Was ist eine Dampfkammer?

Eine der Kühlfunktionen moderner Grafikkarten ist eine Dampfkammer. Dampfkammern werden gelegentlich in Marketingmaterialien für Grafikkarten erwähnt – diese Marketingmaterialien behandeln jedoch fast nie, was eine Dampfkammer tatsächlich ist oder tut.

Was macht eine Dampfkammer?

Eine Dampfkammer ist eine dünne, relativ flache Platte, die verwendet wird, um Wärme über einen großen Oberflächenbereich zu verteilen. Typischerweise wird ein Lamellenstapel direkt auf die Oberfläche der Dampfkammer aufgebracht, um die größtmögliche Oberfläche für die Kühlung durch den Luftstrom zu bieten.

Tipp: Ein Finnenstapel ist ein Satz von Metallrippen, die darauf ausgelegt sind, die Oberfläche zu maximieren. Die von einem Ventilator geförderte Luft hat dann eine große Oberfläche, von der sie die Wärme effizienter aufnehmen kann.

Die Dampfkammer ist eine hohle, vakuumversiegelte Kupferplatte. Der Punkt der Dampfkammer, der mit der Wärmequelle, beispielsweise einer GPU, verbunden ist, wird als Verdampfer bezeichnet. Beim Aufheizen des Verdampfers verdampft die Flüssigkeit im Docht zu einem Gas. Das heiße Gas dehnt sich dann aus, um das Innere der Kammer zu füllen, und sobald es eine kühlere Oberfläche erreicht, kondensiert das Gas wieder. Die kühlere Oberfläche wird Kondensator genannt. Die kondensierte Flüssigkeit wird dann durch den Docht zum Verdampfer zurückgeführt, um den Zyklus fortzusetzen.

Tipp: Ein Dampfkammerdocht funktioniert genauso wie ein Kerzendocht – er zieht die Flüssigkeit in Richtung der Wärmequelle.

Warum sind Dampfkammern so effektiv?

Obwohl Metalle wie Kupfer Wärme gut leiten, sind sie nicht die effizienteste Methode. Eine große Menge an Wärmeenergie kann auf jedes Material übertragen werden, das eine Phasenänderung durchläuft. Ein Phasenwechsel ist ein Übergang von einer Stoffform in eine andere, zB von Flüssigkeit zu Gas oder von Gas zu Flüssigkeit.

Beim Verdampfen der Flüssigkeit in der Dampfkammer zu einem Gas wird eine große Menge Wärmeenergie auf das Gas übertragen. Wenn das Gas wieder kondensiert, wird diese Wärmeenergie effizient an den Kondensator übertragen.

Alternativen zu einer Dampfkammer

Es wäre möglich, für eine ähnliche Aufgabe nur einen massiven Kupferblock zu verwenden, jedoch wäre diese Konstruktion viel schwerer als eine hohle Dampfkammer. Es wäre auch viel langsamer, Wärme von der Wärmequelle zu den Kühlrippen zu übertragen. Diese Reduzierung der Wärmeübertragungsgeschwindigkeit würde die Leistung der GPU beeinträchtigen, da sie mehr Wärme speichern würde.

Eine weitere häufig in CPU-Kühlern verwendete Alternative sind Heatpipes. Heatpipes arbeiten in ähnlicher Weise mit einem Phasenwechselprozess. Heatpipes können jedoch nur wirklich Wärme von einem Ende des Rohres zum anderen übertragen, während eine Dampfkammer diese Wärme aktiv über eine große Oberfläche verteilt. Dieser Unterschied in der Oberfläche des Kühlendes/der Kühlseite bedeutet, dass Dampfkammern die Wärme effizienter auf größere Lamellenstapel übertragen, einfach weil sie mit mehr Lamellen in direktem Kontakt stehen können als ein Wärmerohr.