Kamineffekt

Wissenschaft Physik
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hallo, ich versuche gerade einen lüfterlosen, leisen pc zu bauen, und habe da folgende frage:

ich möchte die am prozessor entstehende warmluft ohne lüfter aus dem gehäuse bringen. der prozessoer wird durch einen passiven kühlkörper gekühlt. die entstehende wärme möchte ich mittels eines rohres ( „kamin“ ) senkrecht nach oben aus dem gehäuse abführen.
damit in diesem kamin ein zug entsteht, müssen m.E. wohl mehrere faktoren zusammenspielen: temperaturunterschied im und außerhalb des kamins, durchmesser und länge, und wohl auch die menge der entstehenden warmluft. ich stelle mir vor, das es günstig wäre den kamin aus einem wärmeisolierenden material zu konstruieren, um den temperaturunterschied innen/außen möglichst groß zu halten.
die untere öffnung muß ca. 14x10 cm groß sein, die länge des kamins kann ca. 18-25 cm betragen.
max. temperatur der quelle: ca.60° angenommene max. außentemperatur ca.30 grad. zur stabilität des systems sollte m.E. ein zugeffekt spätestens bei ca. 50° eintreten, um überhitzung zu vermeiden.
die abzuführende verlustleistung in form von wärme beträgt ca. 70 watt maximal.

ist es in diesen dimensionen überhaupt möglich einen zugeffekt zu erreichen?
wenn nein, wäre es möglich wenn der kamin z.b. etwas länger wäre?
wenn ja…
sollte der kamin über die gesamte länge den gleichen querschnitt haben, oder wäre es besser ihn nach oben hin zu verjüngen ( düseneffekt?)
wäre es günstiger die untere öffnung des kamins oberhalb der wärmequelle zu platzieren, oder sollte sich der kühlkörper besser schon in der unteren öffnung befinden?

vielen dank für aufklärung!

gruß

thr

2

Hallo,

ich glaube nicht, daß es über den Kamineffekt möglich ist, eine ausreichende Kühlleistung zu erzeugen. Wichtig ist eben, daß ein hinreichend großer Volumenstrom an Luft an der Wärmequelle vorbeizieht. Das ist, denke ich, durch einen Konvektionsstrom nicht zu erreichen. (Sei denn du machst den Kamin 100m hoch, so daß er in einer bewegten Luftschicht der Atmosphäre endet, wo Wind drüber streicht, der im Kamin einen Unterdruck erzeugt…).

Eine geräuschlose Alternative zu Lüftern wäre das Kühlen mit Peltier-Elementen.

Bedenke, daß das Netzteil auch recht viel Krach macht. Dort ist die Kühlung schwer, weil man nicht dirket an die Wärmequellen rankommt. Dort brauchst du wahrscheinlich doch einen Lüfter. Damit der aber leise ist, könntest du sehr langsam drehenden mit großem Durchmesser nehmen und die Luft über eine konische Düse zur Wärmequelle hin verdichten. Die Luftstömung sollte dabei nicht wirbeln, nur möglichst glatt parallel an den Kühllamellen vorbeistreichen.

Gruß
Jochen

PS: Sag mal, wenn’s geklappt hat.

3

hallo, tja 100 m sprengen natürlich die möglichkeiten, es sei denn man hat ein freiluftbüro…
das netzteil ist bei mir, wie der rest auch , lüfterlos, so daß das einzige problem die stauwärme im gehäuse ist.
gut, vielleicht könnte ich auch die gehäusewände durch ein ( abschirmendes?) drahtgeflecht ersetzen, und das netzteil außerhalb des gehäuses unterbringen, aber das ziel ist, das der pc auch wie ein pc aussieht. deshalb die idee mit dem innenliegenden kamin.
danke für die antwort!
gruß

triccius

4

Hallo,
von Apple gab es mal einen Cube. Dieser hat genau das gehabt, was Du hier auch willst. Besatnd aus einem 8Zoll-Würfel mit einem Kühlkanal (wie eine Innenhof in einem Atriumhaus) in der Mitte, alle Bausteine an den Außenwänden drumherum angeordnet. Schau ihn Dir halt mal irgendwo im Netz an (hab’ auf die Schnelle keinen Link gefunden).
Gruß
Axel

5

Hallo,

hallo, ich versuche gerade einen lüfterlosen, leisen pc zu
bauen, und habe da folgende frage:

Machbar ist das sicher, aber einige Prinzipielle Randbedingungen
sind einzuhalten.
Unter anderem muß der Prozessorkühlkörper für passive Kühlung
ausgelegt sein.
Schau dazu auch mal hier:
http://www.wer-weiss-was.de/cgi-bin/www/service.fpl?..

ich möchte die am prozessor entstehende warmluft ohne lüfter
aus dem gehäuse bringen. der prozessoer wird durch einen
passiven kühlkörper gekühlt. die entstehende wärme möchte ich
mittels eines rohres ( „kamin“ ) senkrecht nach oben aus
dem gehäuse abführen.

Wichtig kei einem solchen system ist, daß der Stömungswiderstand
überall so niedrig wie möglich ist. Lochbleche, Einengungen usw.
behindern die Konvektion sonst stark.

damit in diesem kamin ein zug entsteht, müssen m.E. wohl
mehrere faktoren zusammenspielen: temperaturunterschied im und
außerhalb des kamins, durchmesser und länge, und wohl auch die
menge der entstehenden warmluft. ich stelle mir vor, das es
günstig wäre den kamin aus einem wärmeisolierenden material zu
konstruieren, um den temperaturunterschied innen/außen
möglichst groß zu halten.

Wie geagt, muß bei freier Konvektion der Strömungswiderstand sehr
nidrig sein und die aktive Kühlfläche muß größer sein, als bei
Zwangskühlung.
Da im PC zu erreichen sollte zu schwierig sein.
Deshalb werden da andere Wege gegangen.
z.B. -> Prozessor mit Heatpipe an einen großen Kühlkörper
außerhalb des Gehäuses (an Gehäusewandung) ankoppeln.
Die notwendige Oberfläche kann rel. leicht abgeschätzt werden.

die untere öffnung muß ca. 14x10 cm groß sein, die länge des
kamins kann ca. 18-25 cm betragen.
max. temperatur der quelle: ca.60° angenommene max.
außentemperatur ca.30 grad. zur stabilität des systems sollte
m.E. ein zugeffekt spätestens bei ca. 50° eintreten, um
überhitzung zu vermeiden.

Ich würde vermuten, daß der Kühleffekt füe einen modernen
Prozessor viel zu klein sein wird, weil die Strömung zu langsam
ist und der prozesorkühlkörper dann eine viel zu geringe effektive
Oberfläche hat.

die abzuführende verlustleistung in form von wärme beträgt ca.
70 watt maximal.

Bei freier Konvektion mit recht niedriger Strömungsgeschw.
brauchst Du bei max. 30°C Umgebungstemp. ca. 0,25m²…0,3m²
effektive Oberfläche!

Faustformel für Wärmeübergang Festkörper-Luft:

Pwärme = (5,6 + 4v) W/1m*1grd) mit v in m/s bis ca. 6m/s

Bei 1m/s also ca 10W*30grd / 0,25m = ca. 75W.

Natürlich sind die Wärmegradienten der sonstigen Komponenten
noch zu berücksichtigen.
Gruß Uwi