Was ist Dampfkühlung? Die faszinierende Technik, die Ihr Smartphone kühl hält

Dampfkühlung, gleichbedeutend mit „Dampfkammer“ und „Dampfkammerkühlung“, ist seit fast einem Jahrzehnt ein geläufiges Schlagwort in der Laptop-Industrie. Und wie viele Anleihen bei Laptop-Herstellern hat sich auch der Begriff in den letzten Jahren in das Segment der leistungsorientierten Smartphones eingependelt. Die Dampfkühlung gehört zu den am weitesten verbreiteten Smartphone-Technologien und hilft bei der Ableitung übermäßiger Wärme, die bei stressigen Arbeitsbelastungen entsteht.

Wenn wir eine ressourcenhungrige App oder ein Spiel auf unseren Smartphones ausführen – oder ein Video über einen längeren Zeitraum aufnehmen – muss der Prozessor des Telefons viel Arbeit leisten, um diese Dinge zu kompensieren. Die Dampfkühlung ist eine Möglichkeit, dem entgegenzuwirken, und sie wird bei Geräten schnell immer wichtiger. Aber wie genau funktioniert Dampfkühlung und spielt es überhaupt eine Rolle? Das wollte ich herausfinden.

So funktioniert die Dampfkammerkühlung

Wie der Name schon sagt, verwendet die Dampfkammerkühlung eine mit Dampf gefüllte Kammer, die zum Kühlen verwendet wird. Die Dampfkammer ist ein flaches Rohr oder eine Leitung, die eine Flüssigkeit enthält. Es kann ohne mechanischen Kondensator leicht verdampfen und dann kondensieren.

Das Fluid nimmt Wärme von einer Quelle auf und geht in seinen Dampfzustand über. Diese Dämpfe wandern zu den kühleren Teilen der Kammer, wo sie kondensieren und die absorbierte Wärme abgeben. Nach dem Wechsel in seine flüssige Form kehrt die Chemikalie in ihre ursprüngliche Position zurück und wiederholt den Zyklus. Dies wird wiederholt, bis die Hitze gleichmäßig in der gesamten Dampfkammer verteilt ist.

In einem Smartphone ist diese Dampfkammer ein dünnes Rohr, das auf etwa einen Millimeter abgeflacht ist, um sicherzustellen, dass es die Dicke des Geräts nicht erhöht. Der Prozess ist bei Smartphones mehr oder weniger der gleiche wie im vorherigen Absatz beschrieben, aber Unternehmen können andere Materialien wählen, um eine bessere Wärmeabstrahlung vom Chipsatz zu gewährleisten. Die folgende Grafik von Xiaomi hilft Ihnen, diesen Vorgang besser zu visualisieren.

Darüber hinaus hat die starke Wärmeentwicklung von Smartphone-Chipsätzen – für die der Snapdragon 8 Gen 1 ein Paradebeispiel ist – Smartphone-Unternehmen dazu gezwungen, aufwändigere Kühllösungen einzusetzen. Die Dampfkammer ist normalerweise mit bis zu sechs oder sieben Schichten aus verschiedenen Materialien gestapelt, die alle zusammenarbeiten, um die Wärme vom Prozessor abzuleiten.

Um die Kühlung weiter zu verbessern, haben Smartphone-Unternehmen neue Wege beschritten. Beispielsweise hat Xiaomi kürzlich sein Konzept „Loop LiquidCool Technology“ vorgestellt, das Mikroventile in der Kühlkammer verwendet, um die Oberfläche zu vergrößern, durch die die heißen Dämpfe strömen. Durch die größere Oberfläche kann der Dampf schneller kondensieren und die Flüssigkeit weiter abkühlen.

Beispiele für Telefone mit großen Kühlversprechen

Smartphone-Marken, insbesondere wenn sie Telefone verkaufen, die sich an mobile Gamer richten, werben detailliert für Dampfkammern und ihre Konfigurationen. Das kürzlich eingeführte ASUS ROG Phone 6 verwendet zusätzlich zu einer Dampfkammer Graphitplatten (dasselbe Material, aus dem Bleistiftminen hergestellt werden), da Graphit ein guter Wärmeleiter ist. Die Dampfkammer ist beim ROG Phone 6 um 30 % größer als beim ROG Phone 5, um den Anforderungen des leistungsstärkeren Chipsatzes gerecht zu werden.

Wir sehen oft Marken, die „X-Layer-Kühlgeräte“ vermarkten (wobei X eine Zahl ist). Das OnePlus 10 Pro zum Beispiel hat ein fünfschichtiges Kühlsystem; das Realme GT 2 Pro verwendet eine mit neun Schichten, von denen eine aus Edelstahl besteht.

