Buildlog Mini-ITX custom Cube Case mit Kompressorkühlung

[NoiseBomb]

Hallo liebes Computer Base Forum,

wie der ein oder andere schon in meinem vorherigen Thread gelesen haben dürfte plane ich zurzeit ein kompaktes Mini-ITX System mit Kompressorkühlung. Link zum Urthread: https://www.computerbase.de/forum/t...el-kabelverlaengerung-fuer-i-o-panel.1806832/
Dazu hatte ich ja versprochen einen kleinen Buildlog zu machen. Deshalb folgt jetzt erstmal die Planung mit Autodesk Inventor 2018 und Fusion 360 und später der komplette Bau mit Bildern und Erklärungen.

Disclaimer: Ich betrachte das hier als Nebenprojekt zu meinem Maschinenbaustudium und werde mir deshalb zwischen den Updates Zeit zu lassen. Meine Entwürfe können Fehler enthalten und sollten nur unter Vorbehalt verwenden werden. Falls gewünscht kann ich alle CAD-Zeichnungen und zusätzliche Dokumente hochladen. Außerdem werden einige komplexere Rechnungen zur Thermodynamik und Kältetechnik folgen. Auch diese können Fehler enthalten, falls ihr solche findet bitte ich euch mir das mitzuteilen. Auch konstruktive Kritik oder Verbesserungsvorschläge sind sehr gerne gesehen. Ich bitte um einen freundlichen Umgangston.

Nun zum Thema:

Projektanforderungen:
-kompaktes und leistungsstarkes mini-ITX System mit Sockel 2066
-kompakte Kompressorkühlung mit 1,5 KW bei -15°C
-Gehäusematerial: div. Holzarten (vorzugsweise Hart), Aluminium, Kupfergitter
-gutes Kabelmanagement mit einzeln gesleevten Kabeln
-custom Kühlloop mit CPU, Grafikkartenkühler und Kühler für Spannungswandler

Designkonzept:

Erster Entwurf vom Designkonzept erstellt mit Fusion 360

1. Entwurf vom Kühlsystem mit Radiallüfter und Verflüssiger (ab hier Autodesk Inventor 2018)

aktuelles Design mit Standfuß

Halbschnitt diagonal mit Netzteil (im Sockel), Kühleinheit (oben) und Mainboard
Man erkennt die Rahmenkonstruktion im oberen und mittleren Teil

andere Ansicht.

So das wars fürs Erste. Sobald ich nach meinen Prüfungen etwas mehr Zeit habe werden noch mehr Bilder folgen. Mit dem Upload der CAD-Dateien müsst ihr euch noch etwas gedulden da meine Dateien kein passendes Format haben fals dazu jemand eine Lösung hat bitte antworten.

Schönen Abend noch

Dominik aka NoiseBomb

 

[hanzmanz_bb]

Wo kommt bei dem Projekt der Kompressor eigentlich hin?

 

[Fragger911]

Erst einmal "WOAH!" nice und ambitioniert.

Um gleich auf meine Fragezeichen zu kommen:
- warum S-2066 und nicht Threadripper?
- werden die einzelnen Ebenen mit Gewindebolzen verschraubt, wie auf den Zeichnungen zu erahnen ist? schneller Zugang wäre dann mein Gedanke
- das gesamte System steht dann als Deko-Element im Raum und der Kompressorkühler soll in den Fuß?
- gibt es solche Kühler auch in leise?
- dessen 1,5 kW Kühlleistung müssen als Abwärme auch irgendwo hin... in den Raum, um diesen weiter aufzuheizen?
- Wakü mit externen Radiator eventuell als Fallback bedacht?

Nachtrag:
Ja, sehe gerade, TR und mini-ITX ist nicht, nur µATX. Mein Fehler.

 

[hanzmanz_bb]

- gibt es solche Kühler auch in leise?

mehr oder weniger, Stichwort Tiefkühler...

- dessen 1,5 kW Kühlleistung müssen als Abwärme auch irgendwo hin

mit Schläuchen zu einem ordentlichen Radiator, so wie beim Splitklima-Gerät, aber dann ist dahin mit der Optik...

Und ein Modell "schneller Zugriff" wird das auch nicht; sollte dann auch ordentlich isoliert sein zwecks Feuchtigkeit!

