Geräuschminderung in Personalcomputern

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Mit Geräuschminderung in Personalcomputern werden Konzepte an Personal Computern bezeichnet, die auf eine möglichst geringe Geräuschentwicklung im Betrieb zielen. Diese Konzepte können in verkaufsfertigen PCs angeboten oder durch nachträgliche Umbauten oder Erweiterungen herbeigeführt werden.

Aktuelle PCs entwickeln im Betrieb teilweise sehr viel Wärme. Während die ersten PCs eine elektrische Leistungsaufnahme von nur wenigen Watt aufwiesen und keine aktive Kühlung benötigten, erhöhte sich im Laufe der Zeit die elektrische Leistungsaufnahme und damit die Wärmeabgabe von PCs.

Lärmquellen[Bearbeiten]

Die Geräuschquellen in einem Personalcomputer lassen sich in zwei Hauptkategorien einteilen:

  • Lüfter,
  • mechanisch angetriebene Laufwerke.

Aktuelle Personal-Computer haben oft eine hohe Verlustleistung im Bereich von über 100 Watt, bei Einsatz leistungsfähiger Prozessoren und Grafikkarten auch über 300 Watt, die bereits im Gehäuse nahezu vollständig in Wärme umgesetzt wird. Um die verbauten Komponenten vor Schäden durch Überhitzung zu bewahren, werden sowohl die Gehäuse, als auch einzelne Bauteile, wie Prozessor, Netzteil und Grafikkarte mit entsprechend leistungsfähigen, oft aber auch lauten Lüftern ausgestattet.

Weitere Geräuschverursacher sind vornehmlich Festplatten und optische Laufwerke, die teilweise mit Drehzahlen von über 10.000 Umdrehungen pro Minute arbeiten. Weiterhin können Schwingungen auf andere Teile wie Gehäuse übertragen werden und diese durch Resonanzeffekte zur Geräuschentwicklung anregen.

Daneben kann es auch durch Kondensatoren, Drosseln und anderen schwingenden Bauteilen in der Stromversorgung zu Störgeräuschen in unterschiedlichen Frequenzbereichen kommen. Bei Flüssigkristallbildschirmen entstehen bei einigen Modellen Summ- oder Brummgeräusche, teilweise in Abhängigkeit von der gewählten Helligkeitseinstellung.[1] Einige Mäuse geben ebenfalls leise Töne von sich.[2]

Ziel[Bearbeiten]

Der Computer ist bis zu 24 Stunden täglich in Gebrauch, so dass das Betriebsgeräusch besonders im Wohn- oder Schlafraum störend sein kann. Auch bei der Büroarbeit und bei Mediacenter-PCs im Wohnzimmer kann jede wahrnehmbare Geräuschentwicklung als unangenehm empfunden werden.

Eine besondere Herausforderung ist es, einen leisen und gleichzeitig leistungsstarken Rechner zu erhalten. Durch die teilweise hohe Stromaufnahme der High-End-Komponenten, wie sie zum Beispiel in Computern, die zum Spielen verwendet werden, zum Einsatz kommen, und der damit verbundenen Abwärme ist eine insgesamt bessere Kühlung notwendig.

Maßnahmen[Bearbeiten]

Aufwendiger Kühlkörper einer lüfterlosen Grafikkarte

Die einfachste und sinnvollste Art, einen leisen Rechner zu erhalten, ist ein Gerät zu kaufen, das speziell auf Geräuscharmut optimiert ist. Dies fällt jedoch nicht unter den Begriff Silencing, da hiermit ein aktiver Eingriff in einen gegebenen Rechner bezeichnet wird. Durch die oft nötigen technischen und baulichen Veränderungen hat Silencing auch einen Bezug zum Case-Modding.

Leise Komponenten[Bearbeiten]

  • Passive oder besonders leise Kühler für Prozessoren
  • Passive oder besonders leise Kühler für Grafikkarten
  • weitere Teile (z. B. Dämmmatten für das Gehäuse, leise Gehäuselüfter oder eine Wasserkühlung). Eine Wasserkühlung ist nur eine Möglichkeit der Geräuschreduzierung und nicht unbedingt notwendig um einen leisen Rechner zu bekommen. Mitunter kann die nötige Pumpe auch störend zu hören sein.

Zudem ist die Verwendung von Komponenten mit geringer Verlustleistung sinnvoll. Diese produzieren im Verhältnis zur Leistung eine geringere Abwärme, was dazu führt, dass im Ergebnis weniger aufwendig gekühlt werden muss.

