Flüssigkeitskühlung für Kompaktgehäuse – Fallstudie

Einführung

Ein Führender auf dem Markt für Unterhaltungselektronik beauftragte Aavid, Thermal Division der Boyd Corporation, ein Flüssigkühlsystem zu entwerfen und zu bauen, um eine CPU und eine Festplatte im Format 2,5" in einem kleinen Gehäuse zu kühlen.

Herausforderung

Ziele waren eine Verringerung des Gesamtvolumens der Standard-Wärmelösung um 20 % und die Entwicklung eines flüssigkeitsgekühlten Systems mit einer Kühlkapazität von 100 Watt.

Die Temperatur der CPU und Festplatte (HDD) sollte unter den Höchstgrenzwerten gehalten werden.

Lösung

Aavid arbeitete eng mit dem Kunden zusammen, um schnellstmöglich Prototypen zu entwickeln und herzustellen. Das Design umfasste ein maßgeschneidertes Metallgehäuse, einen Flüssigkeit-Luft-Wärmetauscher, eine CPU-Kühlplatte, eine Hi-Contact-Kühlplatte für die Festplatte und eine Flüssigkeitspumpe.

Die Ergebnisse

Sechs gekühlte Einheiten wurden in ein vereinfachtes Metallgehäuse eingebaut. Die ersten 3 Einheiten wurden so entwickelt, dass sie kleiner und 10 mm kürzer waren als das Gehäuse. Die endgültigen 3 Einheiten waren noch kürzer.

Mit einem detaillierten CFD-Modell wurde das System nachgestellt. Anhand der Prototypen wurden Tests zur Erfassung von Daten durchgeführt. Mithilfe der Prototypen-Daten wurde das CFD-Modell weiter verfeinert und fertiggestellt.

Jede Einheit umfasste einen 12-VDC-Aavid-Lüfter (Teile-Nr. PSAD1A225BH), eine Flüssigkeitspumpe, zwei maßgeschneiderte Kühlplatten für Flüssigkeitskühlung (eine für die CPU, eine für die Festplatte) sowie zwei Flüssigkeit-Luft-Wärmetauscher.

Die allgemeine Kühlleistung jedes Flüssigkeitskühlkörpers konnte die CPU wie auch die Festplatte weit unter der jeweiligen Höchsttemperatur halten.

Die Pumpengeschwindigkeit hatte keinen bemerkenswerten Einfluss auf die allgemeine Leistung. Wenn die Flüssigkeitspumpe zum Beispiel bei 50-prozentiger Geschwindigkeit lief, hatte sie fast dieselbe Kühlleistung wie bei 100-prozentiger Geschwindigkeit. Dies ist äußert wichtig, denn so kann die Lebensdauer der Pumpe verlängert werden, es wird weniger Energie benötigt und Systemgeräusche können verringert werden.

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