experimenteller Dummfug :D

[Binalog]

Vor vielen Jahren hatte ich mal über eine "passive Faßkühlung" nachgedacht.

Anforderungen waren wenige Komponenten sowie ein wartungsfreundliches Gesamtsystem.

Komponenten: 120 l Edelstahlfass mit einem in den Deckel des Fasses eingelassenen Spiralkühler...

D. h. der Primärkühlkreislauf wäre vom Fassinhalt getrennt, man könnte zwei verschiedene Flüssigkeiten verwenden. Das Fass kann in einen anderen Raum. Die Umwälzung des Primärkühlkreislaufes hätte eine kleine DC-Pumpe übernehmen sollen, eine Umwälzung im Fass wäre m. E. überflüssig. Vorteil des Edelstahlfasses ist die gute Wärmeleitfähigkeit der Außenwand und des Deckels.

 

[Damien White]

Vorteil des Edelstahlfasses ist die gute Wärmeleitfähigkeit der Außenwand und des Deckels.

Und dann?

Zum Kühlen benötigt man vor allem eines: Fläche.

Mit Ausnahme einer Kugel ist der Zylinder mit Abstand die schlechteste Form um Fläche pro Volumen zu erhalten.

 

[Qualla]

Und dann?

Zum Kühlen benötigt man vor allem eines: Fläche.

Mit Ausnahme einer Kugel ist der Zylinder mit Abstand die schlechteste Form um Fläche pro Volumen zu erhalten.

Viel Wärmeabgabe brauchst du vermutlich nicht mehr. Ein 120-Liter-Fass mit Wasser kann knapp 140 Wh/K aufnehmen. Wenn du 3 Stunden zockst und der PC entsprechend 400 W verbraucht, dann erhöht sich die Temperatur im Fass um noch nicht mal 10 Kelvin, falls es perfekt isoliert wäre.
Wie lang willst du denn zocken / arbeiten, dass das Fass zu heiß wird?

 

[Damien White]

Viel Wärmeabgabe brauchst du vermutlich nicht mehr. Ein 120-Liter-Fass mit Wasser kann knapp 140 Wh/K aufnehmen. Wenn du 3 Stunden zockst und der PC entsprechend 400 W verbraucht, dann erhöht sich die Temperatur im Fass um noch nicht mal 10 Kelvin, falls es perfekt isoliert wäre.
Wie lang willst du denn zocken / arbeiten, dass das Fass zu heiß wird?

Ich bin mir ziemlich sicher, dass bei den Meisten hier der PC länger läuft als 3h pro Tag, wenn auch nicht mit voller Leistung. Zusätzlich muss das Fass auch wieder abkühlen etc.

Nur weil man einen thermischen Speicher in sein System hängt bedeutet dies nicht, dass dies auf Einmal als vernünftige Kühlung funktioniert. Die angefallene Energie muss ja trotzdem abgeführt werden.

 

[Vykos]

Das is Richtig. So ein Faß hätte natürlich seinen Reiz !
Hier könnte man Style mit einbringen. Zumindest wäre das schöner als ein olles Wasserbecken , wie mein Gedanke war.
Wenn ich jetzt mal von meinem Grundgedanken, und meinem System ausgehe. Also beide Radiatoren ( 2x480ger x45 ) und die einfach "reinhänge" so das sie völlig unter Wasser sind, habe ich wahrscheinlich die größte Kühlfläche. Ohne nun extra noch ne Kupferrolle kaufen zu müssen.

Ich muss gestehen das es mich ar in den Fingern Juckt. Aber ich hab auch etwas bammel davor an meinem System rumzuwerkeln. Jetzt wo es Stabil rennt

 

[Xes]

Wenn mir jemand erklären könnte warum sowas kein Sinn machen würde, dann lass ich mich gerne belehren. Danke.

Naja WLP leitet ab einer gewissen Menge auch eher schlecht (das ist ja nur für sehr kurze Überbrückungen gedacht) und mit reinem Wasser wirst du das nicht machen können denn selbst destilliertes Wasser wird mit der Zeit durch Staub oder Ablösungen der Komponenten leitend.