 

[NoiseBomb]

Absolut richtig. Threadripper fällt aus da ich Intel-Kind bin. Die Abwärme wird über den Kupferradiator im oberen Teil abgegeben. Dieser wird von mir selbst aus Kupferrohr und Kupferblech verlötet und wird direkt durch den Radiallüfter durchströmt. Die genaue position vom Kompressor bereitet mir aktuell noch etwas Sorgen, entweder kommt er direkt über das Mainboard oder der Sockel wird noch um 2 Ebenen erhöht und der Kompressor wandert in den Sockel. Ich bin mir auch noch nicht ganz sicher welcher Kompressor zum Einsatz kommen wird. Wahrscheinlich eine komplett gekapselte Einheit aus einem Tiefkühlschrank da diese recht leise und kompakt sind. Der Kompressor wird außerdem nochmal komplett schall gedämmt. Ansonsten bleibt als Geräuschquelle nur der Radiallüfter welcher dank Feinwuchtung und gedämpfter Lagerung auch recht leise sein dürfte.

Auch noch unklar ist momentan die genaue Lage der Grafikkarte ob Raiserkarte und wenn ja wo hin genau. Die Kühlblöcke werden im übrigen auch noch selbst gefräst und sitzen jeweils direkt auf dem Die und dienen selbst als Heatspreader. Das heißt die CPU wird geköpft und der Kühler wird mit Flüssigmetall direkt aufgesetzt und der Kühler wird durch den Bügel gehalten. Alle Kältemittel Verbindungen werden aus Kupferrohr hart gelötet.

Stichwort Modell "schneller Zugriff", hier wird das gesamte Gehäuse in 3 Baugruppen Unterteilt:
1. Oberseite Ebene 1-4: Diese enthält die gesamte Verflüssigereinheit und wird mit 2 Schnellverschlüssen angeschlossen. Hier findet der größte Teil der Wärmeübertragung an die Umgebung statt.
2. Haupteinheit Ebene 5-9: Hier sitzt das Mainboard und die Grafikkarte. Durch die untere Ansaugung des Radiallüfters sollte ein ausreichender Airflow für alle passiven Komponenten am Mb entstehen. Auch hier wird mit zwei Schnellverbindern angeschlossen.
3. Sockel Ebene 10-14(evtl.17): Hier wird zum einen das Netzteil und zum anderen vermutlich der Kompressor unterkommen. Sollte der Kompressor hier angeschlossen werden kommen hier erneut 2 Schnellverbinder zum Einsatz.
Alle Baugruppen sind leicht und Werkzeug frei voneinander zu trennen. Die Baugruppen an sich sind miteinander verschraubt. Somit ist das komplette Gehäuse demontierbar. Auch Upgrades sollten ddank schnellverbindern kein Problem sein.

Ergänzung (24. Juni 2018)

Frage: Darf ich dieses Thema parallel auch in anderen Foren wie PCGH o.ä. posten?

 

[hanzmanz_bb]

Wiest du eigentlich wie gross bzw. schwer so ein Komprssor ist???

Wenn du das alles in einen Big Tower bekommst, geb ich dir richtig viel Geld....

 

[NoiseBomb]

Der Kompressor ist bereits bestellt: https://www.kaeltetechnikshop.com/v...l-mbp-hbp-r404a-r507-220-240v-50hz-html.html?

 

[Fragger911]

Wiest du eigentlich wie gross bzw. schwer so ein Komprssor ist???

13,5 kg Trockengewicht...
Ich empfehle dann schon mal vorher Rollen zu kaufen, andernfalls 2 große Bügel anbringen damit die Klavierträger gut anpacken können... oder einen guten Chiropraktiker für hinterher.

 

[hanzmanz_bb]

Ist aber nur der Kompressor ohne Radiator und Lüfter.... aber ist noch einer der leichten...

Aber bei so einem gewagten/ambitionierten Projekt, was soll man dazu sagen?! ---> halbgar, nicht wirklich zu ende gedacht!!!

Aber könnte klappen; in Form und Größe eines Heizpilzes....

Soll doch nicht etwa deine Abschlussarbeit für die Camups Elite der Uni Göttingen werden

1. Oberseite Ebene 1-4: Diese enthält die gesamte Verflüssigereinheit und wird mit 2 Schnellverschlüssen angeschlossen. Hier findet der größte Teil der Wärmeübertragung an die Umgebung statt.

Und der Rest, wo "Wärmeübertragung" stattfindet ist in Harz eingegossen???