Einige Marken rühmen sich auch in Bezug auf die Gesamtfläche des Kühlgeräts. Zum Beispiel soll das Realme GT 2 Pro eine Gesamtkühlfläche von über 36.000 Quadratmillimetern (mm ² ) haben – etwa das Dreifache der Oberfläche der Rückseite des Telefons. Die Einschränkung ist, dass Unternehmen wie Realme sich auch die Freiheit nehmen, die Oberfläche aller Schichten zusammenzufassen und ihnen eine Zahl zu geben, die aussagekräftig genug ist, um sich damit zu rühmen. Aber gleichzeitig behauptet Realme auch, dass die Oberfläche allein der Dampfkammer mehr als 4.000 Quadratmillimeter (mm ² ) beträgt.

Zu beachten ist, dass bei mehrschichtigen Kühlsystemen die Wärmeabfuhr im dreidimensionalen Raum erfolgt. Die Dampfkammer nimmt die Wärme vom Chipsatz auf und überträgt sie auf die kühleren Teile. Gleichzeitig wird ein Teil der Wärme auch an andere Schichten abgestrahlt, und jede Schicht gibt die Wärme über ihre gesamte Oberfläche weiter ab.

Aber es hört nicht bei Multi-Layer-Setups auf. Bestimmte Telefone (wie das Nubia RedMagic 7 Pro von ZTE) verwenden Lüfter im Inneren, um die Wärme noch effizienter abzuführen. Ebenso sind einige andere Telefone, wie die ROG Phone-Reihe, mit externen Lüftern ausgestattet, die beim Abkühlen der Rückseite des Telefons helfen. Sie können diese Lüfter auch als separates Zubehör kaufen und mit jedem Telefon verwenden.

Natürlich machen diese Behauptungen keinen Sinn, wenn sie sich nicht auf die Leistung in der realen Welt übertragen lassen.

Testen Sie die Dampfkühlung von Telefonen

Um zu sehen, ob die Dampfkammerkühlung tatsächlich einen Unterschied macht, habe ich beschlossen, die Dinge selbst zu testen. Dazu habe ich drei Telefone verwendet: das Samsung Galaxy S22 Ultra , das OnePlus 10 Pro und das Realme GT 2 Pro. Diese Telefone werden mit dem Qualcomm Snapdragon 8 Gen 1-Chipsatz betrieben, der zu den leistungsstärksten heute erhältlichen mobilen Chipsätzen gehört. Derselbe Chipsatz ist auch dafür berüchtigt, viel zu erhitzen , und wir werden feststellen, inwieweit Dampfkammer-unterstützte Kühleinrichtungen dazu beitragen, dies zu verringern. Diese Geräte haben auch Metallrahmen, die eine bessere Wärmeableitung außerhalb des Geräts ermöglichen.

Dazu habe ich drei Tests durchgeführt, um den Prozessor zu belasten, was zu einer starken Wärmeentwicklung führte. Diese Tests umfassen das Ausführen von PUBG: New State Mobile – eines der anspruchsvollsten Handyspiele – und zwei Benchmarks, die die CPU und die GPU stark belasten.

Insbesondere werden diese Tests ohne Schutzhülle durchgeführt, da dies verhindern kann, dass Wärme in die Atmosphäre abgestrahlt wird. Die Helligkeit der Telefone wurde auf automatisch eingestellt, wobei die Bildschirmauflösung auf QHD + und die Bildwiederholfrequenz jeweils auf 120 Hz eingestellt waren. Schließlich wurden alle diese Tests bei einer ungefähren Umgebungstemperatur von 25 Grad Celsius (77 Grad Fahrenheit) durchgeführt.

Die Ergebnisse für diese Tests sind wie folgt.

PUBG: Neues Staatsmobil

Für diesen Test habe ich auf jedem Telefon ein Battle-Royale-Match auf PUBG: New State Mobile gespielt. Jedes Spiel dauerte ungefähr 30 Minuten, und ich notierte die Temperaturen der CPU mit der CPU-Monitor-App zusammen mit der Temperatur auf der höchsten Außenfläche in mehreren Intervallen ab Beginn jedes Spiels.

Diese Tests wurden mit den höchsten Grafikeinstellungen im Spiel durchgeführt, und die auf dem Testlauf basierenden Ergebnisse lauten wie folgt:

• Samsung Galaxy S22 Ultra

• OnePlus 10 Pro

• Realme GT 2 Pro

Die ungefähren durchschnittlichen Unterschiede der Innen- und Außentemperaturen des Galaxy S22 Ultra, OnePlus 10 Pro und Realme GT 2 Pro betragen 2 Grad Celsius, 5 Grad Celsius und 2 Grad Celsius. Das OnePlus 10 Pro hatte die maximale Temperaturdifferenz, was darauf hindeutet, dass es die effektivste Isolierung zwischen dem Chipsatz und der Außenfläche bietet. Unterdessen bleibt die Innentemperatur des Realme GT 2 Pro viel niedriger, was darauf hindeutet, dass es eine bessere Wärmeableitung im Körper hat.

