Berechnung Wärmetauschvermögen Radiator

[wo0815]

Moin,
ich stehe gerade auf den Schlauch. Ich möchte die Leistung eines Radiators nachrechnen.
Delta T = 10K
1K=4186J (Konstante)
Durchfluß = 40 Liter/h
1 Joule [J] = 1 Wattsekunde [Ws] = 1 VAs = 1 N m = 1 kg m2 s−2

Rechnung:
40L/h x 4186J x 10K / 3600s = 465W Kühlleistung?

Stimmt die Rechnung so?

Beste Grüße

 

[Sinusspass]

Stimmt rein rechnerisch, aber häng dich nicht zu sehr an den Zahlen auf. Berechnet hast du die Wärmeleistung, die bei einem Durchfluss von 40 l/h mit reinem Wasser als Kühlmittel abgeführt wird, wenn die Differenz zwischen Ein- und Ausgang des Radiators 10 K beträgt. Das ist zwar nützlich für Spielchen mit dem Durchfluss, für mehr aber auch nicht.
Willst du jetzt wissen, wie viel der Radi grundsätzlich abführen kann, dann taugt die Rechnung so ungefähr gar nichts.
Worum geht's im großen und ganzen?

 

[wo0815]

Nur um die Berechnung der Kühlleistung mit virtuellen Sennsoren in der der Aquasuite.
Die Daten sind schon genau, da ich direkt im Eingang und Ausgang messe; allerdings hängt es im wesentlichen von der Umgebungstemperatur und des Luftdurchsatz ab.
Und genau hier setze ich mit der Steuerung an; steigt die Raumtemperatur an, muß die Luftdurchsatz steigen, sofern im System Wärme anfällt (Abgrenzung zum Leerlauf)

 

[Sinusspass]

Du meinst, du willst die Lüfter abhängig von der Leistungsaufnahme und der Umgebungstemperatur steuern?
Klar kannst du dabei grundsätzlich so vorgehen, es geht jedoch leichter. Eine Lüfterkurve, die stumpf nach Wassertemperatur regelt. Als Regelquelle nimmst du die kühlste Stelle im Kreislauf.
Im Grunde macht das effektiv genau das, was du willst. Wenn Last auf das System kommt, steigt die Differenz zwischen Wasser und Luft und damit auch die absolute Wassertemperatur, also drehen die Lüfter hoch. Steigt die Raumtemperatur, steigt die Wassertemperatur weiter an und die Lüfter drehen durch die Kurve noch höher. Damit kommst du schon sehr weit, sodass kaum ein Unterschied zu deiner Lösung besteht.
Willst du die Wassertemperatur jetzt stärker fixieren, gibt es den Temperatursollwert als Regelform. Anstatt zu rechnen, könntest du auch einfach die Leistungsaufnahme aller relevanten Komponenten im Kreislauf (CPU und GPU, über HWI ausgelesen) zusammennehmen und kommst in etwa auf das selbe heraus.
Manchmal muss man es sich nicht so schwer machen. Ich habe mir auch ewig lang komplexe Steuermöglichkeiten überlegt, bis ich am Ende doch wieder beim simplen Kurvenregler nach Wassertemperatur gelandet bin.

 

[wo0815]

Ja, im Prinzip bin ich bei dir, aber du kennst mein System nicht.
Phantek WaKü PC

Das System hat eine Abwärme von etwa 500 W und schafft das bei etwa 40 % Lüfter Leistung. Damit ist es so gut wie Silent.
verbaut sind:
1 120er Single Lüfter
1 420er x 6cm, 6 x 140er Lüfter (oben)
1 360er x 6cm, 6 x 120er Lüfter (unten)
1 240er x 4,5cm, 2 x 140er Lüfter (Front), 2x 120er drinnen
1 240er x 3cm, 2 x 120er Lüfter (Seite)
Insgesamt 19 Lüfter

