De watergekoelde computer

Herbert Blankesteijn

Deze zomer meldde New Scientist dat onderzoekers bij Hewlett Packard in Palo Alto een processor een koude douche hadden gegeven. Het was een nieuwe zet in de strijd tegen de warmteontwikkeling in computers. Tien jaar geleden was vloeistofkoeling nog vergezocht; nu zijn bijvoorbeeld veel notebooks, zonder dat de eigenaars het weten, er al van voorzien.

Wie een indruk wil krijgen van de toekomst van de koeltechniek, moet gaan kijken bij de overklokkers. Dat zijn hobbyïsten die proberen de processor in hun computer sneller te laten lopen dan de fabrikant adviseert. Zo kun je bijvoorbeeld een Pentium IV van 1800 MHz (1800 miljoen rekenstappen per seconde) dwingen te lopen op 2200 MHz. Een schakelaartje (jumper) op het moederbord is daar goed voor.

Extra koeling is nu nodig om de voorkomen dat de processor doorbrandt, dat wil zeggen meer koeling dan het gebruikelijke ventilatortje levert. Overklokkers zijn specialisten in koeltechniek. Blijkens hun sites (zoals www.overclockers.com of larkin.nuclearwinter.com) zijn ze daar zo druk mee dat ze hun overgeklokte computers zelden nog serieus gebruiken.

Zo is het gelukt een complete pc in een diepvrieskist te laten draaien, met alleen de bedieningsinstrumenten erbuiten. Vloeistofkoeling is in deze gemeenschap heel gewoon. Vloeistof transporteert warmte efficiënter dan lucht. Omgeef de processor met een waterreservoir met een ingang en een uitgang, en je kunt een koelcircuit aanleggen als in een auto. Het koelwater kan naar een radiator, of wederom naar een vriezer. Al zal in het laatste geval antivries geen overbodige luxe zijn, en moet de computerbezitter maatregelen nemen tegen ijs- of condensvorming rond de processor. Aansluiten op de kraan en het lauwe water in de gootsteen laten lopen is eveneens vertoond - zo doen electriciteitscentrales het ook.

Eén grapjas schijnt eens een complete pc in olie, en dat geheel in vloeibare stikstof (-190 graden) te hebben ondergedompeld. De olie stolde, en de pc wilde - in strijd met de theorie - niet meer werken. Over vloeistofbaden wordt veel gediscussieerd onder overklokkers. Je zou dan nauwelijks meer hoeven 'ventileren'. Maar welke vloeistof? Leidingwater is electrisch geleidend en geeft kortsluiting. Gedestilleerd water tast metalen aan. Olieachtige stoffen als chloorfluorkoolwaterstoffen zijn slecht voor isolatiematerialen. Mechanische onderdelen als cd-spelers werken in geen enkele vloeistof goed.

Een bruikbare voorziening die uit al dit gesleutel is voortgekomen is de 'heatpipe', een miniatuurvloeistofkoeling, die in plaats van de ventilator op de processor komt. De heatpipe is geschikt voor notebooks omdat die geen ruimte hebben voor een ventilator op de processor zelf. Sinds 2000 is dit een veelvuldig ingebouwde voorziening. Ter plaatse van de processor verdampt in de heatpipe de vloeistof; de damp gaat onder zijn eigen druk door een leiding naar een plek waar wel koeling mogelijk is; daar condenseert het koelmiddel, en het gaat via een dun buisje door capillaire werking terug naar de processor. Onderhoudsvrij, gesloten, kost geen electriciteit. Heatpipes zijn voor allerlei processors en geheugenchips te koop, maar zijn voor de consument normaal gesproken niet nodig.

Wat voegt de douche van het HP-lab hieraan toe? Aan het principe niets: het water verdampt op de processor, condenseert elders en circuleert weer terug. Maar het leuke is, dat ze daar in Palo Alto een printkop met 512 openingen hebben gebruikt om het water te doseren. Dat betekent dat ze verschillende hoeveelheden water kunnen toedienen aan verschillende onderdelen van de processor. Het rekengedeelte heeft meer nodig dan het geheugendeel; zo komt geen enkel onderdeel droog te staan en wordt er geen water vermorst.

Pc's met een pomp, een radiator en koelvloeistof lijken misschien vergezocht. Maar in eerdere computers, zoals de supercomputers va Cray in de vorige eeuw, was dat al normaal. Met processors met een warmteproductie van 100 Watt (zeer sterke gloeilamp) in aantocht, spreekt Beet vooral de hoop uit dat de vloeistofkoeling ruisarm en onderhoudsvrij wordt.