Raspberry Pi: Kühlung und Kühlkörper

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Raspberry Pi: Kühlung und Kühlkörper Es gibt zwei Arten von Kühlung: aktiv und passiv. Passiv bedeutet, das zu kühlende Halbleiterbauelement wird mit einem Kühlkörper ausgestattet, der die entstehende Hitze von der Hitzequelle ableitet. Typischerweise bestehen Kühlkörper aus Metall, weil das Wärme mit am besten leitet. Aus diesem Grund fühlen sich metallische Körper immer kalt an. Einfach deshalb, weil sie anderen Körpern Wärme entziehen. Wenn nun ein Halbleiter dauerhaft Hitze produziert, dann geht die auf den Kühlkörper über und erwärmt oder erhitzt ihn. Doch wenn der Kühlkörper warm bzw. auch heiß wird, dann ist die Kühlung durch den Kühlkörper begrenzt. Vor allem dann, wenn die ganz Konstruktion sich in einem geschlossenen Gehäuse befindet. Die abgestrahlte Hitze staut sich dann in dem Gehäuse und der Kühleffekt durch den Kühlkörper wird irgendwann nur noch einen minimalen Effekt erzielen. Abhilfe schafft man in der Regel dadurch, dass man die Hitze aus dem Gehäuse bringt. Manchmal reicht es aus, wenn das Gehäuse nicht komplett verschlossen, sondern über Löcher verfügt, über die die warme Luft austreten kann. Unterstützen kann man das mit einem Lüfter, eventuell mit einer Regelungsschaltung, der für einen Luftaustausch sorgt. Das wäre dann eine aktive Kühlung.

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Metall

Themenkreis

Mehr Informationen zur Kühlung, Kühler und Kühlkörper
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  • Prozessor-Lüfter-Anschluss
  • TDP - Thermal Design Power
Braucht der Raspberry Pi Kühlkörper?

Die Chips auf der Raspberry-Pi-Platine wurden für Smartphones, Tablets und Embedded Devices entwickelt, die in kleinen Gehäusen untergebracht sind. Der Raspberry Pi ist darauf ausgelegt, dass es unter Volllast und selbst bei Übertaktung keine Probleme gibt. Lediglich bei älteren Modellen war die Kühlung der Spannungsversorgung zu empfehlen. Seit den B+-Modellen ist das aber behoben und die Temperatur in den seltensten Fällen ein Problem.

Warum werden immer wieder Kühlkörper empfohlen?

Es gibt zwei Personenkreise, die dafür plädieren. Die einen kommen aus der Overclocking-Ecke. Der zweite Personenkreis sind Verkäufer von Raspberry-Pi-Zubehör. Beide argumentieren fast gleich. Ein normaler Computer wird auch gekühlt. Also muss das beim Raspberry Pi auch so sein. Klingt logisch, oder?

In echten Computern, die übertaktet werden sind zwingend Kühlmaßnehmen, insbesondere beim Übertakten, notwendig. Daraus wird dann die selbe Notwendigkeit auf den Raspberry Pi übertragen. Und deshalb wird gelegentlich empfohlen den Raspberry Pi beim Übertakten mit Kühlkörpern zu versehen.
Bei Verkäufern finden sich die gleichen Argumente. Und wenn jemand schon den Geldbeutel für Raspberry-Pi-Zubehör aufmacht, dann kann man ihm auch gleich noch die Notwendigkeit von Kühlmaßnahmen mit Kühlkörpern schmackhaft machen. Ein paar Euro mehr macht so manches Zubehör-Paket rentabler.

Argument: Es schadet nicht

Das Argument, dass es ja nicht schadet, ist falsch. So ein Kühlkörper macht vor allem eines. Er nimmt den Chips die Luft zum Atmen. Besonders in einem kleinen Gehäuse.
Wer einen Raspberry Pi mit Kühlkörpern, aber ohne Lüfter, in einem Gehäuse verbaut, der verschwendet vor Metall und Geld. Ein Raspberry Pi ist mitnichten mit einem PC und der dortigen Kühlung vergleichbar. Er braucht keine.

Argument: Mehr Leistung herausholen

Die Kühlung von Halbleiterbauelementen hat auch nichts mit mehr Leistung "herausholen" zu tun. Nur weil man einen Halbleiter kühlt, wird er nicht schneller. Auch ein Raspberry Pi nicht.

Fazit

Es gibt nur wenige Anwendungen, bei denen ein Raspberry Pi vielleicht Kühlkörper, aber bitte nur mit Lüfter benötigt. Zum Beispiel dann, wenn er übertaktet in einem Gehäuse untergebraucht ist, dass ständig von der Sonne beleuchtet und deshalb erhitzt wird. Aber dann muss nicht der Raspberry Pi gekühlt, sondern das ganze Gehäuse einem Luftaustausch unterzogen werden.
Kühlkörper für den Raspberry Pi und oft auch bei allen anderen Einplatinencomputern sind völliger Quatsch.

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Hinweis: Dieses Tutorial ist Teil einer Aufgaben und Übungen mit dem Raspberry Pi-Reihe, die für Lern- und Ausbildungszwecke erstellt wurde. Die dargestellte Lösung ist Teil einer konkreten Aufgabenstellung, die Schüler, Auszubildende und Studenten, lösen sollen. Deshalb muss der hier aufgezeigte Weg nicht der Optimalfall sein.