Es sind max. 3 Lüfter auf einem Kanal und jeder Kanal wird nach Wassertemperatur geführt; wonach auch sonst
Aber manchmal passiert es, das die Raumtemperatur höher ist als die Wassertemperatur und solange sollen über diese Regelung die Lüfter aus bleiben und erst ansprigen, wenn es sich auch lohnt; d.h. Unterschied Wasser Temp zu Raum Temp +4°C, weil vorher keine ausreichende Kühlleistung egal bei welcher Lüfter Leistung erreicht wird.
In diesem Bereich läuft die Liang mit 1200 Upm bei ca 8 L/h. Im Prinzip sprechen wir hier vom Passiv Kühlung.
Da jedoch 5 Radiatoren verbaut sind, werden die erst peu à peu hochgefahren.
Und erst wenn der letzte Lüfter mit 30% läuft, wird die Leistung (inabhängigkeit DeltaT Air vs Was) schrittweise hochgefahren.
Und dafür brauche ich die Berechnung der Kühlleistung der einzelnen Radiatoren.
Als Hardcore Test wurde die CPU i7-4790k@5,1GHz bei 1,525VCore mit Prime95 und die RTX2080TI mit Afterburner 2100GHZ bei 7900mhz +10%GPUSpannung für 24h getestet.
Die Raum Temp lag bei 28°C, CPU und GPU bei 87°C, das Case bei 37°C
Die Pumpe ging auf 2800Upm mit 72l/h, die 120er Lüfter waren bei 850 Upm: die 140er Lüfter bei 775Upm
Kühlleistung ****** 584W bei 36,4°C im AGB
Dies ist ein älterer Rechner, welchen ich für meine Sohn neu aufgesetzt habe und jetzt praktisch genau einstelle
Im Normalbetrieb läuft die CPU mit 4700Ghz und die 2080Ti mit den Standard OC Werten von Inno3D für diese Karte (1695/7700)

 

[Carben91]

Raumtemperatur höher ist als die Wassertemperatur

Wie soll sich dieser Zustand den ergeben? Wenn deine Raumtemperatur steigt gleicht sich jede Körper im Raum an diese an. Da im Normalfall deine Raumtemperatur träge ist kannst du davon ausgehen dass nahezu alle Objekte im Raum die gleiche Temperatur haben. (Außer die die mit einem anderen Temperatur System in Kontakt stehen: "Fenster, Türen etc"). Gemessene Temperaturunterschiede sind zu 99% fehlerhaft Kalibirierte Therometer oder liegen im Fehlerbreich dieser.

Und selbst wenn es diesen Zustand tatsächlich gäbe wo ist der echte Vorteil? Dein Wasser gleich sich A oder B der Temperatur vom Raum an. Das einzige was du nutzt wäre die Trägheit in deinem System. Um Wasser 4° zu erwärmen brauchst du 4,19 KJ/K * 4K = 16,76KJ. Das sind 4,65 Wh. Also wenn dein Rechner im Idle 30 W Abwärme abgibst ins Wasser (2L Wassermenge) heizt du dieses in maximal 15 Minuten auf Raumtemperatur.
Für maximal 15 Minuten nach Systemstart willst du so einen Auffwand betreiben?

Da jedoch 5 Radiatoren verbaut sind, werden die erst peu à peu hochgefahren.

Warum? Macht die Steuerung nur komplizierter ohne Vorteil? Zumindest sehe ich keinen. Grade deine Lüfter sollten doch auch mit 300-400 RPM starten können. Warum nicht so langsam direkt alle drehen lassen?

Und erst wenn der letzte Lüfter mit 30% läuft, wird die Leistung (inabhängigkeit DeltaT Air vs Was) schrittweise hochgefahren.

Du arbeitest doch dann immer Relativ zu Raumtemperatur statt absolutt zur Wassertemperatur bzw. Temperatur deiner GPU/CPU. Nur diese entscheiden doch am Ende ob genug Kühlleistung vorhanden ist oder nicht. D.h. Wasser/GPU/CPU zu heiß ==> mehr Luft also höhere Lüfterdrehzahl. Außerdem sehe ich auch hier keinen Vorteil? Was erhoffst du dir davon als Vorteil?

 

[Albundyi06]

Ich glaube du machst dir da zuviel Gedanken.

Es ist im Prinzip einfach stell die Pumpe und die Lüfter so ein das sie für dich unhörbar oder minimal hörbar sind.

Unhörbar ideal
Minimal hörbar last

Wenn das nicht geht, weil Wasser zu warm (Richtung 50°) mehr Radiator Fläche
Durchfluss zirka 60l/h (ist ne faustformel)

Fertig


Bei mir is soviel Fläche bin durchgehend bei Unhörbar und das bei last und ideal.

 

[Sinusspass]

Das System hat eine Abwärme von etwa 500 W und schafft das bei etwa 40 % Lüfter Leistung. Damit ist es so gut wie Silent.

Das hat ja jetzt erstmal wenig mit der Art der verwendeten Lüfterregelung zu tun. Ein Temperaturgleichgewicht ergibt sich, wenn die abgeführte Wärme gleich der aufgenommenen Wärme ist. Die abgeführte Wärme ergibt sich aus der Luftmasse, die entsprechend erwärmt wird, und den Wärmeübergangswiderständen. Da spielt maßgeblich die Lüfterdrehzahl eine Rolle und wenn dein System mit z.B. 1000 Umdrehungen das Gleichgewicht erreicht, dann ist das egal, welche Art der Regelung diese 1000 Umdrehungen erzeugen.
Auch ist es meistens nicht zielführend, sich auf eine bestimmte Temperatur als Ziel festzunageln.

