau muss darauf geachtet werden, dass der Dichtungsgummi eines Kühlblocks in seiner Vertiefung zum Liegen kommt. Bei CPU-Kühlern ist dies in der Regel kein Problem, VRM-Kühler oder Grafikkartenkühler erfordern aber Geduld und Fingerspitzengefühl.

Vor dem ersten Start

Nachdem alle Bauteile im Gehäuse und die Schlauchverbindungen hergestellt worden sind, kann die Wasserkühlung befüllt und der PC anschließend gestartet werden. Als Hilfsmittel wird hierfür mindestens ein Überbrückungsstecker für das Netzteil vorausgesetzt - denn so lange nicht gewährleistet ist, dass die Kühlung dicht ist, darf die PC-Hardware unter keinen Umständen mit Strom versorgt werden.

Alle Arbeiten müssen also mit abgesteckten Stromkabeln und vom Strom getrenntem Netzteil durchgeführt werden. Für die Überprüfung auf Dichtheit bietet es sich außerdem an, Küchentücher unter jeden Anschluss zu legen, sodass eventuell austretende Flüssigkeit aufgefangen wird, bevor sie die Hardware durchnässt. Sollte dennoch einmal Wasser auf ein Bauteil tropfen, ist dies immer noch harmlos - solange kein Strom anliegt und das Bauteil vollständig getrocknet wird, bevor es wieder in Betrieb genommen wird.

Befüllen, entlüften und endlich starten

Mit einem Überbrückungsstecker für das Netzteil wird ein angeschlossenes Mainboard simuliert, so dass das Netzteil arbeitet, obwohl keine Hardware angeschlossen ist. Dies wird benötigt, um die Pumpe während des Befüllens mit Strom zu versorgen. Dazu darf ausschließlich die Pumpe am Netzteil angeschlossen werden. Noch einfacher kann man sich das Leben mit einem 12V-Netzteil oder einem entsprechenden Akku machen, um die Pumpe ohne das Netzteil betreiben zu können.

Große Öffnungen helfen beim Befüllen
Große Öffnungen helfen beim Befüllen

Die Pumpe darf erst angeschaltet werden, wenn der davor angebrachte Ausgleichsbehälter befüllt worden ist: Trockenlaufen muss vermieden werden, andernfalls kann die Pumpe beschädigt werden. Mit einem kurzen Start der Pumpe wird das Reservoir leergepumpt, anschließend muss die Pumpe sofort wieder ausgeschaltet werden. Dieses Spiel wird so lange wiederholt, bis der Kreislauf befüllt ist – dann darf die Pumpe im Dauerbetrieb laufen.

Nun sollten alle Anschlüsse auf Dichtheit überprüft und das System entlüftet werden. Nach der ersten Befüllung befinden sich nämlich vor allem in Radiatoren noch Luftblasen, die ins Reservoir und damit aus dem Kreislauf befördert werden wollen. Der Prozess geht besser, je stärker die Pumpe ist, und kann durch das Neigen des Gehäuses in verschiedene Richtungen beschleunigt werden – bevor mit dem Kippen begonnen wird, muss der Ausgleichsbehälter aber geschlossen werden!

Der große Moment

Sobald der Kreislauf für dicht befunden und einigermaßen entlüftet wurde (eine absolute Entlüftung ist vor allem in großen Kreisläufen kaum möglich), kann der PC schließlich mit Strom versorgt und gestartet werden. Sofern die Pumpe bis zu diesem Punkt mit einer separaten Stromquelle versorgt wurde, muss diese natürlich noch umgesteckt werden.

Optimierung ist fast immer möglich

Die bisherigen Abschnitte haben sich auf die Hardware der Wasserkühlung beschränkt. Doch rein mit dem Kauf dieser Komponenten ist noch keine perfekte Kühlung gewährleistet: Nur mit einer sinnvollen Regelung von Pumpe und Lüftern ist die Wasserkühlung leise und bei Bedarf leistungsstark.

Eine gute Steuerung macht das System im Leerlauf leise
Eine gute Steuerung macht das System im Leerlauf leise

Die Regelung der Pumpe ist dabei einfach: Sie muss lediglich nach dem Befüllen und Entlüften des Kühlkreises auf eine Einstellung fixiert werden – fertig. Eine mit Wasser- oder CPU-Temperatur variierende Pumpendrehzahl bringt kaum Vorteile, da die Kühlleistung nur geringfügig durch steigende Durchflusswerte verbessert wird. Die Pumpe kann also getrost angenehm leise gedrosselt arbeiten – selbst mit nur 30 l/h wird die Kühlleistung nicht wesentlich negativ beeinflusst.

