der8auer Aqua Exhalare: High-End-PC mit Phasen-Kühlung für 10.000 Euro
Roman „der8auer“ Hartung präsentiert zur Gamescom 2017 einen neuen High-End-PC, dessen Komponenten zur Kühlung in eine spezielle Flüssigkeit getaucht sind. Die größte Herausforderung bei der Umsetzung des für 9.999,90 Euro erhältlichen Systems war es laut Hartung, den Kühlkreislauf vollständig abzudichten.
Mehr als eine Studie
Hardware durch den direkten Kontakt mit einer bei Erwärmung verdampfenden Flüssigkeit zu kühlen, ist nicht neu. Im Server-Bereich wird seit Jahren auch auf diese Lösung gesetzt, Gigabyte hatte beispielsweise zur CES 2017 ein entsprechendes System gezeigt. Roman Hartung hat dieses Prinzip jetzt aber erstmals auf einen Desktop-PC übertragen, den es ab sofort auch über Caseking.de* zu kaufen gibt.
Kühlflüssigkeit mit Siedepunkt bei 61 °C
Als Kühlflüssigkeit kommt Novec 7100 von 3M zum Einsatz. Die auf Kohlenstoff basierende Flüssigkeit hat einen Siedepunkt von 61 Grad Celsius. Beim Wechsel vom flüssigen in den gasförmigen Aggregatzustand wird sehr viel Wärmeenergie aufgenommen und mit dem dann aus der Flüssigkeit aufsteigendem Gas schnell von den Wärmequellen abgeführt. Im der8auer Aqua Exhalare sind das insbesondere die GPU auf der GeForce GTX 1080, deren Spannungsversorgung und der Prozessor vom Typ Core i7-7800X. Aber auch dessen Stromversorgung wird von der Flüssigkeit gekühlt, in diesem Fall findet aber kein Phasenübergang statt - die erzeugte Abwärme reicht bei der Last zur Messe dafür nicht aus.
Das aufsteigende Gas kondensiert an einem Radiator im Gehäusedeckel, der wiederum durch einen Radiator und dessen zwei 140-mm-Lüfter in der Front gekühlt wird. Denn um zu gewährleisten, dass das gasförmige Kühlmittel am Radiator kondensiert und dabei die aufgenommene Wärme auch wieder abgibt, muss dieser dauerhaft deutlich unter 61 °C warm sein. Auf der Seite mit der CPU ist das von oben herab tropfende Kondensat im Video sehr gut zu erkennen.
Die Herausforderung war die Dichtheit
Weil Hartung dafür gesorgt hat, dass alle Kabel luftdicht den Behälter mit Hardware und Kühlfüssigkeit verlassen, ist das System „quasi Wartungsfrei“. Ein Überdruckventil unter dem Deckel stellt sicher, dass der Druck im Behälter nie über 1,5 Bar liegen kann, beim Ausfall der Radiator-Kühlung und in Folge dessen zu viel Gas im System kann der überschüssige Druck also abgebaut werden.
GPU-Kühler und CPU-Heatspreader mit Laser-Behandlung
Auch wenn es den Anschein macht, dass CPU (ohne Kühler) und GPU (mit offenem Wakü-Kühler von EKWB) ohne weitere Bearbeitung im System verbaut worden sind, gibt es einen weiteren Unterschied im Detail: Sowohl der Heatspreader der Skylake-X-CPU als auch die Finnen des GPU-Kühlers wurden von Hartung mittels Laser bearbeitet, so dass deren Oberfläche rauer respektive deutlich größer ist. Das soll verhindern, dass eine stationäre Gasschicht auf molekularer Ebene zum Abriss der Kühlung führt. Bei der GPU waren 15 °C geringere Temperaturen durch diesen Eingriff die Folge.
