Wasserkühlung & Sicherheit: Pumpen- oder Lüfterausfall - was sind die Folgen?

Modulare Wasserkühlungen können viel Wärme von mehreren Komponenten aufnehmen und diese fernab jeglicher Raumbeschränkungen im CPU- und GPU-Umfeld wieder abgeben. Mit entsprechend großen Radiatoren ermöglichen sie so Traumtemperaturen bei flüsterleisen Betrieb. Aber mit der Verknüpfung aller Kühlelemente zu einem System steigt auch das Schadenspotential im Falle des Falles und für die Funktion der Pumpe gibt es keinerlei Redundanz. Und dann ist da noch die Sache mit dem Wasser in einem elektrischen Gerät...

Szenario 1: Was passiert, wenn die Pumpe ausfällt?

Vor allem der Stillstand der Pumpe ist ein zusätzliches Risiko gegenüber einer Luftkühlung, zunächst kann aber Entwarnung gegeben werden: Pumenausfälle aus heiterem Himmel sind extrem selten. Viele hochwertige Wasserkühlungspumpen basieren auf Modellen aus dem Aquarien- oder Anlagenbaubereich und erreichen dort Lebensdauern von über einem Jahrzehnt. Alters- und verschleißbedingtes Versagen sind auch im PC sehr selten und kündigen sich meist lange vorher durch ein gesteigertes Laufgeräusch an. Was aber sind die Folgen, wenn man nach Bastelarbeiten die Stromversorgung der Pumpe vergisst oder wenn man sie unvorsichtigerweise an einem Mainboard-Lüfteranschluss betreibt, der unter die Mindestsspannung heruntergeregelt wird? In beiden Fällen brechen der Durchfluss und damit der Wärmeabstransport auf 0 ein.

Glücklicherweise haben Wasserkühler aber aufgrund des enthaltenen Wassers, bei teuren Modellen auch aufgrund massiver Metallbauweise, eine gewisse Wärmekapazität. Je nach Auslastung kann diese für mehrere Minuten, zumindest aber für einige Sekunden die Wärmeabgabe von CPU und GPU puffern, so dass die Temperaturen nicht zu schnell ansteigen und interne Schutzschaltungen reagieren können. Moderne Prozessoren takten sich deutlich herunter und produzieren dann so wenig Wärme, dass die Temperaturen nur langsam weiter steigen. Irgendwo zwischen der Throttelinggrenze und schadhaften Temperaturen verfügen CPUs dann noch über eine Notabschaltung, die Schlimmeres verhindert - normalerweise wird der Verlust an Rechenleistung den Anweder aber schon lange vorher alarmieren.

Quelle: PC Games Hardware Wieso ein System mit Mo-Ra (hinten) bei Lüfterausfall länger kühl bleibt, als mit einem großen Doppelturmkühler (mitte) oder gar einem boxed-Modell (vorne) bedarf keiner Erklärung.

Szenario 2: Was passiert, wenn die Lüfter ausfallen?

Während Pumpenausfälle selten sind, sind Lüfter auf Wasserkühlungen genauso unzuverlässig, wie andernorts: Verschleiß, Produktionsfehler, falsch eingestellte oder, im Falle von Software-Lösungen, abgestürzte Lüftersteuerungen können zum Stillstand der Ventilatoren führen und extreme Staubansammlungen den Luftstrom blockieren. Wasserkühlungen verfügen aber in der Regel über mehrere Lüfter, so dass ein Totalausfall wegen technischem Versagen sehr unwahrscheinlich ist. Selbst im (unfreiwilligen) Passivbetrieb fällt die Kühlleistung dank großer Radiatoren oft besser aus als mit einer Luftkühlung, auch wenn die Temperaturen natürlich deutlich ansteigen. Ein dritter Vorteil ist die hohe Wärmekapazität des Systems. Solange das Wasser fließt, wird die entstehende Wärme gleichmäßig im gesamten Kreislauf verteilt und es dauert lange, selbst bei mittlerer Last oft mehrere Stunden, diesen aufzuheizen.

Szenario 3: Was passiert, wenn die Wasserkühlung zu heiß wird?

