Startseite > Embedded > Hardware > Grundlagen und Tipps zur Entwärmung von Industrie-PCs

Mit oder ohne Lüfter?

Grundlagen und Tipps zur Entwärmung von Industrie-PCs

20. Juli 2011, 11:14 Uhr | Von Christian Lang

▶ Diesen Artikel anhören

Fortsetzung des Artikels von Teil 2

10 Grad weniger - doppelte Lebensdauer

Warum spielt die Entwärmung eines PC-Systems oder Displays eine so bedeutende Rolle? Die Temperatur des Gerätes hat einen direkten Einfluss auf seine Lebensdauer. Die Ausfallrate gibt an, wie viele Objekte in einer Zeiteinheit durchschnittlich ausfallen. Ist die Ausfallrate konstant, ist der Kehrwert die mittlere Lebensdauer MTTF (MTBF bei reparablen Systemen). Die MTTF (Mean Time To Failure) ist der Erwartungswert der Zeit bis zum Ausfall. Die MTBF (Mean Time Between Failure) ist der Erwartungswert der Betriebsdauer zwischen zwei aufeinander folgenden Ausfällen. Die Lebenserwartung gibt an, nach welcher Zeit das Gerät aufgrund von Verschleißerscheinungen ausfällt.

Einzelne Komponenten reagieren wesentlich empfindlicher auf Änderungen der Systemtemperatur als andere. Neben Harddisks sind dies z.B. die Elektrolytkondensatoren des Netzteils oder der Stromversorgung für die CPU auf dem Mainboard. Zur Erreichung einer langen Systemlebensdauer werden heute bei guten Industrie-PCs zum Beispiel hochwertige Longlife-Elkos bestückt. Diese Komponenten sind für mindestens 105 °C Betriebstemperatur ausgelegt und zeichnen sich durch eine besonders hohe Lebensdauer aus. Eine Verringerung der Umgebungstemperatur um 10 K resultiert in einer Verdopplung der Lebensdauer des Elkos (Tabelle). Diese Faustformel gilt im Mittel für alle im PC eingesetzten Komponenten.

Jobangebote+ passend zum Thema

MACNICA ATD EUROPE - Ihre berufliche Zukunft

MACNICA ATD Europe GmbH, Ingolstadt

Alle Jobangebote im Elektroniknet Karrierebereich anzeigen

T_U	Elko mit einer Lebensdauer von Elko mit einer Lebensdauer von 2.000 h / 85 °C 2.000 h / 105°C
105°C	-	2.000 h
95°C	-	4.000 h
85°C	2.000 h	8.000 h
75°C	4.000 h	16.000 h
65°C	8.000 h	32.000 h
55°C	16.000 h	64.000 h
45°C	32.000 h	128.000 h

Auswirkung der Temperatur auf die Lebensdauer von Elektrolytkondensatoren. Bei einem 24-Stunden-Betrieb entsprechen 2.000 Stunden einer Lebensdauer von weniger als 3 Monaten, während z.B. 64.000 Stunden einen Zeitraum von fast siebeneinhalb Jahren bedeuten.

Fazit: Wärmekonzept wichtig

Ein optimales Kühlkonzept zur Erreichung der geforderten Umgebungstemperaturen ist für jedes elektronische System wichtig. Da die Temperatur einen direkten Einfluss auf die MTBF hat, lässt sich dadurch die Lebensdauer von PC und Display optimieren. Bei gegebenen Einsatzbedingungen verringert sich die Zahl der Ausfälle, die oftmals teure Service-Einsätze zur Folge haben. Generell ist eine aktive Kühlung der passiven Entwärmung eines Systems vorzuziehen, da hier die Bauteile thermisch deutlich geringer belastet werden und damit die Lebensdauer steigt. Darüber hinaus ist der Industrie-PC in der Regel preiswerter zu realisieren, da großflächige Kühlkörper, die Anbindung der Kühlkörper an die CPU und den Chipsatz sowie Heat-Pipe-Lösungen wesentlich teurer als ein hochwertiger Lüfter sind. Eine passive Kühlung ist sinnvoll bei geringer Prozessorleistung oder extrem harten Umgebungsbedingungen (Staub und IP-Schutz). In diesen Fällen sind oft innenliegende Lüfter zur Vermeidung von Hot Spots zu empfehlen.

Der Autor:

Dipl.-Ing. (FH) Christian Lang
studierte Feinwerktechnik an der Fachhochschule München und war anschließend Entwicklungsingenieur und später Projektleiter von industriellen PC-Systemen bei Kontron. Er wechselte dann zur MSC Vertriebs GmbH, wo er die Leitung der Systementwicklung Embedded-PCs übernahm; inzwischen ist er Leiter Marketing bei DSM Computer.

c.lang@dsm-computer.de