Netzteil[Bearbeiten]

Werksseitig nachgerüstete optionale Lüftersteuerung im PC-Netzteil

Die Lüfter herkömmlicher Netzteile sind oft recht laut, da sie in jeder Betriebsphase mit maximaler Umdrehungszahl laufen. Hier kann durch ein temperaturgeregeltes Netzteil der Geräuschpegel reduziert werden. Dabei wird die Betriebsspannung des Lüfters nach der Temperatur der sekundären Gleichrichter gesteuert, was sich auf Leistungsaufnahme, Geräusch, Drehzahl und Luftmenge auswirkt. Darüber hinaus gibt es sogenannte Silent-Netzteile, die mit einem größeren innenliegenden 120 bis 140 mm Lüfter ausgestattet sind und durch die größere Luftvolumenförderung langsamer drehen können. Der gegenteilige Effekt tritt bei flachen Netzteilen und Netzteilmodulen auf, die mit 40 mm Lüftern ausgestattet sind. Ein einfacher Lüfter kann gegen einen mit besserem Verhältnis in Luftstrom zu Geräuschentwicklung seitens des Herstellers ersetzt werden, denn das Netzteil ist versiegelt und unterliegt einer erlöschenden Produkthaftung bei Bruch. Es gibt passiv gekühlte Netzteile, diese haben keinen Lüfter und sind nur im unteren bis mittleren Segment an Ausgangsleistung (bis 560 W[3]) erhältlich und vergleichsweise teuer.

Entgegen dem ursprünglichen ATX-Konzept, bei dem das Netzteil (oben eingebaut) zuständig für die Belüftung des gesamten Gehäuses war, bieten neuere ATX-Gehäuse die Möglichkeit, das Netzteil unten einzubauen und dadurch direkt mit kühlerer Aussenluft zu versorgen. Für die Kühlung sind dann separate Gehäuselüfter zuständig, es werden damit gewissermaßen zwei getrennte Kühlkreisläufe geschaffen. Ein Nebeneffekt ist die erhöhte Langlebigkeit des Netzteils, da es nicht mehr in der angeheizten Luft des Gehäuseinneren betrieben wird.

Prozessorkühler[Bearbeiten]

Prozessor mit Kühlkörper und Lüfter

Bei der Prozessorkühlung sollte beachtet werden, dass ein Kühlkörper mit einer sehr guten Wärmeleitfähigkeit (z. B. mit Kupferkern) verwendet wird. Günstige Lüfter sind oft ungeregelt, laufen also konstant mit 12 Volt. Regelbare Lüfter sind erkennbar an drei oder vier statt zwei Anschlussleitungen, die Drehzahl wird vom Motherboard per Pulsweitenmodulation gesteuert. Eine kostenlose Software zur Lüftersteuerung ist z. B. SpeedFan.

Ein großes Manko bei der Kühlung mittels Kühlkörper und Lüfter ist die Tatsache, dass die erwärmte Abluft nicht wie beim Netzteil üblicherweise ausgeblasen wird, sondern zum großen Teil im Kreis bewegt wird, wodurch nur ein Teil der erzeugten Wärme tatsächlich über den Luftstrom im PC-Gehäuse abgeführt wird. Abhilfe schafft die direkte Ansaugung von Zimmerluft über ein auf den Lüfter gestecktes Rohr, wofür das PC-Gehäuse allerdings eine geeignete Öffnung aufweisen muss. Ein Vorteil der Frischluftansaugung sind niedrigere Lüfterdrehzahlen, die zum Kühlen der CPU ausreichen. Allerdings kann der Kühlkörper so schneller verstauben und der Schall des Lüfters gelangt auch direkter nach außen.

Grafikkarte[Bearbeiten]

Beim Kauf der Grafikkarte sollte bereits auf eine gute und leise Kühlung der GPU geachtet werden, denn bei einem nachträglich modifizierten Grafikkarten-Kühler verfallen jegliche Garantieansprüche. Hier gilt ähnliches wie für den Prozessor, dass eine laute Kühlung nicht unbedingt auch gute Kühlleistung bedeutet. Mittlerweile sind einige sehr gute und leise Grafikkartenkühler im Handel, Grafikkarten mit passiv gekühlter GPU sind ebenfalls erhältlich.

Northbridge-Kühler[Bearbeiten]

Kühlkörperlose Northbridge auf einem VIA-Board

Bei manchen Mainboards ist auch die Northbridge mit einem aktiven Kühler ausgestattet. Einerseits, um Overclocker anzusprechen, aber auch aufgrund der hohen Wärmeverlustleistung aktueller Chips. Bedingt durch den meistens gering bemessenen Platz auf der Hauptplatine werden hier häufig sehr schnell drehende 40-mm-Lüfter eingesetzt. Der Tausch dieser Lüfter hat in der Regel Garantieverlust zur Folge. Die Verwendung üblicher passiver Northbridgekühler ist besonders bei den neuen Chipsätzen sehr gefährlich, da sich diese dann schnell überhitzen, was einen Totalausfall des Mainboards nach sich zieht. Eine Ausnahme sind Passivkühler mit Heatpipes, welche die Abwärme zu einem größeren Lüfter oder einem großzügig dimensionierten Passivkühlelement abführen.

