Die Anforderungen an Rechenleistung und die Summe der Umgebungsbedingungen geben vor, welche Kühllösung für ein industrielles Computersystem infrage kommen kann. Niemand würde auf die Idee kommen, einen Server einfach mitten in die Wüste zu stellen – zu heiß, zu staubig, zu trocken. Industrie-PCs (IPCs) jedoch müssen unter genau solch extremen Umgebungsbedingungen zuverlässig zurechtkommen. Fahrzeug-PCs, etwa für die Entwicklung von Assistenzsystemen in Autos, müssen bei -30 °C im Winter ebenso ausfallsicher sein wie bei 50 °C im Hochsommer. Steuerungs-PCs in der Industrie dürfen bei Staub, Abwärme der Maschinen oder schweren Erschütterungen nicht den Dienst verweigern, um teure Ausfallzeiten zu vermeiden. Geräte in der Medizintechnik hingegen müssen oft extrem performant sein, zum Beispiel für bildgebende Verfahren. Gleichzeitig sollen sie flüsterleise arbeiten. Diese Liste ließe sich beliebig fortsetzen – und fast täglich kommen durch das Internet of Things (IoT) und Industrie 4.0 neue Anwendungsfälle hinzu.

Das beste aus zwei Welten: Inonet bietet hybride Kühllösungen für Industrie-PCs, die die Vorteile von aktiver und passiver Kühlung vereinen.

Das beste aus zwei Welten: Inonet bietet hybride Kühllösungen für Industrie-PCs, die die Vorteile von aktiver und passiver Kühlung vereinen. Inonet

In vielen Fällen stellt die Kühlung der Geräte eine große Herausforderung dar. Denn keine der verfügbaren Technologien ist alleine für sich in der Lage, alle Einsatzbereiche abzudecken. Der am weitesten verbreitete Ansatz ist die aktive Kühlung mit Lüftern. Um die eingesetzten leistungsstarken Prozessoren und Grafikkarten zu kühlen, müssen erhebliche Luftmassen bewegt werden: Bei einer internen thermischen Dissipation von 500 W und einem maximal tolerierbaren Temperaturanstieg von 5 °C sind als grober Richtwert fünf Kubikmeter Luft pro Minute notwendig, die sich durch das Gehäuseinnere bewegen.

Staub und Verschleiß bei aktiver Kühlung

Verwirbelungen im Gehäuse, die den Luftstrom ungleichmäßig verteilen, können diesen Wert noch deutlich nach oben treiben. Dabei gilt nicht immer das Prinzip „viel hilft viel“. Denn die Wirkung der Lüfter steigt nicht linear zu deren Anzahl, das Gehäuse bietet zahlreiche Widerstände. Es steigt zunächst einmal der Geräuschpegel und in der Umgebung muss ausreichend kühle Luft vorhanden sein. Das ist nicht in jedem Szenario gegeben. Ein weiterer Nachteil der aktiven Kühlung ist zudem, dass sie durch den Luftstrom auch Staub aus der Umgebung anzieht, den Filter aus dem Gehäuse ferngehalten müssen. In vielen Industrieanwendungen sorgt die daraus resultierende Prüfung und Wartung der Systeme für erheblichen Aufwand. Obendrein sind Lüfter als bewegliche Teile einem normalen Verschleiß unterworfen und sollten regelmäßig ausgetauscht werden. Hinzu kommt, dass die Kühlleistung bei aktiv gekühlten Systemen mit zunehmender Höhenlage abnimmt – in höher gelegenen Einsatzgebieten ist aufgrund der dünneren Luft mit geringerem Wärmeleitkoeffizienten für die Erbringung der gleichen Kühlleistung ein höherer Luftdurchsatz notwendig.

 

Die Vorteile der passiven Kühlung und den hybriden Entwärmungsansatz von Inonet stellt der Beitrag auf der nächsten Seite vor.

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