[Projekt] DAN HSLP-48: Der leistungsstärkste Low Profile Kühler

[sonnyboy]

Ist das DIE zu klein oder zu spröde?

Beides.

 

[Gamer1969]

Mein Respekt für das Projekt, ich wünsche euch viel Erfolg.
Kennt einer den Antec C40, der hat HDT und eine Base aus 8 mm Kupfer. Leider sind die Informationen über das Teil sehr rare, aber ich habe mir mal so ein Teil bestellt. Was ich bisher erfahren habe soll die Kühlleistung sehr gut sein.

 

[poke646]

Klingt sehr interessant? Freue mich sehr wenn es im SSF Bereich, gerade bei den Kühlern etwas Bewegung reinkommt. Habe elber das Node202 und nach langen hin und her für den Prolimatech Samuel 17 entschieden

 

[donplumpos]

Sehr interessantes Projekt Nur: Wenn es möglich wäre so einen Kühler mit 15 Grad mehr Kühlleistung gegenüber vergleichbaren SFF-Kühlern zu entwickeln, warum gibt es den nicht schon längst?

 

[JtotheK]

Wo sagt Daniel denn dass er das schafft. Er sagt nur, es ist das Ziel und an diesem hängt der Erfolg des Projektes. Beziehungsweise die Machbarkeit.

 

[commander1984]

Wenn es möglich wäre so einen Kühler mit 15 Grad mehr Kühlleistung gegenüber vergleichbaren SFF-Kühlern zu entwickeln, warum gibt es den nicht schon längst?

Das wird wohl vor allem am Preis liegen. Viele sind ja nicht mal bereit für einen kleinen Kühler 40€ auszugeben (was bspw. die Noctua L9 kosten). Wenn das Teil dann nochmal 50 - 100% mehr kostet, muss der Käufer dafür dann auch bestmögliche Leistung bekommen. SFF, alles aus Kupfer und die eher seltene Höhenbegrenzung auf 48mm wird hier der Knackpunkt sein. Die AXP Modelle von Thermalright sind alle bspw. >50mm.

 

[HRT1337]

Wird es den CPU Kühler nur in Kupfer geben? Ist halt gar nicht meine Farbe :/

 

[JtotheK]

Nicht dein ernst oder?

 

[Kurry]

Wird es den CPU Kühler nur in Kupfer geben? Ist halt gar nicht meine Farbe :/

Einmal zum Galvaniker, dann ist er chromfarbend-vernickelt

 

[Ogel]

Anmerken sollte man, dass Vollkupfer außer dem Gewicht und der Optik nicht viel bringt.
Hier im Luxx ist mal eine Sonderedition des AXP-100 oder 200 verlost worden, die komplett aus Kupfer war, der Tempunterschied zur Standardvariante lag meines wissens bei 1-2°K...

 

[Kurry]

[...] der Tempunterschied zur Standardvariante lag meines wissens bei 1-2°K...

... was bei diesem Projekt den Unterschied zwischen machen und nicht machen ausmachen kann.

 

[Ogel]

Stimmt. Preis steigt damit aber auch stark, da die Tooling- und Materialkosten deutlich höher sind.

 

[commander1984]

Anmerken sollte man, dass Vollkupfer außer dem Gewicht und der Optik nicht viel bringt.

Base und Heatpipes sollten schon aus Kupfer sein. Mit Alufinnen könnte ich bspw. aber auch leben, wenn damit eine deutliche(!) Kostenreduzierung einhergeht.

 

[Stullen Andi]

Mann muss halt auch berücksichtigen das Kupfer zwar Wärme besser transportiert als Alu, das Alu die Wärme aber besser an die Luft abgibt, als das Kupfer.

 

[gogoAustria]

Ein schönes Beispiel dafür sind Thermalrights Macho Modelle.

Ists nicht gerade hier so, dass es kaum messbare Auswirkungen hat?

 

[highko]

Mann muss halt auch berücksichtigen das Kupfer zwar Wärme besser transportiert als Alu, das Alu die Wärme aber besser an die Luft abgibt, als das Kupfer.

Das lese ich immer wieder. Woher kommt diese Info? Soweit ich weiss hängt die Wärmeabgabe nur von der Temperaturdifferenz ab und die müsste bei Kupfer höher sein.