Nimmst du irgendeine andere Flüssigkeit (es gab diese Experimente schon mit Öl, einfach mal auf Youtube suchen) wird es schnell chemisch schwierig:
Öl kriecht beispielsweise, da wird es schwierig das Ganze dicht zu bekommen, ohne dass igendwo Lecks oder ranzige Stellen entstehen. Dann hast du noch das Problem, dass meist völlig unklar ist, ob und wie die Teile mit dem verwendeten Kühlmittel klar kommen, oder irgendwie chemisch reagieren (sich z.B. anfangen aufzulösen oder das Kühlmittel mit der Zeit ranzig wird). Andere, möglicherweise theoretisch geeignete Mittel sind ggf. sogar giftig oder brennbar und es wäre grob fahrlässig, sie in einem als Laie gebastelten Behältnis unterzubringen.

...und selbst wenn du das alles richtig hinbekommst, kommt noch das Thema Wartung hinzu:
Bei einem konventionellen Gerät lässt sich schnell mal ein defekter RAM-Riegel wechseln. Je nach verwendetem Kühlmittel wäre hier aber jede kleine Aktion mit einer riesen Sauerei verbunden.
Mal kurz irgendwo hin verschieben oder transportieren ist auch kaum möglich weil das Teil ja richtig schwer wird und ggf. überschwappen könnte.

Alles in allem interessant, aber den riesen Aufwand mmn. nicht wert.
Wenn ich die Kohle und vor allem die Zeit so extrem locker sitzen hätte würde ich mich ggf. nocheinmal an das Thema Custom-Wasserkühlung, eventuell sogar mit externem Radiator außen/in einem anderen Raum befassen aber ein "Tauch-PC" wird bei mir vermutlich nie stehen.

 

[Binalog]

Und dann?

Zum Kühlen benötigt man vor allem eines: Fläche.

Mit Ausnahme einer Kugel ist der Zylinder mit Abstand die schlechteste Form um Fläche pro Volumen zu erhalten.

Die Fasskühlung ist natürlich ein Kompromiss. Das thermische Puffervermögen steigt mit dem Inhalt, aber ein größeres Gefäß kostet halt Platz und Geld, deshalb die Fassform. Ich finde meine alten Notizen nicht mehr, aber ganz grob war das System auf 180 Watt Dauerlast ausgelegt. Man kann das Modell sehr kompliziert machen und versuchen alles mit einzubeziehen, aber schon bei wenigen Parametern kommt man nur mit Differenzialgleichungen weiter. Deshalb die folgende Betrachtung nur bezogen auf die Grenztemperatur im Fass sowie der Annahme, dass die Raumtemperatur um das Fass nicht merklich steigt.

Das 120 Liter Fass hat die Maße Durchmesser 493 mm und Höhe 745 mm, das ergibt eine Mantelfläche von ca. 1,15 m2 plus einmal Deckel ca. 0,2 m2...

Über diese Fläche wird folgende Wärme abgegeben...

Quelle: www.schweizer-fn.de/waerme/waermeabstrahlung/waermeabstrahlung.php

Ohne Luftbewegung ergibt das eine Abstrahlung von ca. 9 Watt pro Kelvin Temperaturdifferenz Raum/Kühlflüssigkeit.

Geht man von 20° Raumtemperatur aus und lässt maximal 40° Kühlflüssigkeitstemperatur zu, dann schafft das 120 Liter Fass ca. 180 Watt Kühlleistung, d. h. bei einer Dauerlast von 180 Watt stellt sich die Grenztemperatur von 40° ein. Die thermische Reserve durch die Erwärmung der Kühlflüssigkeit selbst sollte für einige Lastspitzen ausreichen (siehe #43).

Das war damals (vor ca. 20 Jahren) die Idee.

 

[Duke711]

Man kann das Modell sehr kompliziert machen und versuchen alles mit einzubeziehen, aber schon bei wenigen Parametern kommt man nur mit Differenzialgleichungen weiter.

Nö ganz ohne DGL, einfach per Excel:

https://www.physikerboard.de/topic,65060,40,-whirlpool-wasser-temperatur-halten-oder-senken.html

 

[Qualla]

@Binalog Vielen Dank für deine Ausführungen! Irgendwas zwischen 100 und 200 Watt hatte ich an Dauerleistung erwartet. Das zeigt ja sehr eindeutig, dass das System durchaus dafür geeignet wäre, es auch mal 8 Stunden oder mehr am Tag zu betreiben

 

[Vykos]

Nun wäre die Frage ...... Wieviele Stunden dauert es nun bis die 40° Wassertemp erreicht sind ? Sind das die knapp 9 Stunden aus dem Diagramm?
Und das wäre je nun, komplett ohne Lüfter / Kühlung. Sondern nur das Fasss in dem die Radiatoren liegen.
Wie lange dauert es nun, bis das Wasser im Fass wieder auf Raumtemp sinkt?

