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Lüfterloser PC geht auch mit High End-Leistung

By 23. März 2018 No Comments

Ein lüfterloser PC aus dem High-End-Bereich?
Ein Zukunftswunsch wird "Realität"

Eine hohe Leistung kann nur durch viel Abwärme ermöglicht werden und dadurch entsteht eine laute Lüftung. Dieser Grundsatz ist seit der Entwicklung moderner PCs im Kern erhalten geblieben. Noch immer rauschen selbst Rechner aus dem Premium-Segment unüberhörbar im Hintergrund. Dabei legen die Anwender der High-End-Geräte – Gamer, Grafiker, Entwickler, Filmproduzenten – Wert auf eine ruhige Umgebung. Insofern war der Wunsch nach geräuschlosen Computern mit hoher Leistung früh geboren. Allein die Umsetzung schien lange Zeit nicht möglich. Jetzt zeigen verschiedene Hersteller, dass ein lüfterloser Oberklasse-PC keinesfalls ein Traum bleiben muss. Die ersten Modelle sind bereits auf dem Markt erhältlich und zeigen viel Potential für die Zukunft.

high-end pcs

High-End versus Abwärme – das Hitzeproblem der leistungsstarken Prozessoren

Wo entsteht die meiste Wärme im Computer überhaupt? Wesentliche Quellen sind die Prozessoren und die Chips der Grafikkarten. Sie erzeugen bei jedem Schaltvorgang Abwärme. So erklärt sich auch, warum gerade die Prozessoren mit hoher Taktfrequenz vom Hitzeproblem betroffen sind: Dort finden besonders viele Schaltvorgänge statt. Zudem sind die Bauteile ausserordentlich klein, sodass die Wärme auf sehr geringem Raum entsteht. Wer auf starke Kerne setzt, kam deshalb bisher nicht ohne aktive Lüftung aus. Ventilatoren über der Grafikkarte, über dem Prozessor und zusätzlich am Gehäuse sind die Regel. Sie erzeugen durch die schlichte Bewegung ihrer Blätter ein konstantes Hintergrundgeräusch. Zwar gibt es die Alternative der Wasserkühlung, diese ist jedoch aufwändig und im Handling nicht einfach. Folglich brummen moderne PCs im Betrieb monoton vor sich hin. Unangenehmerweise steigt die Drehzahl der Ventilatoren und damit das Geräusch mit zunehmender Belastung der Bauteile. So galt bisher: Ein leistungsfähiger PC ist nicht geräuscharm beziehungsweise ein geräuscharmer PC ist nicht leistungsfähig.

Ein lüfterloser PC: alte Idee, modern umgesetzt

Warum gilt ein PC ohne Lüftung als besonders attraktiv? Es ist vor allem der Störfaktor der konstanten Ventilatorgeräusche, der den Nutzern auf die Nerven geht. Zusätzlich besteht die Gefahr, dass die Lüfter verstopfen und die Bauteile überhitzen. So mancher Entwickler oder Designer hat schon vor seinem rauschenden Laptop gesessen und um Ruhe gefleht. Ein Wunsch, der jetzt erhört wurde.

Zugegeben, neu ist die Idee der lüfterlosen Kühlung nicht. Tatsächlich waren die ersten Computer, die unter DOS liefen, so langsam, dass sie keine Ventilatoren benötigten. Erst mit zunehmender Leistung wurde die aktive Kühlung notwendig. Ebenso gibt es moderne Computervarianten, die ohne zirkulierende Luft auskommen. Gute Beispiele sind Tablets und Smartphones. Hier wurde das Lüfterproblem allerdings zu Lasten der Performance gelöst. Mobile Prozessoren müssen sich mit weniger Leistung begnügen und erzeugen dadurch weniger Hitze. Mit alten oder gedrosselten CPUs lässt sich ein geräuschloser PC jedoch nicht auf den High-End-Bereich übertragen. Hier sind andere Techniken gefragt.

Passive Kühlung für High-End-Rechner

Die Lösung für leistungsstarke Computer ohne Lüftung sind intelligente passive Kühltechniken. Der grundsätzliche Aufbau funktioniert wie folgt: Die Wärme von CPU und GPU wird über sehr gut leitfähige Materialien zügig abgeleitet. Das entsprechende Bauteil wird als Heatpipe bezeichnet und ist auf der anderen Seite mit einem sogenannten Konvektor verbunden. Dieser muss verschiedene Anforderungen erfüllen. Zunächst sind eine hohe Wärmekapazität und gute Leitfähigkeit wichtig. Damit ist das Problem jedoch noch nicht gelöst: Selbst wenn das Wärmereservoir sehr gross ist, wäre es irgendwann gefüllt und würde die Prozessoren nicht mehr kühlen. Letztlich muss die Hitze daher wieder an die Umgebungsluft übertragen werden.