 

[Tzk]

Da bin ich auch gespannt. Aluminium hat zwar eine höhere Wärmekapazität pro Kilogramm (~900 vs. 380 bei Kupfer), aber dafür etwa ein Drittel der Dichte von Kupfer und auch niedrigere Wärmeleitfähigkeit (knapp die Hälfte).
Wenn ich also zwei gleiche Kühlkörper baue, einen aus Alu, einen aus Kupfer, so hat der Kühlkörper aus Aluminium sowohl eine schlechtere Wärmeleitfähigkeit als auch Wärmekapazität.

 

[JtotheK]

Kühlkörper aus reinem Kupfer werden IMMER besser sein als die mit Aluminiumfinnen (bei gleicher Bauart). Aber es macht halt keinen massiven Unterschied aus. Dasselbe ist es übrigens bei Radiatoren wie zB den Rohrradiatoren von AComputer. Die gibt es ja mit Alu- und Kupferlamellen, preislich eine ganz andere Liga, Leistung ist bis auf sehr wenige K gleich.

 

[bigdaniel]

Hier mal eine ein Möglichkeit, wie man den Anpressdruck kontrollieren kann und eine Zugentlastung hat. z.B. beim Transport des Systems wenn der Kühler Schlägen ausgesetzt ist:

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Mann muss halt auch berücksichtigen das Kupfer zwar Wärme besser transportiert als Alu, das Alu die Wärme aber besser an die Luft abgibt, als das Kupfer.

Ich glaube das ist ein Irrglaube der hier schon sehr lange im Forum rumgeistert. Hier mal ein Kommentar aus dem CB Forum dazu:

Selten so einen Unfug gelesen...
Dir ist schon klar, dass ein baugleicher Körper aus Kupfer mehr wiegt, als einer aus Aluminium? Liegt das vielleicht an der höheren Dichte des Kupfers?

Und das haben Dir Professoren und Doktoren erzählt?

Das das ganze Thema Thermodynamik komplex ist, wurde Dir ja schon versucht zu erklären.
Wenn wir aber mal von Baugleichheit, einem stationären Prozess und identischer Kühlung (erzwungene Konvektion bspw.) mit gleichem Medium (Luft), bei gleichen Bedingungen, ausgehen dann kühlt das Kupfer schneller ab als das Aluminium.

Wieviel? Schwer zu sagen, da das ganze Thema wie erwähnt nicht mal eben auszurechnen ist. Stoffeigenschaften ändern sich auch mit der Temperatur.

Aber ein kleiner Anhaltspunkt:
Die Wärmeleitfähigkeit Lambda beträgt bei 20°C etwa 384 W/(m*K) bei KUPFER und etwa 204 W/(m*K) bei ALUMINIUM.
Aus Lambda wird weiterhin der Wärmeübergangskoeffizient alpha berechnet, das sei jetzt aber erstmal egal.
Kupfer ist also ein besserer Wärmeleiter, kann seine Wärme also besser an die Luft abgeben, als das Aluminium.

Das hat nichts mit der Dichte zu tun. Und (erstmal) auch nichts mit der spezifischen Wärmekapazität (cp).

Um 1kg Alu um 1Kelvin zu erwärmen brauchst Du 0.879 KJ Wärme.
Um 1kg Kupfer um 1Kelvin zu erwärmen 0.394 KJ Wärme.

Das ist aber in erster Näherung uninteressant.

Also nocheinmal - Kupfer kühlt schneller ab.

Und da Du soviel auf irgendwelche Titel von irgendwelchen Pseudokoryphäen zu geben scheinst:
Ich bin Dipl.-Ing. und hatte damals 3 Semester Thermodynamik.

Ich fürchte allerdings das der limitierende Faktor nicht das Material ist sondern die Luft. Bei dem geringen Luftstrom den wir an den Finnen haben ist es fast egal ob man Alu oder Kupfer verwendet die Luft nimmt einfach nicht mehr auf (punktuell gesehen). Kupfer hat jedoch die Eigenschaft Hitze besser zu verteilen und dies ist der entschiedene Punkt. Verteilt sich die Hitze gut und schnell in den Finnen können wir mehr Hitze über die Luft abgeben. Der wärmste Punkt in der Kühloberfläche müsste der Übergang zwischen Heatpipe und Finnen sein. Kupfer würde dafür sorgen dass die Zwischenräume zweier Heatpipes wärmer werden.