Abgesehen davon, das man ein Fass mit 40° warmen Wassen im Büro / Wohnzimmer hat. Im Sommer is das Tötlich

 

[Naturtrüb]

...warum wollt ihr eigentlich immer Radiatoren ins Fass legen? Die Wassermenge im Fass kann doch Bestandteil des gesamten Kühlflüssigkeitskreislaufs sein. Einfach ein bisschen Glysantin ins Wasser kippen damit nichts gammelt / korrodiert und gut ist. Angenehmer Nebeneffekt: Es kommt zu Wasserbewegung im Fass, was tendenziell eher der Wärmeabstrahlung förderlich ist. Ausserdem muß man sich nicht um die (evtl. ungenügende) Konvektion durch die Radiatoren kümmern...

PS: Alu-Bierfässer gibts in 50 L. Drei davon in Reihe geschaltet liefern den nötigen Style und erhöhen die Wärmeabstrahlung...)
(die Kühler sollten dann allerdings auch aus Alu sein - da kann man also die ganz billigen nehmen - wie praktisch...)

PPS: Warum nicht gleich Bier nehmen? 🤮

 

[Gorasuhl]

Nö ganz ohne DGL, einfach per Excel:

Ich würde mit Excel die wirksamme Oberfläche vom Behälter berechnen, sowie die Füllmenge.
Zusammen mit dem K-Wert des Behälter-Materials ergibt sich dann ein Energieverlust in Wh / (K * h). die Wh würde ich noch in kJ umrechnen.
Dazu kommt dann mit einer weiteren Formel noch die Wärmemenge Q des Behälterinhalts bei Raumtemperatur, sowie den Faktor (Kehrwert der spezifischen Wärmemenge des Behälters je K) um die Energie wieder als Temperatur in °C darzustellen.

Dann würde ich mir ein einfaches Model in BORIS (blockorientierte Simulation) erstellen und müsste zum Testen der verschiedenen Behälter dann nur die 3 Werte aus der Excel Datei ersetzten.

 

[Duke711]

Dann würde ich mir ein einfaches Model in BORIS (blockorientierte Simulation) erstellen und müsste zum Testen der verschiedenen Behälter dann nur die 3 Werte aus der Excel Datei ersetzten.

Braucht man nicht, siehe das Beispiel mit den Pool an.

 

[Relak]

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[Binalog]

Nö ganz ohne DGL, einfach per Excel:

https://www.physikerboard.de/topic,65060,40,-whirlpool-wasser-temperatur-halten-oder-senken.html

Ja, man kann DGL wie im vorliegenden Fall auch mittels numerischen Verfahren in Excel lösen. Deshalb auch die Beschreibung zu Schritt 3 aus Deinem link...

Letzter Satz ist ein Hinweis auf die Anwendung des numerischen Verfahrens zur Lösung der hier eigentlich vorliegenden zu lösenden DGL.

Ich werde bei Gelegenheit mal eine Näherung für den 120 Liter Faßkühler nachreichen.

 

[Ardan Redburn]

Ja,lustige Idee... hab jetzt nicht 3 Seiten gelesen aber bei Größenordnung von etwa 100-150l würd ich auch auf Radiatoren verzichten und den kühlbehälter direkt mit der Kühlflüssigkeit befüllen..
Das Wasser hat wie sicher schon erläutert nen gewaltigen Wärmepuffer,wenn du zusätzlich nen kleinen Gehäuselüfter Installierst der über die Wasseroberfläche bläst wirst du dank Kondensationskälte auch 24/7 damit daddeln können(ab und zu wasser nachkippen nicht vergessen:-) )

Ich nutze z.B. mein Aquarium zur Wärmeableitung.. funktioniert sehrsehr gut..
Im Winterhalbjahr ist der PC Energieneutral(greenwashing), je mehr ich zocke desto weniger muss ich die Fischis heizen:-)

Ergänzung (11. August 2021)

Für Interessierte gibts hier Details dazu:
https://www.computerbase.de/forum/threads/diy-pc-wakue-aquarium-heizung.1980806/

 

[Qualla]

[...]

