Die "seltenste PC-Kühlung" im der8auer-Test: Das kann Spray-Kühlung beim 9800X3D wirklich
Spray-Kühlung gehört zu den wohl ungewöhnlichsten Formen der Prozessorkühlung. Der deutsche Tech-YouTuber der8auer hat sich nun an die Arbeit gemacht und getestet, wie sich die "seltenste PC-Kühlung" in der Praxis schlägt.
Im Kontext der CPU-Kühlung haben sich einige gängige Varianten etabliert. So hat der durchschnittliche Verbraucher in der Regel die Wahl zwischen Luft- und Wasserkühlung, während Extremübertakter auf Trockeneis oder Flüssigstickstoff zurückgreifen. Auf seinem YouTube-Kanal hat Roman "der8auer" Hartung nun eine eher experimentelle Version geprüft: Spray-Kühlung, die insbesondere in Supercomputern zum Einsatz kommt.
Funktionsweise der Spray-Kühlung und Praxistest mit moderner CPU
Grundsätzlich beruht Spray-Kühlung auf der direkten Anwendung elektrisch nicht leitender Flüssigkeit auf heißen Oberflächen. Bei der Berührung mit der warmen CPU-Oberfläche verdampft das Kühlmittel sofort - ein Phasenwechsel, der enorme Energiemengen benötigt und dadurch außerordentlich effektiv Wärme abführt.
Der8auer demonstrierte dieses Verfahren anhand einer Cray X1-CPU aus dem Jahr 2003: Das System arbeitete mit einem geschlossenen Kreislauf, bei dem das verdampfte Kühlmittel kondensierte und anschließend erneut verwendet wurde.
Für seinen eigentlichen Versuchsaufbau konstruierte der8auer ein eigenes Spray-Kühlsystem mit einem AMD Ryzen 7 9800X3D. Das selbst gebaute System verwendete unter anderem einen pneumatischen Zerstäuber, der die Kühlflüssigkeit mittels Druckluft auf den CPU-Kühler sprühte.
- Während des Tests erreichte die CPU etwas mehr als 17 Grad Celsius; unter Prime95-Belastung wurde allerdings auch schnell die maximal vorgesehene Betriebstemperatur von 95 Grad Celsius erwischt. Das System selbst lief etwa 15 Minuten lang stabil und verbrauchte dabei einen halben Liter Kühlflüssigkeit.
- An der Sprühdüse bildeten sich indes sogar Eiskristalle; sobald die Flüssigkeit verbraucht war und nur noch Druckluft ausströmte, stiegen die Temperaturen wiederum rasant an.
Keine Alltagstauglichkeit
Die geringe Verbreitung von Spray-Kühlung resultiert unter anderem aus ihrer Komplexität. Schließlich erfordert ein solches System präzise Düsentechnik, spezielle Pumpen und exakte Flüssigkeitsdynamik: Bereits kleine Abweichungen in Druck, Flüssigkeitsmenge oder Düsenausrichtung können die Kühlleistung drastisch reduzieren.
Zusätzlich benötigt Spray-Kühlung Kühlmittel mit sehr spezifischen Eigenschaften wie elektrischer Nichtleitfähigkeit, Ungiftigkeit, Nichtbrennbarkeit und niedrige Siedetemperaturen. Diese Anforderungen erfüllen hauptsächlich Hydrofluorkohlenwasserstoffe wie das von der8auer genutzte 3M Novec 7000 - die allerdings strengen regulatorischen Einschränkungen unterliegen, da es sich hierbei um eine PFAS-Verbindung (Per- und polyfluorierte Alkylsubstanzen) handelt.
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Laut Datenblatt hat Novec 7000 eine Dichte von 1,4 und eine GWP von 530. 500 ml * 1,4 g/ml * 530 gCO2e/g = 371 kg CO2-Äquivalent für die abgefüllte Menge. In Benzin wären das korrekt umgerechnet 160 l und während es durchaus Autos gibt, bei denen das "1-2 Tankfüllungen" entspricht, stehen diese Vehikel zu Recht in der Kritik – dabei brauchen selbst diese länger, um 2 Tankfüllungen leerzufahren. (Insbesondere wenn man den folgenden Reifenwechsel mit einrechnet.) Normalsterbliche transportieren mit dieser Menge 2-5 Personen über 2.000 bis 3.000 km.
Und wenn man stattdessen eine CPU damit kühlen will, könnte man auch das über lange Strecken machen. Man müsste nur, wie Cray das vormacht, die Freisetzung verhindern. Selbst wenn man wegen besserer Bilder auf eine vollständige Abdichtung gegenüber der CPU, gegenüber der Mainboard oder den Betrieb einer geschlossenen Box verzichtet, hätte eine einfache Absaugung durch eine Kühlfalle einen Großteil des Novec aus der Abluft gefiltert.