 

[Stullen Andi]

Das Thema Alu vs. Kupfer ist derart komplex das so ein kleiner Text da nicht ausreicht um das zu erklären. Ich bleibe bei der Meinung das Alu in dem Fall die Nase vorn hat. Probier es einfach aus, 3 Handvoll Finnen sind fix erstellt und mit Pipes versehen. Wichtig dabei, langsam drehende Lüfter und gleichen Finnen Maße wie die Kupfer.

Suchst Du weiter findest Du auch solche Aussagen.

3DCenter Forum - Wärme von Alu und Kupfer - Seite 3

 

[bigdaniel]

Ich glaube das Beste wird sein, dass ich mir ein Sample mit Finnen aus Kupfer und eins mit Finnen aus Aluminium anfertigen lassen. Mal schauen wie hoch der Unterschied ist.

 

[Kurry]

Das Thema Alu vs. Kupfer ist derart komplex das so ein kleiner Text da nicht ausreicht um das zu erklären. Ich bleibe bei der Meinung das Alu in dem Fall die Nase vorn hat. Probier es einfach aus, 3 Handvoll Finnen sind fix erstellt und mit Pipes versehen. Wichtig dabei, langsam drehende Lüfter und gleichen Finnen Maße wie die Kupfer.

Suchst Du weiter findest Du auch solche Aussagen.

3DCenter Forum - Wärme von Alu und Kupfer - Seite 3

Wie soll, rein physikalisch, Alu da vorne sein?


Annahme: stationärer Fall, selbe Randbedingung, die einzige Variabel: Material.

Die Berechnung des absoluten Wärmeübergangskoeffizienten ist so nicht einfach, aufgrund der Annahmen kann man jedoch aussagen, welcher Koeffizient (Cu/Al) größer ist. Der Wärmeübergangskoeffizient ist vom Wärmestrom, der Fläche und der Temperaturdifferenz abhängig. Der Wärmestrom ist im Grunde eine Funktion der Wärmeleitfähigkeit, die im Schnitt 50% größer ist bei Cu im Vergleich zu Al. Damit ist auch der Wärmeübergangskoeffizient von Cu größer.

 

[VJoe2max]

Was man in beiden Fällen (Al vs. Cu) sagen kann: Mit geschwärzter Oberfläche wird die Wärme besser abgegeben (und auch besser aufgenommen - gleicher Effekt). Deshalb werden auch Strangkühlkörper aus Alu in den meisten Fällen schwarz eloxiert ausgeliefert. Hintergrund ist die verbesserte Wärmeabstrahlung bzw. der höhere Emissionsgrad. Wen es interessiert findet hier in den Kommentaren die nötigen Erklärungen . Effektiv verbessert sich mit einer möglichst dunklen Oberfläche der Emissionsgrad. Deshalb muss man für genaue Temperaturmessungen mit Infrarot-Thermometern auch auf Messgeräte zurückgreifen bei denen sich der Emissionsgrad der zu messenden Oberfläche einstellen lässt. Je dunkler die Oberfläche der Kühlflächen ist, desto näher kommt man dem idealen schwarzen Körper, der die physikalisch größtmögliche thermische Strahlungsleistung abgibt, solange er wärmer als die Umgebung ist.
Zieht man nun noch die Wärmeverteilung innerhalb der Lamellen ins Kalkül, sollte die "ideale Kühllamelle" eines Luftkühlers eigentlich aus Kupfer bestehen (weil Feinsilber auch hier einfach zu weich ist) und eine mit Hilfe von Schwefelleber schwarz gebeizte Oberfläche haben . Der Haupt-Effekt des Wärmetransports bleibt beim aktiv belüfteten Luftkühler natürlich stets die erzwungene Konvektion. Das Thema Wärmeverteilung in den Lamellen ist daher schon auch wichtig, aber man kann es durch die Anordnung der Heatpipes und die Form der Lamellen so anpassen, dass auch Alu als Lamellenmaterial durchaus konkurrenzfähig ist. Im Endeffekt macht das alles aber nicht so wahnsinnig viel aus. Im Vergleich z. B. zum Wärmeübergang in Wasserkühlern ist der Wärmeübergang zur Luft immer sehr schlecht (bei Waküs ist das in den Radiatoren natürlich auch der Fall nur hat man dort halt kein Flächenbegrenzungen).