2. Haupteinheit Ebene 5-9: Hier sitzt das Mainboard und die Grafikkarte. Durch die untere Ansaugung des Radiallüfters sollte ein ausreichender Airflow für alle passiven Komponenten am Mb entstehen. Auch hier wird mit zwei Schnellverbindern angeschlossen.

Und wie verhinderst du die Kondesatbildung????

 

[NoiseBomb]

Im Normalbetrieb fahren wir eine Verdampfertemperatur knapp über Taupunkt (etwa 12°C) um dieses Problem zu umgehen. In OC Konfiguration fahren wir auf -20°C bis -25°C und müssen hier ähnlich wie bei Stickstoff üblich auf Klarlack und Armaflex zurückgreifen. Ich denke ich werde für beide setups ein Mainboard vorbereiten.
Die gezielte Verdampfung lässt sich durch den Einsatz eines Expansionsventils gewährleisten.
Drücke spielen keine Rolle da das komplette System für 60 Bar Druck ausgelegt wird.

 

[NoiseBomb]

Hier ein paar Neue Bilder:

Neues Design für den Deckel (Ebene 1)

Hier mit besserer Belichtung

Außenansicht

Viertelschnitt mit verdeckten Kanten.

 

[NoiseBomb]

 

[Fragger911]

Viertelschnitt mit verdeckten Kanten.

Ich nehme mal an das µATX Board ist nur als allgemeiner Platzhalter gedacht?!
Und wenn man sich das das so vor dem geistigen Augen vorstellt, dann hat das Konstrukt eine projizierte Kantenlänge von ca. 25 cm (max.), oder liege ich da komplett falsch? (welche Abmessungen hat eigentlich der Kompressor?)

Bei all dem, wie wird das mit der Verkabelung, also nicht nur die Stromversorgung vom Netzteil, sondern vor allem auch USB/LAN/Audio/Grafikkarte etc von der ATX-Blende.
a) das sieht auf den Zeichnungen alles auf den Mikrometer eng aus
b) lässt du die ATX-Blende frei zugänglich und wenn ja, wie dichtes du dann alles soweit gegen "feuchte" Umgebungsluft ab

 

[NoiseBomb]

Die Verkabelung wird tatsächlich sehr eng. Ich denke das ich hier einige Kabel selbst Konfektionieren muss. Sata werden zum Beispiel Winkelstecker. Usb auch. wirklich sorge macht mir zur zeit HDMI oder displayport. Selbst konfektionieren wird schwierig und Winkelstecker kenne ich keine. Die Kantenlänge ist 310mm außen bzw. 270 innen. Ja das ganze ist eng aber das geht schon. Das Netzteil ist in der Tat momentan nur ein Platzhalter aber es war das einzige micro-ATX Mainboard mit großem Sockel das es auf grabCAD gab. Es ist zwar nur Sockel 2011-3 aber das sollte von den Maßen ungefähr passen.
Abgedichtet wird das ganze mit Klarlack und Armaflex ähnlich wie beim Umgang mit Flüssigstickstoff.

 

[hanzmanz_bb]

Im Normalbetrieb fahren wir eine Verdampfertemperatur knapp über Taupunkt (etwa 12°C) um dieses Problem zu umgehen.

Und der Taupunkt wird dann hoffentlich regelmäßig neu bestimmt.... denn 12 Grad sind sehr gewagt und eher was für die Wintermonate.

Mal ne doofe Frage, hast Du/Ihr mal eine Kompressorkühlung in ein normales Gehause gebaut bzw. angebaut? Und bei den Temperaturschwankungen sollte man über den Werkstoff Holz auch mal nachdenken... Nicht das Dir das Teil nach einiger Zeit dann wegschimmelt.

Und wie werden die restlichen Komponenten des Mainboards gekühlt?

 

[NoiseBomb]

Wie gesagt alle Mainboard Komponenten werden Passiv bleiben außer die Spannungswandler. Die werden auch aktiv gekühlt. Taupunkt bei 12°C sollte passen. Wenn ich doch Kondensation habe werde ich höher gehen. Kompressorkühlungen habe ich schon relativ viele gebaut allerdings nicht mit so kleinen Abmessungen. Ich habe einen großen Kälteschein und schon viele Klimaanlagen in Betrieb genommen und gebaut.
Da ich nur massive Harthölzer verwende sollte Feuchtigkeit kein Problem sein. Der Lack muss natürlich gut gewählt sein aber ansonsten sehe ich da kein Problem wenn das Holz gut getrocknet ist.