Das ist auch alles kein Hexenwerk, man muss nur wollen:
- Hinreichend kleiner Wasserkühlerdeckel auf Heatspreader (bei AM5 ggf. sinnvoller: geköpftes CPU-Package) pressen = geschlossene Kammer für Chip-direct-Kühlung, die sogar eingeschränkt Druck hält.
- Beliebiges Gefäß über CPU-Bereich stülpen und gegen Mainboard abdichten: Geschlossene Kammer für beliebige Kühlmethoden, aus der man Gase bei Umgebungsdruck kontrolliert ableiten kann.
- Mo-Ra über Nacht rausstellen und Luft aus Sockel-Umgebung mittels Staubsauger dadurch abführen: Kühlfalle mit etlichen Metern kaltem Rohr, an dem Novec 7000 kondensiert.
Wir hatten hier im Forum schon User, die haben alte Cuplex Evo zu Kompressorkühlungs-Evaporatoren umgebaut. Das unterscheidet sich mit Entspannungsdüse und Phasenwechsel nur im fehlenden Direct-Chip-Ansatz von Crays Spray-Kühlung. Geschah aber mit all der Sorgfalt und Aufmerksamkeit, die man von einem für den Umgang mit entsprechenden Füllstoffen zertifizierten Klimaanlagenbauer erwarten kann.
Roman dagegen hat, wenn ich mich nicht verrechnet habe, das Klimaerwärmungs-Äquivalent von 400 Litern Benzin rausgehauen. Einfach so for the lulz. Umgelegt auf die Nutzungszeit dürfte das irgendwo in einer Größenordnung mit Megayachten und Jets liegen.
Es ist auch nicht richtig, dass Novec aufgrund der Klimabelastung im Verkauf limitiert wurde sondern weil es unter Reach fällt und 3M schlichtweg keine Reach-Zulassung für Privatkunden beantragt hat weil es dafür einfach nicht vorgesehen ist.
Verstehe auch nicht wie du auf 400 Liter kommst? Es waren etwa 500 ml, die ich verwendet habe. Das entspricht damit ~265 kg CO2. Ein Liter Benzin sind ~2,3 kg CO2 also wären das etwa 100 Liter Benzin und damit 1-2 Tankfüllungen beim Auto.
Aber witzig mich hier so an den Pranger zu stellen, aber für PCGH kein Problem daraus eine News zu machen und mit meinem Content Geld zu verdienen. gg
Edit: Fun fact: Ein YouTube View bei einem 15min Video sind etwa 10g CO2. Damit hat mein Video mit 80.000 Views wahrscheinlich 3-4 Mal so viel CO2 verursacht alleine weil es durch die Views existiert.
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Die Flasche hat 680€ gekostet. Natürlich bekomme ich noch was für den Dubaro Spot. Aber mit den anderen Ausgaben wie 190€ für Pneumatik, 1000€ für die CPU. Habe ich mit dem Video tatsächlich guten Verlust gemacht.
Da mal gute 20 Arbeitsstunden außen vor gelassen.
Wie gesagt, ich mache das auch oft aus dem wissenschaftlichen Interesse und weil es mir einfach Spaß macht.
Roman dagegen hat, wenn ich mich nicht verrechnet habe, das Klimaerwärmungs-Äquivalent von 400 Litern Benzin rausgehauen. Einfach so for the lulz. Umgelegt auf die Nutzungszeit dürfte das irgendwo in einer Größenordnung mit Megayachten und Jets liegen.
Von daher finde ich so etwas eher schwierig.
Siehe auch:
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Edit: laut Herstellerangabe hätte das Mittel 3M Novec 7000 u.a. "null Ozonabbaupotenzial, niedriges Treibhauspotenzial". In den Sicherheitshinweisen stehen noch Warnhinweise bei (missbräuchlicher) Verwendung hoher - extremer Hitze, hierbei können u.a. Fluorwasserstoff entstehen. Dort wird auch ein Treibhauspotenzial von 420 angegeben. (Was bedeutet?) Insofern wäre meine Anmerkung oben womöglich zu stark formuliert/der Link könnte irreführend sein. Vielleicht gibt es im Netz noch herstellerunabhängige Angaben dazu ...
Roman dagegen hat, wenn ich mich nicht verrechnet habe, das Klimaerwärmungs-Äquivalent von [Ins Forum, um diesen Inhalt zu sehen]
Korrektur, siehe unten: Es ungefähr die Hälfte des genannten Wertes. An der Bewertung ändert das nur wenig.