Interessanterweise zeigt das Galaxy S22 Ultra ein einzigartiges Muster, bei dem die Innentemperatur niedriger als die Außentemperatur ist. Die Innentemperaturen sind auch beim Galaxy S22 Ultra am niedrigsten, was darauf hindeutet, dass es das Beste in der Menge ist, um die Wärme, die in intensiven Szenarien wie dem Spielen des Spiels entsteht, effektiv abzuleiten.

Die durchschnittlichen Innen- und Außentemperaturen sind in der folgenden Abbildung dargestellt:

Während das Galaxy S22 Ultra für die niedrigste durchschnittliche Innentemperatur sorgt, kommt das Realme GT 2 Pro mit der niedrigsten durchschnittlichen Außentemperatur voran.

GFX-Benchmark

In unserem zweiten Test habe ich GFXBench ausgeführt , einen synthetischen Benchmark, der verwendet wird, um die Leistung der CPU und der GPU zu messen, indem grafikintensive Aufgaben simuliert werden. Ich habe die Innen- und Außentemperaturen für jedes der drei Telefone aufgezeichnet, und die Werte sind wie folgt:

Die Temperaturwerte sind auch in den folgenden Grafiken dargestellt:

Die gepunktete Linie stellt die Innentemperaturen des Chipsatzes dar, während die flache Linie die Außentemperaturen der drei Geräte darstellt. Wie zu sehen ist, zeigt das Galaxy S22 Ultra den vernachlässigbarsten Temperaturanstieg beim Ausführen von GFXBench. Trotz einer zu Beginn höheren Innentemperatur schafft es das OnePlus 10 Pro, die entstehende Hitze besser zu unterdrücken als das Realme GT 2 Pro, aber bei weitem nicht so gut wie das Galaxy S22 Ultra.

CPU-Throttling-Test

Für unseren dritten und letzten Test haben wir die CPU-Throttling-Test-App ausgeführt, die denselben Vorgang für eine bestimmte Zeit wiederholt, um zu messen, wie stark sich ein Telefon erwärmt, und wiederum die Leistung unterdrückt. Wir haben den Test auf den drei Smartphones laufen lassen und am Ende des Tests die Innen- und Außentemperatur aufgetragen.

Wieder einmal hat das Galaxy S22 Ultra die niedrigste Innentemperatur, während das OnePlus 10 Pro die niedrigste Außentemperatur hat, obwohl es innen am heißesten ist.

Dampfkammern auf Telefonen gehen nirgendwo hin

Kühlmechanismen – von denen die Dampfkammer der wichtigste Teil ist – spielen eine entscheidende Rolle, um die Innentemperatur des Smartphones unter Kontrolle zu halten. Es sorgt auch dafür, dass die Außentemperaturen der Smartphones nicht zu hoch werden, sodass das Halten nicht zur Herausforderung wird. Beide Aspekte sind gleich wichtig. Eine hohe Innentemperatur kann die Leistung beeinträchtigen und sich negativ auf den Akku auswirken, während steigende Außentemperaturen dazu führen können, dass ein Telefon unangenehm in der Hand liegt. Wenn die Innentemperatur einen bestimmten Punkt überschreitet, schaltet sich das Telefon in einigen Fällen automatisch ab, um abzukühlen, was ebenfalls unerwünscht ist.

Unsere Tests zeigen, dass alle drei Telefone in schwierigen Umgebungen mächtig leistungsfähig sind und jedes seine Vorteile hat. Das Galaxy S22 Ultra entpuppt sich nach unseren Tests als das coolste, während das OnePlus 10 Pro sich behauptet, obwohl es intern heißer wird. Das neunschichtige Kühlsystem des Realme GT 2 Pro trägt dazu bei, dass es beim Spielen eine hervorragende Leistung bietet. Nichtsdestotrotz können wir nachvollziehen, wie jedes dieser Geräte sicherstellt, dass es innerhalb erträglicher Temperaturgrenzen bleibt, wobei das OnePlus 10 Pro anscheinend am härtesten arbeitet, um zu verhindern, dass die internen Temperaturen die Temperaturen des externen Körpers erhöhen.

In Zukunft sollten wir mehr Geräte sehen, die Dampfkammern verwenden. Eines der bemerkenswertesten davon ist das iPhone 14 Pro , das angeblich über eine große Dampfkühlkammer verfügt. Inzwischen wurde auch spekuliert, dass Microsoft die in faltbare Displays eingebettete Dampfkühlung und seine Augmented-Reality-Brille Holo Lens testen wird. Da unsere Smartphones leistungsstärker werden und durch ergonomischere und persönlichere Geräte ersetzt werden , können wir natürlich erwarten, dass die Dampfkühlung umfassender angewendet wird. Tatsächlich ist eine Cyberpunk-Zukunft unvollständig ohne fluoreszierende Flüssigkeiten, die alle Formen von Elektronik und elektrischen Systemen kühlen.