Ver­giss den Rth-Wert bei der Aus­wahl dei­ner Kühllösung. 

Bei der Aus­wahl eines Kühl­kör­pers für dein Sys­tem gibt es eini­ges zu beach­ten. Wenn du bei­spiels­wei­se nach „Aus­wahl Kühl­kör­per“ suchst, wirst du mit Sicher­heit auf fol­gen­den oder ähn­li­chen Satz sto­ßen: „Der Wär­me­wi­der­stand ist eine wich­ti­ge Kenn­zahl bei der Aus­wahl eines Kühl­kör­pers.“ 

Das sehen wir anders! In die­sem Arti­kel möch­ten wir dir zei­gen, war­um wir ande­rer Mei­nung sind und wes­halb der Rth-Wert wenig aus­sa­ge­kräf­tig ist. Das gilt sowohl für Luft­kühl­kör­per als auch für Flüs­sig­keits­kühl­kör­per. Des­halb spre­chen wir im Fol­gen­den all­ge­mein von Kühl­kör­pern. 

Kei­ne Norm zur Ermitt­lung des Wär­me­wi­der­stands von Kühl­kör­pern

Ein gro­ßes Pro­blem bei den ange­ge­be­nen Wer­ten für Wär­me­wi­der­stän­de von Kühl­kör­pern für Elek­tro­nik liegt dar­in, dass kei­ne Norm zur Bestim­mung (weder Berech­nung noch Mes­sung) exis­tiert. Das führt dazu, dass jeder Her­stel­ler die Wär­me­wi­der­stän­de sei­ner Kühl­kör­per auf unter­schied­li­cher Wei­se bestim­men kann, wodurch ein schlech­ter, bis gar kein Ver­gleich zwi­schen den Kühl­kör­pern mög­lich ist. Vor allem bei der Berech­nung des Wär­me­wi­der­stands eines Kühl­kör­pers kann man mit einer geschick­ten Wahl der Bezugs­grö­ßen die­sen sehr leicht opti­mie­ren und so Wer­te vor­ge­ben, die der Kühl­kör­per in der Rea­li­tät nie erreicht. 

Kom­ple­xe Pro­ble­me las­sen sich nicht auf eine Kenn­zahl reduzieren

Anhand eines simp­len Bei­spiels soll im Fol­gen­den gezeigt wer­den, dass man den Rth-Wert durch geschick­te Wahl der Bezugs­grö­ßen ganz ein­fach zu sei­nem Vor­teil bestim­men kann. Dies soll für einen Luft­küh­ler gesche­hen. 

Bespiel Luft­küh­ler: 

Ange­nom­men wird ein simp­ler Pro­fil­kühl­kör­per aus Alu­mi­ni­um, wel­cher mit natür­li­cher Kon­vek­ti­on arbei­tet. Eine Ver­lust­wär­me­quel­le von 100 W wird am Boden des Kühl­kör­pers vor­ge­se­hen. Die Umge­bungs­tem­pe­ra­tur beträgt 20 °C. Die­se Kon­fi­gu­ra­ti­on stellt die Ver­gleichs­ba­sis dar. 

Der Wär­me­wi­der­stand ergibt sich durch die For­mel: 

Bereits bei der Betrach­tung der For­mel erkennt man, dass die Kühl­tem­pe­ra­tur den Rth-Wert direkt beein­flusst. Aber wel­che Tem­pe­ra­tur set­ze ich hier ein? Ich, als Kühl­kör­per­her­stel­ler, wäh­le natür­lich die nied­rigs­te Tem­pe­ra­tur und set­ze sie ein, um den ther­mi­schen Wider­stand so klein wie mög­lich zu machen.  

Es gibt sehr vie­le Mög­lich­kei­ten die Kühl­kör­per­tem­pe­ra­tur zu beein­flus­sen. Eini­ge Bei­spie­le für einen Pro­fil­kühl­kör­per: 

• Ort der Tem­pe­ra­tur­mes­sung 
• Ver­wen­dung von Wär­me­leit­pas­te (ver­rin­ger­te Kon­takt­wi­der­stän­de) 
• Glei­che Ver­lust­leis­tung auf grö­ße­re Flä­che ver­tei­len 
• Ein­bau­la­ge 
• Ober­flä­chen­be­schaf­fen­heit (Wär­me­strah­lung)

Für einen Flüs­sig­keits­küh­ler ist die Berech­nung sehr ähn­lich. Hier wird der Wär­me­strom aller­dings durch die strö­men­de Flüs­sig­keit abge­führt. Die Bestim­mung des Rth-Werts eines Flüs­sig­keits­küh­lers ist eben­falls nicht genormt, wes­halb man die­sen, ähn­lich wie im vor­he­ri­gen Bei­spiel gezeigt, durch die geschick­te Wahl der Bezugs­grö­ßen posi­tiv beein­flus­sen kann:

Eini­ge Bei­spie­le zur Beein­flus­sung der Tem­pe­ra­tur eines Flüs­sig­keits­küh­lers: 

• Ort der Tem­pe­ra­tur­mes­sung 
• Ver­wen­dung von Wär­me­leit­pas­te (ver­rin­ger­te Kon­takt­wi­der­stän­de) 

• Glei­che Ver­lust­leis­tung auf grö­ße­re Flä­che ver­tei­len 

Das Bei­spiel hat gezeigt, dass für iden­ti­sche Kühl­kör­per unter­schied­li­che Wär­me­wi­der­stän­de ermit­telt wer­den kön­nen, ein­fach durch eine geschick­te Wahl der Bezugs­grö­ßen. Des­halb ist ein Ver­gleich ver­schie­de­ner Kühl­kör­per, vor allem zwi­schen ver­schie­de­nen Her­stel­lern, sehr schwie­rig bis nicht mög­lich. Die ange­ge­be­nen Rth-Wer­te geben immer nur einen sehr gro­ben Anhalts­wert, wel­cher auch nur für eine bestimm­te Kon­fi­gu­ra­ti­on (Ein­bau­la­ge, Posi­ti­on und Ver­tei­lung der Ver­lust­leis­tung, etc.) genau ist. 

Die Rand­be­din­gun­gen sind in der Anwen­dung (fast) immer unter­schied­lich  

In fast jedem Pro­jekt unter­schei­den sich die Umge­bungs- und Rand­be­din­gun­gen, was einen Ver­gleich schwer mög­lich macht. Was folgt dar­aus für mich als Anwen­der oder Ent­wick­ler bezie­hungs­wei­se wie kann ich abschät­zen, wie leis­tungs­fä­hig mein Ther­mo­ma­nage­ment­sys­tem sein wird?  

Mit­tels Ther­mo­si­mu­la­tio­nen kön­nen alle rele­van­ten ther­mi­schen Ein­flüs­se abge­bil­det und simu­liert wer­den. Dank unse­rer lang­jäh­ri­gen Erfah­rung bei Cool Tec Elec­tro­nic kön­nen wir schnell die Rea­li­sier­bar­keit abschät­zen und Ihnen gute Ver­glei­che ver­schie­de­ner Alter­na­ti­ven bie­ten. Dabei haben wir auch immer den Kos­ten-Nut­zen-Fak­tor im Blick. Egal ob für dich eine Luft- oder Was­ser­küh­lung in Fra­ge kommt, kön­nen wir die­se Arten der Küh­lung simu­la­tiv abbil­den.