Durchfluss und Kreislauf-Reihenfolge

Auch wenn die Verschlauchung nach Belieben erfolgen kann und kein hoher Durchfluss für eine ordentliche Kühlleistung notwendig ist, sollte bei niedrigem Durchfluss ein bestimmtes Schema verfolgt werden. So wie in jedem Kühlkörper das Wasser leicht erwärmt wird, wird es in jedem Radiator wieder abgekühlt. Je niedriger der Durchfluss ist, desto höher fallen diese Differenzen aus. Die übertaktete CPU im ComputerBase-Testsystem sorgt etwa bei 25 l/h bereits für eine Aufwärmung um 4 Kelvin beim Durchfließen des CPU-Kühlkörpers – bei hohen 150 l/h ist es nur noch etwa 1 Kelvin.

Zwischen GPU und VRMs/CPU ist nur ein 120er – die CPU erhält leicht vorgewärmtes Wasser
Zwischen GPU und VRMs/CPU ist nur ein 120er – die CPU erhält leicht vorgewärmtes Wasser

Daher ist es bei niedrigem Durchfluss sinnvoll, abwechselnd nach einem Kühlkörper einen Radiator folgen zu lassen, um die maximalen Temperaturdifferenzen im Kreislauf zu reduzieren – vor allem in Systemen mit mehreren Grafikkarten und Prozessoren mit hoher Abwärme. Diese Methode sollte dem parallelen Verschlauchen mehrerer Kühlkörper vorgezogen werden: Das Wasser nimmt immer den Weg des geringsten Widerstands – für den Parallelbetrieb werden also baugleiche Kühlkörper vorausgesetzt. Doch selbst dann kann es durch Ablagerungen in einem der Kühler dazu kommen, dass hauptsächlich nur noch ein Kühlblock durchströmt wird. Im zweiten Kühlkörper kann der Durchfluss nahezu zum Erliegen kommen, so dass die Kühlleistung einbricht.

Lüftersteuerung am besten anhand der Wassertemperatur

Lüfterdrehzahlen sollten variabel ausfallen: Im Leerlauf angenehm leise, unter Last gerade so schnell, um die angestrebte Wassertemperatur halten zu können. Manche Mainboards können für diese Regelung genutzt werden, da sie über einen Temperatursensor-Eingang verfügen – ein Sensor, der die Wassertemperatur ausliest, kann hier angeschlossen und eine passende Lüfterkurve im Bios definiert werden.

Bei einer Wasserkühlung mit externem Radiator sollte nicht vergessen werden, im PC-Gehäuse noch Lüfter einzusetzen: Die Wasserkühlung kühlt nur Bauteile, die mit Kühlblöcken ausgestattet sind – passive Kühler auf dem Mainboard oder auf Erweiterungskarten sollten aber durch einen steten Luftstrom durchs Gehäuse unterstützt werden.

Sensorik und separate Steuerung sind kein Muss, aber hilfreich

Sofern das Mainboard nur die Regelung nach der CPU-Temperatur erlaubt, kann damit gearbeitet werden – oder aber auf eine separate Lüftersteuerung mit eleganterer Lüfterkurve zurückgegriffen werden. Das Aquaero von Aqua Computer stellt in diesem Bereich die Referenz dar: Eine 4-Kanal-Lüftersteuerung mit USB-Anschluss und ausgereifter Software, die diverse zusätzliche Sensoren verwalten kann. So kann ein Aquaero mit bis zu acht Temperatursensoren bestückt werden und einen Durchflusssensor verwalten. Es erlaubt die freie Einstellung von Lüfterkurven sowie On-Screen-Displays zur Überwachung und kann dank Alarmfunktionen zur Notabschaltung des Systems genutzt werden, falls etwa die Pumpe ausfallen sollte.

Der günstigste Einstieg in diese Steuerung stellt das Aquaero 5 LT dar, welches für knapp 60 Euro erhältlich ist. Für 100 Euro gibt es das modernere Aquaero 6 LT, das alle vier Lüfterkanäle mit PWM ansteuern kann – das Aquaero 5 beherrscht dies nur auf einem Kanal, die anderen werden über Spannungsreduzierung gedrosselt, was bei mehreren Lüftern je Kanal einen Kühler voraussetzt. Um das volle Potenzial der Steuerung auszuschöpfen, können Temperatursensoren für G1/4"-Anschlüsse zur Messung der Wassertemperatur sowie ein passender Durchflusssensor angeschlossen werden.

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