PC Gehäuse, Belüftung optimieren


In einem Desktop-PC entsteht Wärme, die nach außen abgeführt werden muss. Man kann die Leistung der Lüfter durch richtige Auswahl des Typs oder durch etwas Zubau optimieren

Ein typisches Gehäuse hat heute an der Seite einen großen Lufteintritt und in der Rückseite zwei Luftaustritte: Durch das Netzteil wird Luft nach außen geblasen, und meist gibt es eine Öffnung für einen zusätzlichen 120 mm Gehäuselüfter,


Die Gehäuselüfter gibt es schon für geringes Geld, aber sie unterscheiden sich:
  • die einfachen Lüfter haben manchmal nur einen zweipoligen Anschluss an die 12V-Speisespannung im PC (sw = Masse, ge = +12V)

  • Manche kommen mit einem dreipoligen Stecker, der am dritten Kontakt die Drehzahl zurück an das Motherboard gibt.

  • Und es gibt vierpolige Stecker, bei denen am vierten Kontakt ein PWM (PulsWeitenModulation) Signal vom MB an den Lüfter gegeben wird.
Die Stecker sind abwärts kompatibel, d. h. ein Lüfter mit 4 Kontakten kann auf einen dreipoligen Anschluss auf dem MB aufgesteckt werden. Das MB regelt dann die Spannung des Lüfters.

Stehen nur zwei Kontakte zur Verfügung, dann läuft der Lüfter immer mit voller Drehzahl



Eine zufällige Entdeckung!


Meine Eltern haben mir als Kind beigebracht, meine Nase nicht in fremde Sachen zu stecken. Aber solche Ratschläge schlägt man in den Wind. Nur, als ich mal vor Jahren meinen Kopf beim Fummeln an Steckkontakten in den laufenden PC steckte, der offen und quer auf dem Tisch lag, stand mir der Wind im Gesicht, obwohl der Lüfter die Luft nach außen fördern sollte. Was ist denn da los?



Zur Prüfung der Strömungsverhältnisse im PC diente ein 2 - 3 cm langes Fädchen (Nähgarn), von einer Pinzette gehalten. Und, siehe da, in der Mitte des Lüfters strömte die Luft nach außen, aber am Rand wurde nicht weniger heftig Luft in den PC geblasen!


Eine Nachfrage beim Hersteller, warum denn Lüfter mit diesem seltsamen Strömungsverhalten hergestellt werden, ergab, dass es zwei Lüftertypen gibt. Der eine, durchsatzoptimiert, mit "F" für Flow in der Typangabe erzeugt einen nur geringen Druckanstieg, der andere, mit "P" für Pressure in der Typenbezeichnung, kann eine höhere Druckdifferenz erzeugen. Und diese ist nötig, weil das Lochblech hinter dem Lüfter (im Bild links) einen erheblichen Strömungswiderstand darstellt, der einen Druckverlust bewirkt, dem der auf Flow optimierte Lüfter am Rand nicht gewachsen ist. Aber die Blende hilft, ihn zu überwinden.


Kann man diesen Bereich durch eine Blende abdecken?

Als Versuch wurde aus Karton eine Blende geschnitten, außen ein Quadrat mit 120 mm Kantenlänge, innen ein Kreis mit 100 mm Durchmesser. Diese Blende wurde erst einmal mit Klebestreifen auf den Lüfter geklebt und wieder mit dem Fädchen geprüft, ob die Strömung nach innen noch vorhanden ist. Sie war, aber schon schwächer! Darauf hin wurde die nächste mit 95 mm Durchmesser hergestellt und die Strömung war nicht mehr vorhanden. Außen gefühlt wurde jetzt eine größere Luftmenge gefördert.



Die erste Lösung:


Die Blende ist mit Klebestreifen befestigt.

Unten sieht man die Grafikkarte, die im Betrieb merklich warm wurde, obwohl ich kein Gamer bin. Diese Wärme wurde durch den Gehäuselüfter nach oben gezogen, aber die erwärmte Luft wird auch durch den Lüfter des Prozessorkühlers angesogen. Durch den aufgesteckten Zylinder, wieder aus Karton, wird frische Außenluft durch durch die Öffnungen des PC-Gehäuses angesaugt.

Die Klebestreifen hatten sich aber nach einer Weile gelockert, so dass die Blende schließlich mit einem geeigneten Alleskleber (UHU Kraft, PATTEX Multi, ...) direkt auf das Lüftergehäuse aufgeklebt wurde.

Das hat sich jahrelang bewährt.