Festplatten[Bearbeiten]

In einen metallischen Festplattenschacht eingebaute Festplatten übertragen ihre Vibrationen unweigerlich auf das Gehäuse. Der Festplattenhersteller Seagate gibt an, dass rund 70 Prozent des von einer Festplatte erzeugten Schalls als sogenannter Körperschall abgegeben werden. Deshalb sind Festplattenentkoppler oft eine wirkungsvolle Art, den Geräuschpegel der Festplatten zu reduzieren.

Diese gibt es als fertige Einbaurahmen und -halterungen, bei denen durch Gummis die Festplatten vom Gehäuse getrennt werden. Manche dieser Lösungen bieten noch zusätzliche Kühlfunktionen für die Festplatte. Allerdings müssen solche Käfige üblicherweise in einen 5,25"-Schacht des Computergehäuses eingebaut werden.

Über Haushaltsgummis mechanisch entkoppelte Festplatte

Eine sehr günstige, aber fragwürdige Entkoppelungsmethode ist eine Aufhängung über handelsübliche Einmachgummis. Solche Eigenbaulösungen sind jedoch relativ unsicher, da das verwendete Elastomer möglicherweise den Beanspruchungen nicht dauerhaft standhält. Zudem wird in den Datenblättern angegeben, die Festplatte fest zu verschrauben. Ist die Festplatte nicht gegen Eigenvibration fixiert, ist mit einem Geschwindigkeitsverlust und vorzeitigem Lagerschaden zu rechnen.

Bei Entkopplung einer Festplatte sollte als Kühlungslösung ein Festplattenkühler verwendet werden, die es passiv als oberflächenvergrößernde Rippenkühler oder auch aktiv mit einem oder zwei Lüftern im Handel gibt.

In Benchmarktests wurde festgestellt, dass sich die Zugriffszeiten bei weich aufgehängten Festplatten leicht verschlechtern können. Diese Veränderung ist in den meisten Fällen allerdings so marginal, dass im Praxisbetrieb kein Performanceunterschied festgestellt werden konnte.

Eine geräuschlose Alternative zur Festplatte sind Solid State Drives. Diese Halbleiterspeicher enthalten keine beweglichen Teile mehr und sind vollkommen lautlos.

Gehäusedesign[Bearbeiten]

Auch eine gute Verarbeitung und eine saubere Verlegung der internen Kabel kann in Verbindung mit gutem Gehäusedesign für einen Luftzug (engl. Airflow) sorgen, der insgesamt für eine effizientere Kühlung sorgt, was am Ende wiederum mit einem geringen Geräuschpegel belohnt wird. Letztendlich kann man auch durch individuelle, bauliche Veränderungen am Rechner oder einzelner Komponenten ein geringeres Betriebsgeräusch erreichen.

Dämmung[Bearbeiten]

Auch nachträglich können Schalldämmmatten in bestehende Rechner eingeklebt werden. Diese filtern aus dem Inneren des PCs kommende hohe Frequenzen heraus. Allerdings sollte man dabei Vorsicht walten lassen, denn die Temperatur im Inneren steigt durch diese Matten um 2 bis 3 °C an. Außerdem sind diese Schalldämmmatten relativ teuer.

Eine weitere Möglichkeit stellen Dämmmatten dar, die auf Bitumen basieren und eigentlich für Auto-Hifi-Zwecke vertrieben werden. Durch ihr Gewicht sollen sie die Entstehung von Resonanzeffekten verhindern. Das hohe Flächengewicht dieser Matten birgt allerdings den Nachteil, dass ein Maxi-Tower um rund zwei bis 3 kg schwerer werden kann.

Bitumenbox

Auch einzelne Komponenten können gedämmt werden. Ein Beispiel ist die sogenannte Bitumenbox, bei der eine Festplatte in ein altes 5,25 CD-ROM Gehäuse eingebaut und von speziellen Dämmplatten aus Bitumen umhüllt wird. Dadurch werden u. a. die hochfrequenten Laufgeräusche der Festplatte deutlich reduziert.

Zeitweiliges Ausschalten von Komponenten[Bearbeiten]

Dieses ist z. B. möglich durch die Einschaltung der Lüfter nur nach Bedarf mithilfe von Thermostaten. Diese sogenannte semipassive Kühlung ermöglicht immerhin temporär eine geringere Lautstärke. Auch Festplatten u. a. können nach einer gewissen Leerlaufzeit ausgeschaltet werden.