Was das schwärzen der Lamellen zur Verbesserung der thermischen Abstrahlung angeht:
Da sich eine tiefschwarze Oberfläche bei Alu durch Eloxierung leicht umsetzen lässt, während vergleichbare Verfahren die zum Schwärzen von Kupfer geeignet sind nicht so verbreitet sind, wenn keine wärmedämmenden Schichten auftragen werden sollen, wären jedenfalls auch tiefschwarz eloxierte Alu-Lamellen ein richtiger Optimierungsschritt, wenn es darum geht die letzten Reserven bei Luftklühlern zu heben. Je schwärzer desto besser.

Unabhängig davon: Das scheint mir ja wieder ein sehr schönes Projekt zu werden!
Bin gespannt auf das Ergebnis. Bis es eine vernünftige Auswahl an ITX-Brettern für Ryzen CPUs gibt wird ja eh noch Zeit ins Land gehen. Von daher werd ich das hier gespannt verfolgen. Einen richtig guten, super flachen top-blower Kühler kann man aber sowieso immer brauchen.

 

[JtotheK]

Ich bin sehr gespannt auf die ersten Prototypen!

 

[e.v.o]

Mal ne Frage:
Der Block in dem die Heatpipes sitzen ist ja solide. Je größer die Fläche, desto besser die Kühlung. Siehe das Innenleben von WaKü CPU Kühlern. Könnte man in den Block oben nicht auch "Finnen" (also ne Art Schachbrett) reinfräsen um die Leistung zu verbessern?

 

[bigdaniel]

Update:

Ich habe ein Angebot von CoolJag erhalten das auf einem vernünftigen Preislevel ist. Das Angebot einhält die folgenden Dinge:

Angebot CoolJag 1
- eigener Lüfter
- Kupfer CPU base
- Kupfer Heatpipes
- Aluminium Fins
- Retention for 115x, AM4 and 2011-3 narrow ILM
- Der erwartete Kickstarterpreis wird bei 60€ inkl. 19% German MwSt. liegen

CoolJag hat mir kein Angebot für eine Vollkupfer Version gegeben, weil das Gewicht der Fins so hoch sein wird, dass die Heatpipes dieses nicht tragen können. Aber ich kann einen Prototypen testen.

In der Zwischenzeit habe ich auch Lian Li gefragt ob die mir helfen können. Lian Li hat eine Fabrik gefunden die die Kühler von Thermalright und CoolJag baut. Es sieht daher so aus, dass diese Hersteller keine eigene Fabrik haben sondern bei anderen Herstellern fertigen lassen. Lian Li hat mir zwei Angebote gegeben:

Angebot Lian Li 1
- Kein Lüfter
- Copper CPU base
- Copper Heatpipes
- Aluminium Fins
- Retention for 115x, AM4 and 2011-3 narrow ILM
- Der erwartete Kickstarterpreis wird bei 50€ inkl. 19% German MwSt. liegen

Angebot Lian Li 2
- Kein Lüfter
- Kupfer CPU base
- Kupfer Heatpipes
- Kupfer Fins
- Retention for 115x, AM4 and 2011-3 narrow ILM
- Der erwartete Kickstarterpreis wird bei 70€ inkl. 19% German MwSt. liegen

Ich glaube ich werde den Kühler ohne Lüfter anbieten, weil ich nicht das Know-How habe einen ordentlichen Lüfter zu entwickeln. DAN Cases steht für eine hohe Qualität und daher möchte ich kein Produkt ausliefern, dass nur einen mittelmäßig guten Lüfter hat, der dann eh getauscht wird.

 

[linkplayer]

Klingt doch super. Weißt du schon wann das Projekt bei Kickstarter anlaufen kann?

 

[bigdaniel]

Das dauert noch, erst brauch ich nen Prototyp.

 

[symerac]

... und vor allem Testergebnisse ..

 

[JtotheK]

Bin gespannt ob die Vollkupferversion die 10€ rechtfertigen kann. Und generell auf die Ergebnisse bin ich sehr gespannt! Weiter so