Übertragung der Abwärme

Zur Übertragung der Abwärme ohne künstlichen Luftstrom sind grosse Oberflächen erforderlich. Die Konvektoren sind deshalb auf bestimmte Arten geformt. Zusätzlich dient das Gehäuse bei den lüfterlosen High-End-PCs zur Wärmeübertragung. Diese bieten ausreichend Fläche, die von der Luft im Raum gekühlt wird. Hierbei kommt abermals ein altbekannter Trick zum Einsatz: Die Wärmetauscher sind so gestaltet, dass Luft hindurchziehen kann. Erwärmen sich die Gase im Inneren, dehnen sie sich aus, werden leichter als die Umgebungsluft und steigen folglich nach oben auf. Dadurch entsteht ohne Ventilatoren ein Luftzug im Inneren der Tauscher. Dies wird als Kamineffekt bezeichnet und ist in jedem Schornstein zu beobachten.

Unterstützung der passiven Lüftung

Wenn Sie die Vorteile eines geräuschlosen, passiv gekühlten PCs nutzen möchten, bieten sich Ihnen nun auch im High-End-Bereich entsprechende Möglichkeiten. Im täglichen Gebrauch unterscheiden sich die flüsterleisen PCs in Bezug auf die Leistung nicht von ihren aktiv gekühlten Verwandten. Ebenso ist die Optik der zukunftsweisenden Modelle sehr modern. Allein beim Aufstellen sollten Sie den passiv gekühlten Computer ein wenig unterstützen. Damit die Wärmeübertragung an die Luft gut funktioniert, sollten die Gehäuseseiten frei stehen. Ein Hinweis, der im Prinzip auch für alle Geräte mit Aktivkühlung gilt. Das heisst: Stellen Sie den Tower nicht direkt neben eine Wand, verstecken Sie ihn nicht hinter einer Gardine und vermeiden Sie die Unterbringung in einem Schrank. Dann können Sie sogar von längeren Wartungsintervallen profitieren: Wo keine aktive Lüftung vorhanden ist, können sich keine Ventilatoren mit Staub zusetzen.

Geräuschlose PCs: alle Bauteile müssen passen

Wenn Sie beim Kauf eines neuen PCs ein wirklich geräuschloses Modell wünschen, müssen alle Bauteile zu diesem Plan passen. Zwar verschwinden mit den Ventilatoren die lautesten Elemente, eventuell verbleiben jedoch andere nicht geräuschlose Teile. Dazu zählt die traditionelle HDD-Festplatte, die beim Auslesen und Schreiben rotiert. Wesentlich leiser sind die modernen SSD-Speicher, die zudem sehr schnell sind. Allerdings sind sie bei vergleichbarer Kapazität zurzeit noch teurer. Alternativ kann die HDD in einem schallabsorbierenden Gehäuse untergebracht werden. Eine weitere Geräuschquelle ist das Netzteil. Selbstverständlich sollte dieses ohne Lüftung auskommen, wenn es für einen sehr leisen High-End-PC gedacht ist. Entsprechende Modelle sind auf dem Markt erhältlich. Generell gilt, dass ein moderner PC mit der Anforderung „geräuscharm bis geräuschlos“ am besten als Komplettset gekauft wird. Das mindert nicht nur den Anschaffungspreis, sondern ist auch die beste Gewähr dafür, dass alle Bauteile dem gewünschten Ziel entsprechen.

Durchbrennen? Keine Gefahr

Besteht bei passiver Kühlung die Gefahr, dass sich das Gerät überhitzt? Nein. Wie hoch die Temperatur im Inneren ist, wird in modernen PCs kontinuierlich von Sensoren erfasst – das gilt auch für alle ventilatorgekühlten Modelle. Sollte einem Bauteil die Überhitzung drohen, kann ein Not-Aus erfolgen. Nutzer aktueller Geräte kennen dieses Problem meist jedoch nur aus Erzählungen von früher. Die technische Entwicklung ist so weit, dass ein derartiger Schritt bei einem intakten Computer nicht mehr nötig wird.

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