Zusammenfassung

Beim Einsatz lüfterloser Computer sollte man auf ausreichende Wärmeableitung, gute Luftumwälzung am Einbauort, die richtige Auswahl temperaturbeständiger Komponenten (z. B. Industrie-SSDs) sowie den Schutz vor Kondensation bei Kälte achten, um Überhitzung, Ausfälle und Schäden zu vermeiden.

1. Wärmeableitung und Kühlprinzipien
    • Funktionsweise: Wärme wird über Gehäuseflächen oder Heatpipes abgeführt.
    • Voraussetzung: Ausreichendes Temperaturgefälle zwischen Gehäuseoberfläche und Umgebungsbereich.
    • Risiko: Bei fehlendem Gefälle droht Wärmestau ohne ausreichende Ableitung.
    
2. Umgebung und Einbauort
    • Luftzirkulation erforderlich: Besonders bei engen Einbauverhältnissen.
    • Folgen ohne Luftaustausch: Überhitzung → Taktfrequenzreduzierung → CPU-Leistungsdrosselung bzw. Abschaltung.

3. Einbau in Gehäuse und Schaltschränke
    • Große Schaltschränke: Interne Luftzirkulation durch vorhandene Gehäuselüfter empfohlen.
    • Kleine Gehäuse: Temperaturmessungen, temperaturgesteuerte Lüfter, Belüftungsöffnungen notwendig.
    
4. Temperaturmanagement im Betrieb
    • Innere Temperatur: ca. 10–20 °C höher als Umgebung.
    • Speicherauswahl:
        ◦ Standard-SSDs: bis 70 °C
        ◦ Industrie-SSDs: bis 85 °C
    • Hohe Umgebungstemperaturen: ab 45 °C → nur Industrie-SSDs für zuverlässigen Betrieb.
   
5. Betrieb bei niedrigen Temperaturen
    • Gefahr: Kondensation bei Temperaturen nahe Gefrierpunkt.
    • Prävention: Luftentfeuchtung, Heizung im Schaltschrank.
    • Kritisch: Intervallbetrieb unter Frost → Kondenswasserbildung, Korrosionsrisiko, Kurzschlussgefahr.

Bei lüfterlosen PC's wird die Wärme, die von der CPU und anderen Bauteilen erzeugt wird an das Gehäuse weitergeleitet, welches als großflächiger Kühlkörper dient. Dies wird entweder über eine direkte Verbindung der Bauteile über ein Wärmeleitpad mit dem Gehäuse oder durch entsprechende Heat-Pipes realisiert. Das funktioniert aber nur so lange, wie ein ausreichendes Temperaturgefälle vorhanden ist. Die Umgebungstemperatur des lüfterlosen PC's muß also möglichst viel kühler sein als die Oberflächentemperatur des Gehäuses bzw. der dort integrierten Kühlrippen.

Wichtig ist auch, daß am Einbauort eines lüfterlosen PC's eine ausreichende Luftumwälzung stattfindet. Die ist besonders bei engen Einbauverhältnissen sicherzustellen. Findet kein Luftaustausch statt, erhitzt sich das Umfeld des lüfterlosen PC's im Laufe der Betriebszeit und der Temperaturunterschied schwindet dahin bis zu dem Punkt, wo keine Kühlung mehr stattfindet und es zu einem Wärmestau kommt. Dann erhöht sich die Temperatur im inneren des PC kontinuierlich und kann bis zu einer Taktfrequenzreduzierung oder Zwangsabschaltung der CPU führen.

Abgesehen davon wirken sich hohe Chiptemperaturen negativ auf die Lebensdauer der elektronischen Bauelemente aus.

Beim Einbau eines lüfterlosen PC's in andere Gehäuse stellt sich also die Frage, wie ein Wärmestau zu vermeiden ist. Dabei ist auch die Wärmeentwicklung anderer Komponenten im Einbaugehäuse zu beachten. In größeren Schaltschränken hat sich eine interne Luftumwälzung bewährt, die durch die meist ohnehin vorhandenen Gehäuselüfter erzeugt wird.

In kleinen Gehäusen wird die Sache komplizierter. Hier helfen Temperaturmessungen in Kombination mit temperaturgesteuerten Lüftern und Belüftungsöffnungen im Gehäuse zu erkennen, ob für ausreichend Kühlung gesorgt wird.

Die Temperatur im Inneren eines lüfterlosen PC's liegt normalerweise ca. 10-20°C über der Temperatur des unmittelbaren Umfelds. Das ist u.a. wichtig zu beachten  bei der Speicherauswahl. Normale SSD's sind für 70°C Maximaltemperatur spezifiziert, industrial grade SSD's mit erweitertem Temperaturbereich für bis zu 85°C.

Ist der Einsatz des lüfterlosen PC's unter Umgebungsbedingungen mit maximalen Temperaturen über 45°C geplant sollten SSD's mit erweitertem Temperaturbereich zum Einsatz kommen um einen zuverlässigen Betrieb gewährleisten zu können.

Kommen wir nun zum Einsatz bei niedrigen Temperaturen. Hierbei sind Temperaturen um den Gefrierpunkt herum besonders kritisch, da Kondensation auftreten kann. Luftentfeuchtung und Heizung im Schaltschrank haben sich in der Praxis gut bewährt.

Bei Dauereinsatz der Geräte bleiben die Temperaturen in unseren Breiten meist über dem Gefrierpunkt. Kritischer ist Intervallbetrieb unter Frost, der zu Kondensation führen kann. Brillenträger kennen den Effekt, wenn sie im Winter von draußen einen beheizten Raum betreten und die kalten Brillengläser beschlagen.

Warme Luft kann mehr Luftfeuchtigkeit aufnehmen und es bildet sich Kondenswasser bei Kontakt mit kalten Oberflächen. Kondenswasserbildung im Inneren des PC-Gehäuses sollte unbedingt vermieden werden um Kurzschlüssen und Korrosion vorzubeugen.

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