Aber manchmal passiert es, das die Raumtemperatur höher ist als die Wassertemperatur

Das ist dann entweder ein Messfehler oder kurzzeitig nach dem Systemstart.

und solange sollen über diese Regelung die Lüfter aus bleiben und erst ansprigen, wenn es sich auch lohnt; d.h. Unterschied Wasser Temp zu Raum Temp +4°C, weil vorher keine ausreichende Kühlleistung egal bei welcher Lüfter Leistung erreicht wird.

Dann erstell dir einen Sensor, der nach der Differenz zwischen Wasser und Luft arbeitet.

In diesem Bereich läuft die Liang mit 1200 Upm bei ca 8 L/h.

Da habe ich meine Zweifel dran, so gut wie kein Consumer-Durchflusssensor misst in dem Bereich anständig.

Da jedoch 5 Radiatoren verbaut sind, werden die erst peu à peu hochgefahren.

Nicht zweckmäßig, es ist am effektivsten, wenn alle Lüfter das gleiche Lautstärkeniveau haben. Man kann es sich auch zu kompliziert machen, ohne irgendeinen Mehrwert zu erhalten; im Gegenteil.

Und dafür brauche ich die Berechnung der Kühlleistung der einzelnen Radiatoren.

Wie soll das gehen?
Ich meine als Regelquelle. Drehen die Radilüfter niedrig, fällt die abgeführte Leistung niedrig aus. Nehmen wir mal an, bei mehr Kühlleistung sollen die Lüfter höher drehen. Drehen die Lüfter auf einem Radiator frühzeitig hoch, so wird der Radiator natürlich mehr Wärme abführen als die anderen und die Lüfter darauf drehen noch höher, während sich woanders nichts tut. Umgekehrt, hohe Drehzahl bei niedrieger Leistung, hast du ein Problem, wenn die Last fällt. Dann drehen die Lüfter nämlich höher.
An sich würde das Gemenge über die Kühlleistung der einzelnen Radiatoren nur mit einer Matrix funktionieren, die die Leistung des einzelnen Radiators unter Berücksichtigung seiner Position im System und seiner potenziellen Kühlleistung ins Verhältnis zur gesamten Kühlleistung der Radiatoren setzt und darauf basierend die Lüfterdrehzahlen anpasst, was aber auch Schwachsinn ist, weil sich die Radiatoren im Gehäuse gegenseitig beeinflussen.
Wenn du die Gesamtkühlleistung willst, Abwärme CPU+GPU, das mit bisschen Rechnerei in einen Tempsensor umgefummelt und ab dafür. Oder aber du nimmst das Delta Wasser zu Luft, was die direkte Folge daraus ist.

Als Hardcore Test wurde die CPU i7-4790k@5,1GHz bei 1,525VCore mit Prime95

Gesundheit.

Die Raum Temp lag bei 28°C, CPU und GPU bei 87°C, das Case bei 37°C

GPU 87°C? Das hatte ich, als ich den Kühler auf der 2080ti nicht richtig montiert hatte. Sonst ist die Karte selbst bei 550W (ja, das geht mit entsprechendem Bios) bei um die 50°C geblieben. Ich würde da mal dazu raten, Hot Spot und Leistungsaufnahme zu checken, kann nämlich gut sein, dass du da ein Problem hast.

Die Pumpe ging auf 2800Upm mit 72l/h, die 120er Lüfter waren bei 850 Upm: die 140er Lüfter bei 775Upm
Kühlleistung ****** 584W bei 36,4°C im AGB

Bei so wenig Durchfluss (im Verhältnis zur Leistungsaufnahme, ideal wären da 150-200l/h) wäre die Reihenfolge der Komponenten bzw. die Position des Messpunktes noch interessant.

 

[wo0815]

so, es fällt mir etwas schwer mich für alles zu rechtfertigen und zu begründen.
Es ist ein Hobby, wo nicht alles für euch einen Sinn ergeben musss; manches mache ich ganz einfach weil ich es kann oder um nur etwas mal auszuprobieren. Eben halt Spielerei mit meinem Sohn zusammen.
So einfach ist es, so einfach bleibt es.