Während Ausfälle von Pumpe und Lüftern dank Schutzschaltungen und Reserven keine Gefahr für die Hardware darstellen, könnten sie für die Wasserkühlung selbst zum Problem werden. Zunächst muss man aber "zu heiß" definieren. Die meisten Wasserkühlungsnutzer berichten von 35 bis 40 °C Wassertemperatur im normalen Betrieb. Das liegt zwar schon oberhalb der Spezifikationen einer Pumpe aus dem Aquarienbereich, temperaturbedingte Ausfälle sind aber unbekannt - vermutlich werden Aquarienpumpen vom Hersteller schlicht nur bis 35 °C getestet, halten aber wesentlich mehr aus. Trotz ähnlicher Lagermaterialien und empfindlicherer Elektronik sind andere Pumpen mit industriellem Hintergrund jedenfalls oft bis 60 °C freigeben und zumindest für einige Stunden werden auch noch höhere Temperaturen tolleriert. Kühlkörpern und Radiatoren kann siedendes Wasser über lange Zeiträume kaum etwas anhaben, mit einer Ausnahme: Während für einige Prozessoren 100 °C noch kein Anlass zur Notabschaltung sind, verliert Plexiglas bereits an Festigkeit und kann sich bei starken Hebelkräften verformen. Vor über einem Jahrzehnt gab es hier eine Reihe von katastrophalem Versagen bei Kühlern, die in einen unzureichend dimensionierten Plexiglasdeckel Halterungsfunktionen integrierten. Moderne Kühler nutzen deswegen quasi ausschließlich Halterungen aus Vollmetall.

Weit verbreitete PVC-Schläuche haben dagegen gleich mehrere Probleme mit hohen Temperaturen, auch wenn diese für sich genommen eher ärgerlich denn problematisch sind. Zunächst führt die beschleunigte Auswaschung von Weichmachern bei einigen Produkten ab 45 °C zu Trübungen des Schlauches oder gar zu Schleimbildung im Kreislauf. Ärgerlicher und bei allen PVC-Schläuchen gegeben ist ein Verlust von Steifheit bei 45 bis 50 °C Wassertemperatur, der ab 60 °C sehr ausgeprägt wird. Je nach Verlegung können die Schläuche unter ihrem eigenen Gewicht oder in engen Kurven abknicken, was den Durchfluss im Kreislauf erheblich reduziert. Da die neue Form auch nach Abkühlung bestehen bleibt müssen in so einem Fall nicht nur Lüfter geprüft, sondern auch Schlauchabschnitte ausgetauscht werden. Wirklich dramatisch wird der temperaturbedingte Festigkeitsverlust bei Verwendung ungeeigneter Anschlusstypen. Zwar haben sich sogenannte Verschraubungs-Anschlüsse, bei denen eine Überwurfmutter den Schlauch sichert, auf breiter Front durchgesetzt. Einige Case Modder nutzen aus optischen Gründen aber einfache Schlauchtüllen, auf denen der Schlauch nur durch seine Eigenspannung hält. Ohne Sicherung können warme, weiche Schläuche von diesen Tüllen rutschen und das System fluten - von Nachahmung wird abgeraten.

Fazit: Bei Pumpen- oder Lüfterausfall keine Panik!

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass eine Wasserkühlung auch den Ausfall von Lüftern oder Pumpe verkraftet. Dank größerer Reserven im Vergleich zu typischen Luftkühlern sind die Belastungen für CPU und GPU sogar oft geringer, auch wenn man im Gegenzug vielleicht mehr Aufwand bei der Fehlerbehebung hat - was aber für alle Bastelarbeiten an Rechnern mit einem umfassenden Kühlsystem gilt. Ausgenommen von dieser Entwarnung sind lediglich einige Spezialfälle mit seltenen, konstruktionsbedingt nicht für hohe Temperaturen geeigneten Bauteilen. Diese zu vermeiden sollte aber selbst Wasserkühlungs-Anfängern leicht fallen, da entsprechende Produkte weitestgehend vom Markt verschwunden sind und nur noch selten aus optischen Gründen eingesetzt werden.

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Wasserkühlung & Sicherheit: Pumpen- oder Lüfterausfall - was sind die Folgen? Neben Kosten und Montageaufwand sind Sicherheitsbedenken eines der häufigsten Argumente gegen Wasserkühlungen. Doch sind diese Ängste begründet? Wir haben zwei typische Ausfallszenarien nachgestellt. Was sind die Folgen eines Defektes der Pumpe oder der Lüfter?

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