Die zweite Lösung:

Das Motherboard wurde ausgetauscht und die klobige PCI-Grafikkarte konnte nicht aufgesteckt werden, da nur noch PCIe-Slots vorhanden sind. Dadurch verschwand diese Wärmequelle. Kurz darauf machte der Gehäuselüfter schlimme Geräusche, ein Austausch war fällig. Ich entschied mich für einen Arctic F12 Lüfter.


Nach dem Einbau zeigte auch dieser Lüfter am Rand die Luftströmung nach innen, erneut wurde eine Blende angefertigt und jetzt sofort mit Alleskleber auf den Lüfter geklebt. Das beseitigte die Strömung nach innen.

Tipp für den Nachbau: Der Kreisdurchmesser sollte durch Probieren ermittelt und so groß wie möglich gehalten werden. Als Material eignet sich irgendein Verpackungskarton (Nudeln, Cornflakes, oder auch Schuhkarton, ...). Geschnitten wird am besten mit dem Japanmesser auf einer Schneidematte.

Und noch ein preventive Maintenance Tipp: Mindestens zwei mal im Jahr sollte mit einem Staubsauger der CPU-Kühler vom Staub befreit werden. Sonst setzen sich die Rippen des Kühlkörpers völlig zu, die Wärmeabfuhr wird sehr stark reduziert. Das rechtsstehende Bild lässt sich zum Vergrößern und Erschrecken anklicken.

Den Staubsaugerschlauch bzw. den Griff bei ausgeschaltetem PC auf den Ventilator halten! Dabei dreht der Ventilator heftig im Luftstrom, aber das hat bisher keine Schäden verursacht. Das sollte man übrigens auch bei Laptops machen, wo man den Staubsauger vor die Auslassöffnung der Kühlluft hält.




Die dritte Lösung und Behebung eines Problems:

Ein etwas betagter PC wurde durch Austausch des MBs und anderer Teile auf den letzten Stand gebracht, lediglich das Netzteil wurde weiterverwendet. Der PC lief auf Anhieb, nur der Lüfter im Netzteil erzeugte ein leichtes aber trotzdem störendes Brummen. Das Lüfterrad war wohl nicht gut ausgewuchtet, denn das Brummen war auch am PC-Gehäuse fühlbar.
Zur Behebung wurde ein 120er Lüfter beschafft. Nach der Demontage des ATX-Netzteils zeigte sich, dass der neue Lüfter sich mechanisch problemlos einbauen ließ, aber das vierpolige Kabel an den alten Stecker auf Masse und +12V umgelötet werden musste. Auch hier wurde eine Blende zur Unterdrückung der Randströmung eingebaut.
Aber nach einer Weile begann der Lüfter Schnarrgeräusche zu erzeugen, mit zunehmender Häufigkeit und Lautstärke. Darauf hin wurde der Lüfter genauer angeschaut und festgestellt, dass das Rad axiales Spiel hat und durch eine Feder in der Solllage gehalten wird. Man kann das Rad axial verschieben. Ist der Lüfter hochkant eingebaut, dann wird im Betrieb bei hoher Drehzahl das Rad durch die entstehende Reaktionskraft wohl nur in einem geringen Maß nach "hinten" gedrückt, ohne in Kontakt mit der Blende zu geraten. Aber beim waagrechtem Einbau kommt zu der Reaktionskraft auch noch das Eigengewicht hinzu, was das Rad nach unten drückt und zu Kontakt mit der Blende führt.
Um für diese Auslenkung Platz zu schaffen, wurde eine Distanzlage aus ca. 1 mm starkem Karton geschnitten. Dabei wird zuerst mit einem guten Kreisschneider die Öffnung geschnitten, die Blende aufgeklebt und dann das äußere Quadrat beschnitten. Die Blende besteht nur noch
aus dünnem Bastelkarton.


Der Kreisradius ist ca.1 mm gößer als der Radradius.

Hier kann man nach dem endgültigen Zusammenbau die Lage des Lüfterrads in dem Distanzstück gut sehen. Die Spaltbreite, Radius des geschnittenen Kreises - Radius des Rads beträgt nur ca. 1mm.


Fazit: In fast allen Situationen in einem PC-Gehäuse ist man mit einem P-optimierten Lüfter besser beraten. Die Flügelformen zwischen P- und F-Typen differieren, wie man am Prozessorlüfter sieht. Für den stellen die dünnen Rippen durch ihren geringen Abstand einen erheblichen Strömungswiderstand dar, der einen höheren Druckaufbau erfordert .





Version: 1.03  Copyright: Rolf Süßbrich, Dortmund,  20.03.2023