Abgesehen davon, das man ein Fass mit 40° warmen Wassen im Büro / Wohnzimmer hat. Im Sommer is das Tötlich

Macht es einen Unterschied für dich, ob die Wärme über Lüfter direkt in der Umgebungsluft, also in deinem Zimmer, landet oder im Fass? Klar, du kannst lüften. Aber die Wärme entsteht ja durch die Hardware ohnehin. Sie wird nicht mehr, weil sie erstmal im Fass landet.

 

[Binalog]

Am einfachen Modell eines 120 Liter Edelstahlfasses ergeben sich folgende Temperaturverläufe (y-Achse Temperatur Fassinhalt in C°; x-Achse Zeit in sec):

Zunächst ein Blick auf den Einfluss des Zeitinkrements (Erwärmung mit Dauerlast 180 Watt):

Zu erkennen ist, dass die Verkleinerung der Zeitinkrements von 5min auf 1min keinen nenneswerten Einfluss auf das Ergebnis mehr hat, deshalb alle weiteren Betrachtungen auf Basis von 5min-Schritten:

Abkühlung des Fasses mit einer Anfangstemperatur von 40°:

Temperaturverlauf bei Aussetzbetrieb (7h 300 Watt, 17h Abkühlung):

Das Modell ist sehr einfach, es werden viele Einflüsse vernachlässigt (Wärmestrahlung des Fasses, Zuleitungen, Änderungen der Raumtemperatur, Flüssigkeitsmenge des Primärkühlkreislaufs, etc.).

Deshalb hätte ich damals das System anhand der maximalen Temperaturdifferenz (Raum in dem das Fass steht und Fassinhalt) sowie einer angenommenen Dauerlast von 180 Watt dimensioniert.

Die Idee wäre gewesen, dass Fass in einen kühleren Nebenraum zu platzieren und Primärkühlkreislauf sowie Fassinhalt zu trennen (wegen der Wartungsfreundlichkeit). Bei Edelstahl und Kupfer hätte ich keine Bedenken wegen Korrosion gehabt. Das Wasser im Fass hätte ich versucht mit einem Zusatzmittel für Wasserbetten zu stabilisieren.

Leider ist damals aufgrund von Nachwuchs und Umzug nichts mehr aus dem Fasskühler geworden. Mich hätten die realen Ergebnisse sehr interessiert.

 

[Gorasuhl]

Temperaturverlauf bei Aussetzbetrieb (7h 300 Watt, 17h Abkühlung):

[IMG]https://www.computerbase.de/forum/attachments/1628708699127-png.1111475/[/IMG]

Mit welcher Verlustleistung zur Umgebung haben Sie gerechnet? Ich habe eine Oberfläche von 1,52m² und einen U-Wert von 5,8W/(m²K) (wirkt auf mich gefühlt zu klein) -> Ergibt 8,819 W/K
Meine Daten vom Fass:
Höhe: 800mm, Durchmesser: 440mm, Wandstärke: 1mm
Wirksamme Oberfläche: 1,216m² (Habe die Deck- und Grundfläche vernachlässigt, da Fass nicht bis zum Rand gefüllt ist und auf irgendwas stehen muss)
U-Wert: 22,7W/(m²K) -> 27,60W/K (Wärmeabgabe Fass je Grad/Kelvin Temperaturdiff)
EDIT: Fehler gefunden. Ich habe bei der U-Wert Berechnung die Übergänge Luft->Blech->Luft anstatt Wasser->Blech->Luft und damit auf einer Seite den falschen Wärmeübergang genutzt. Überarbeite das später noch mal.
EDIT2: Werte und Diagramm aktualisiert. Zudem Diagramm der Sprungantwort eingefügt.

Ich habe das auch mal in Boris simuliert (Zeit normiert auf Stunden, Simulationsdauer 168h(7d) ).
Die Volllinie ist bei konstanten 20°C Umgebungstemp (Winter) und die gestrichelte ist für die Simulation eines Sommertags (Sinusförmig, Amplitude 5°C, Offset 25°C, Phasenverschiebung für Maxima bei 15-16 Uhr).
Last ist ebenfalls 300W für 7h täglich (12 Uhr bis 19Uhr)
Zu Beginn ist das Wasser im Fass jeweils auf 20°C temperiert.

Sprungantwort (Last (300W) ab Stunde 12 dauerhaft):

 

[Binalog]

Mit so einem Tool ist das natürlich komfortabler, vielen Dank dafür!