Der der8auer Aqua Exhalare kann ab sofort bei Caseking bestellt werden, mit Intel Core i7-7800X (Test), MSI GeForce GTX 1080 Gaming X+ (Test), 32 GB RAM und 250 GB großer SSD liegt der Preis bei 9.999,90 Euro.
ComputerBase hat Roman Hartung wiederkehrende Fragen der Community zur Umsetzung der Zwei-Phasen-Kühlung zukommen lassen. Er bestätigt, dass die CPU vor dem Einsatz im System geköpft und Intels thermisch ineffiziente Wärmeleitpaste durch Flüssigmetallpaste ersetzt wurde, um das Temperaturgefälle zwischen der Oberseite des Heatspreaders und den Kernen im Die so gering wie möglich zu halten. Unter Einsatz von Prime95 soll die Temperatur des wärmsten Kerns bei 85 bis 90 Grad Celsius liegen. Hartung schlussfolgert: „61°C [Siedetemperatur des Kühlmediums, Anm.d.Red.] ist eigentlich eine gute Temperatur für die Komponenten.“
Einige Leser hatten darüber hinaus gefragt, ob die Installation eines Kühlkörpers auf der CPU nicht die Kühlleistung noch weiter erhöhen würde. Hartung verneint das. Für die Kühlung ist wesentlich, dass das Kühlmedium verdampft – denn dabei wird wie im Fall von Wasser deutlich mehr Energie aufgenommen als bei der Erwärmung innerhalb eines Aggregatzustandes. Ein größerer Kühlkörper würde gegenüber dem Ist-Zustand jedoch im Zweifel dazu führen, dass die Wärme zu großflächig und damit ohne das Kühlmedium zu verdampfen abgegeben wird – die Kühlung wäre damit nicht effizienter als ohne. Weil er den Heatspreader mittels Laser aufgeraut hat, ist dessen Oberfläche bereits deutlich größer als es scheint.
Auf der GPU wiederum musste er einen Kühler montieren, da der nackte Die nicht bearbeitet werden konnte. Und ohne Behandlung kommt es zum Leidenfrost-Effekt, der durch seine isolierende Wirkung zum sofortigen Tod der GPU führt.
Bedenken, der PC sei mit der plätschernden Flüssigkeit laut, kann Hartung ebenfalls zerstreuen: Mit einer Dichte unterhalb der von Wasser und 15 mm dicken Acrylglasscheiben sei von diesem Teil des Kühlsystems überhaupt nichts zu vernehmen.
Bevor, wie Caseking gegenüber ComputerBase in Aussicht stellt, im Sommer dieses Jahres der echte Nachfolger des Aqua Exhalare erscheinen soll, hat Roman „der8auer“ Hartung das Kühlsystem aus dem Vorjahr noch einmal auf einen anderen Rechner übertragen. Zu kaufen geben wird es den „Aqua Exhalare Nvidia Edition by der8auer“ im Gegensatz zum Model aus dem Vorjahr aber nicht. In einem Video auf dem YouTube-Channel von Nvidia gewährt Hartung einen umfassenden Einblick in die Technik hinter dem System.
Das rein als Showcase konzipierte System nutzt mit dem Lian Li PC-O8 ein deutlich breiteres Gehäuse. Weil der von Hartung angefertigte, mindestens bis zwei Bar druckdichte Acrylglas-Behälter für die Hardware und die Zwei-Phasen-Kühlung aber erneut seinen Platz einfordert, bleiben die Zustände beenget. Deshalb fiel die Wahl dieses Mal auch auf ein Mini-ITX-Mainboard mit Z370-Chipsatz und keine ATX-Platine.
Deutlicher hervorgehoben werden kann hingegen die Grafikkarte, die nicht mehr auf der Rückseite der Platine steht, sondern vor dem Mainboard im 45-Grad-Winkel thront. Der sandgestrahlte GPU-Kühlkörper wurde von Hartung selbst entworfen. Sein Design überrascht in Anbetracht des Auftraggebers nicht.
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Fabian und 
Jan-Frederik