Räumliche Trennung von PC und PC-Arbeitsplatz[Bearbeiten]

Ein im Nachbarzimmer platzierter PC ist in der Regel am Arbeitsplatz nicht hörbar. Wenn die räumlichen Möglichkeiten dazu vorhanden sind, ist das eine sehr effektive und preiswerte Methode zur Geräuschminderung. Die Kabel können durch einen kleinen Wanddurchbruch in Form von leeren Steckdosengehäusen auf beiden Seiten der Wand erfolgen. Von Nachteil ist, dass zur Bedienung des Gerätes (Anschalten; Laufwerke bedienen) extra der Nachbarraum aufgesucht werden muss.

Eine elegante, aber teure Lösung ist der Einsatz eines KVM-Extenders. Hierbei werden die Video-, Tastatur- und Maussignale über – je nach Entfernung, finanziellen Mitteln und Anforderungen – Cat- oder LWL-Kabel zwischen dem PC und den Peripheriegeräten ausgetauscht. Noch umfangreichere Möglichkeiten bietet ein Thin Client, der seinerseits ein vollständiger kleiner Computer ist, aber weniger Abwärme und Geräusche produziert als der dazu notwendige Terminalserver.

Potentielle Gefahren[Bearbeiten]

ITX-Hauptplatine mit passiv gekühltem Intel-Atom-Prozessor

Potentielle Gefahren bei der Bearbeitung oder dem Umbau der Komponenten sind

  • Die elektromagnetische Verträglichkeit des Gerätes kann beeinträchtigt werden
  • Gesundheitsgefahren durch unsachgemäß vorgenommene Arbeiten an Teilen, vornehmlich beim Netzteil. Hier werden häufig die Original-Lüfter durch leisere Varianten ersetzt. Besonders bei geöffneten Netzteilen besteht die Gefahr eines tödlichen Stromschlags selbst dann, wenn diese von der Stromzufuhr getrennt sind.
  • Beschädigung der Hardware und Verlust der Gewährleistungs- und Garantieansprüche. Bei Veränderungen der Hardware (z. B. durch das Öffnen von Netzteilen, nicht jedoch dein Einbau oder Austausch ganzer Komponenten wie Speicher etc.) verliert man in der Regel die Gewährleistungs- und eventuelle Garantieansprüche. Die eingebauten Komponenten können insbesondere bei nicht ausreichender Kühlung oder unsachgemäßer Behandlung beschädigt werden.
  • Verkürzung der Lebensdauer, wenn Komponenten unzureichend gekühlt werden

Geräuschmessung[Bearbeiten]

Im Computerbereich sind zwei verschiedene Einheiten zur Einstufung des vom Gerät erzeugten Geräusches gebräuchlich: Die Dezibel-Skala und die Sone-Skala.

Die Dezibel-Skala sagt jedoch nur etwas über den Schalldruckpegel eines Geräusches aus, nicht aber über seine subjektiv empfundene Lästigkeit. Daher ist die Dezibel-Skala nur bedingt geeignet, Aussagen über die Leisigkeit der Störung (oder deren Fehlen) bei Computern zu machen. Die Sone-Skala versucht hingegen, das menschliche Empfinden der Lästigkeit in einfach vergleichbaren Zahlen auszudrücken.

Zur Auswahl von Komponenten für Silent-PCs, können die Werte der folgenden Tabelle als Orientierung gelten, wobei darauf zu achten ist, dass nur solche Messwerte vergleichbar sind, die unter gleichen Bedingungen ermittelt wurden. Der entscheidendste Einflussfaktor ist der Mikrofonabstand zur Schallquelle. Ist nicht klar, ob bei zwei Messungen dieser Abstand gleich war, ist ein Vergleich der Werte sinnlos.

Wertung[4] Normal-PCs Silent-PCs
sehr gut 0–0,5 Sone 0–0,5 Sone
gut 0,5–1,5 Sone 0,5–1,0 Sone
mittel 1,5–2,5 Sone 1,0–1,5 Sone
schlecht 2,5–4,0 Sone 1,5–2,0 Sone
sehr schlecht ab 4,0 Sone ab 2,0 Sone

Im Zweifel sollte man jedoch nicht auf ein Probehören verzichten.

Siehe auch[Bearbeiten]

Literatur[Bearbeiten]

  • Michael Beisecker: Das PC-Anwender-Handbuch, Verlag für die Deutsche Wirtschaft AG, 1999, ISBN 9783812502030, [1]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. http://geizhals.at/deutschland/?sr=290865,-1
  2. http://forumdeluxx.de/forum/showthread.php?t=312482
  3. Der richtige Stromversorger für Ihren Rechner – Ratgeber: Das richtige PC-Netzteil finden – Teil 2 auf netzwelt.de vom 13. Januar 2010
  4. C't, Heft 26/2006, Heise Verlag

Weblinks[Bearbeiten]