Generell ist es folgendes zu erreichen: soviel Leistung wie möglich, bei so wenig Energie und Lärm wie möglich ->bei dieser bestehender Gerätekonfiguration<-
daher der Ansatz zu untersuchen, wie sich die Wärmebelastung entwickelt bei unterschiedlichen Lüfterdrehzahlen. da bei der GraKa 3 Radi´s in Reihe geschaltet sind, wird erst Radiator 1 mit seinen Lüfter der Reihe nach hochgefahren. Die beiden anderen Radi´s bleiben passiv, bis diese zu Wärmeabfuhr benötigt werden. Dies ist so gewollt und bleibt auch so.

Ich habe für keinen Sensor eine Kalibrierungsdatei, also alles ungeeichter "Müll" und ob die 8l/h auch 8l/h sind, wer weiß das schon...ich jedenfalls nicht.
Was ich aber sagen kann ist, dass durch ein Planungsfehler bei mir im Haus eine ungewollte Fußbodenheizung durch Heißwasserrohre entstanden ist, welche den Fußboden stellen- u. Zeitweise bis zu ca 35°C vll auch knappe 40°C aufheizt. Und nein, das Phantek Gehäuse steht auf Gummifüße und wärmt nicht durch, und saugt unten an; ergo 40°C warme Luft gegenüber 25°C im Gehäuse im Idle, unter Last ca.35°C

@Sinusspass @Albundyi06
Euch beiden für die netten Antworten vielen Dank!

Was mich aber wirklich interessiert ist....

Die Raum Temp lag bei 28°C, CPU und GPU bei 87°C, das Case bei 37°C

GPU 87°C? Das hatte ich, als ich den Kühler auf der 2080ti nicht richtig montiert hatte. Sonst ist die Karte selbst bei 550W (ja, das geht mit entsprechendem Bios) bei um die 50°C geblieben. Ich würde da mal dazu raten, Hot Spot und Leistungsaufnahme zu checken, kann nämlich gut sein, dass du da ein Problem hast.

und deswegen hab ich hier ein Bild angehängt. Vll habe ich wirklich ein Problem. Die Karte ist eine Inno3D RTX 2080 Ti iCHILL Frostbite
Inno3D RTX 2080 Ti iCHILL

Vielleicht kannst du dazu was sagen, weil mit den 50°C komme ich nicht hin
Und zum anderen, kannst du mir sagen wo ich ein alternatives Bios herbekomme, welches auch funktioniert?
Beste Grüße

 

[Sinusspass]

so, es fällt mir etwas schwer mich für alles zu rechtfertigen und zu begründen.
Es ist ein Hobby, wo nicht alles für euch einen Sinn ergeben musss

Natürlich nicht. Sinnloses Zeug machen wir alle, aber dazu raten wird wohl keiner.

Generell ist es folgendes zu erreichen: soviel Leistung wie möglich, bei so wenig Energie und Lärm wie möglich

Der Ansatz ist ja grundsätzlich auch richtig, dafür ist das....

da bei der GraKa 3 Radi´s in Reihe geschaltet sind, wird erst Radiator 1 mit seinen Lüfter der Reihe nach hochgefahren. Die beiden anderen Radi´s bleiben passiv, bis diese zu Wärmeabfuhr benötigt werden. Dies ist so gewollt und bleibt auch so.

... aber alles andere als zielführend oder sinnvoll.

Ich habe für keinen Sensor eine Kalibrierungsdatei, also alles ungeeichter "Müll" und ob die 8l/h auch 8l/h sind, wer weiß das schon...ich jedenfalls nicht.

Die sind alle ungeeicht, aber auf 10% genau sind die guten Sensoren schon. Die schlechten halt nicht und so einen niedrigen Durchflussbereich zeigt meines Wissens nach nur ein mechanischer Sensor ordentlich an. Welchen hast du denn?

Was mich aber wirklich interessiert ist....


und deswegen hab ich hier ein Bild angehängt. Vll habe ich wirklich ein Problem.

Ja, allerdings! Also außer ich übersehe jetzt ganz stark was...
Deine Karte hängt im Thermal Throtteling, soweit ich das erkenne. Du hast aktuell einen Verbrauch von 221 W bei einer Auslastung >97%, bist also im GPU-Limit. Die 2080ti hat mindestens 250 W als Powerlimit (und du hast es bei dir noch hochgedreht) und kann mit Furmark locker das doppelte saufen.
Was du mit den schicken Auslesetools nicht angezeigt bekommst, ist die Hot Spot Temperatur der Karte, die den Takt bestimmt. HwInfo64 kann den HS auslesen und noch eine ganze Menge anderer Werte, von denen die meisten in der Regel allerdings uninteressant sind. Lad dir das am besten mal runter, setze den Haken bei "Sensors only" und mach einen Screenshot vom GPU-Reiter.

Vielleicht kannst du dazu was sagen, weil mit den 50°C komme ich nicht hin

Üblicherweise eiert eine 2080ti bei ungefähr 15-20 K über der Wassertemperatur rum. Das kann je nach Durchfluss und Leistungsaufnahme natürlich variieren, in der Regel fährt man damit aber ganz gut.

Und zum anderen, kannst du mir sagen wo ich ein alternatives Bios herbekomme, welches auch funktioniert?

Also ich habe meins von Techpowerup, aber rate auf keinen Fall zu so Spielchen. Wenn man was verbockt, ist die Karte hin. Würde ich nur bei Karten mit Dual-Bios machen. Bios-Gemenge ist so eine Sache, wenn man da Fragen hat, sollte man es besser lassen.

 

[Carben91]

Die Hotspot Temp steht bei Furmark 107,1°. Allein der Unterschied zwischen Core 80 und Hotspot von 107 macht schon etwas stuzig. Ist schon relativ viel. Sieht schon sehr stark nach falsch montierten GPU Kühler, da auch deiner CPU mit 56° voll im Rahmen ist kann das Wasser kaum 40°+ haben. Und ein delta von 40K zwischen Wasser // GPU zeigt ziehmlich sicher auf einen Fehler hin.

 

[Sinusspass]

Jetzt seh ich's auch. Ja, das ist zu viel und im Bereich des Throttelings.

 

[Albundyi06]

Wenn man die Zahlen so sieht stell ich mir die Frage hattest du die Karte mal auf?
Also um die wlp und die pads neu zu machen ?

Wenn nicht ist die paste zirka 6 Jahre alt( 2018 kam die 2080ti) was auch zu deinen hohen temps führen kann.

 

[wo0815]

@Albundyi06
@Sinusspass

Die Karte ist nie geöffnet worden und hat demzufolge den originalen Kühler drauf.
Ich meine die Karte hatte immer diese Temps, allerdings lag sie 2 Jahre im Lager.
Lohnt es sich, die Karte auszubauen (ganzes Sytem entwässern, Nutzen zu Aufwand?) um die WLP zu erneuern?
Wo würde die Karte dann etwa liegen? 30°C weniger?

@Sinusspass
der Durchflußmesser kommt von Aqua Computer Durchflusssensor mps flow
Die Karte hat ca 300w Leistung, das kannst du bei "GPU Core" rechts sehen in orangener Schrift "266 W"

 

[Sinusspass]

Die Karte ist nie geöffnet worden und hat demzufolge den originalen Kühler drauf.
Ich meine die Karte hatte immer diese Temps, allerdings lag sie 2 Jahre im Lager.
Lohnt es sich, die Karte auszubauen (ganzes Sytem entwässern, Nutzen zu Aufwand?) um die WLP zu erneuern?
Wo würde die Karte dann etwa liegen? 30°C weniger?

Wie gesagt, so ungefähr 15-20 K über der Wassertemperatur. Bei hohem Durchfluss kann es auch mal Richtung 10 gehen, bei sehr viel Verbrauch Richtung 30.

der Durchflußmesser kommt von Aqua Computer Durchflusssensor mps flow

Der 200er taugt erst ab 60l/h was. Darunter zeigt der Blödsinn oder gar nichts an.

Die Karte hat ca 300w Leistung, das kannst du bei "GPU Core" rechts sehen in orangener Schrift "266 W"

Ja, 30 verschiedene Ausleseprogramme, wo man sich die Infos irgendwo raussuchen muss. Ich bin HwInfo-Nutzer.

 

[Albundyi06]

Wo würde die Karte dann etwa liegen? 30°C weniger?

Kurz und knapp es ist sehr wahrscheinlich das die paste aus gehärtet ist.

Ob es 30° sind kann man nicht sagen, aber es wird auf jedenfall massiv dein Vorhaben unterstützt und die Temps drastisch senken.

P.s. So kommt die Karte wahrscheinlich überhaupt erst in ihr Power Limit.
Was sie ja momentan wegen Thermal throttling nicht tut.

 

[Sinusspass]

Oder die Montage war ab Werk nicht ideal. Kann auch sein. Ist auch wurscht, der Kühler muss runter und neu montiert werden. Dabei am besten mal ein, zwei Bildchen von der Paste machen und die Pads checken. Nicht dass die auch noch ausgetrocknet sind.

 

[wo0815]

das wird etwas dauern, denn das Entwässern wird nicht so einfach
Und ein paar Sachen muss ich besorgen