Computer Staubschutzgehäuse

Winfried Mueller, www.reintechnisch.de, Start: 05.03.2011, Stand: 08.02.2016

Computer Staubschutzgehäuse werden verwendet, um Standard-Computer in staubiger Umgebung zu betreiben. Der Computer wird hierzu in das größere Staubschutzgehäuse hineingestellt. Eine Tür auf der Vorderseite sorgt dafür, das man noch an die Bedienelemente herankommt. Natürlich sollte diese Tür die meiste Zeit über zu sein, sonst hat man den Staub wieder im Gerät. Lüfter im Staubschutzgehäuse sorgen für die Wärmeabfuhr, Filter sorgen dafür, dass der Staub abgeschieden wird und nicht ins Gehäuse gelangt.

Staubschutz ist wichtig, damit Computer lange Zeit in staubigen Umgebungen funktionieren. Die Kühlung des Prozessors und der Grafikkarte ist heutzutage sehr wichtig, weil besonders dort hohe Verlustleistungen zu großer Erwärmung führen. Staub kann hier den Luftdurchsatz stark behindern. Ebenso ist die Wärmeabgabe durch Staubschichten hindurch behindert. Im Netzteil kann Staub auch zu Problemen bei der Wärmeabgabe führen. CD/DVD-Laufwerke sind besonders staubgefährdet, weil die empfindliche Mechanik und Optik offen liegt.

Bei meiner Suche nach einem guten Staubschutzgehäuse war ich überrascht, dass kaum Hersteller und Produkte existieren. Und wenn, dann waren die Preise doch recht gesalzen - ernstzunehmende Lösungen lagen zwischen 350 und 600 Euro.

Gekauft habe ich dann für etwa 350 Euro das EDV-Schutzgehäuse Midi von Schäfer IT-Systems. Ein weiterer Hersteller ist Dataflex, wobei dessen Gehäuse so um die 700 Euro gekostet hätte.

Befriedigend war die gekaufte Lösung nicht, was mich bei 350 Euro etwas ärgerte. Der kleine 60mm Lüfter hat zu wenig Luftleistung, die Temperatur im Gehäuse steigt im Sommer zu stark an. Die Filter sind nicht sonderlich wirksam. Und der Lufteintritt ist auch recht ungünstig positioniert. Das Gehäuse ist aber eine gute Basis, um was Sinnvolles draus zu machen. Für mich begann eine kleine Abenteuer-Reise durch Filter, Lüfter, Temperatur-Messkurven und Strömungsverläufen. Hier trage ich mal zusammen, was wichtig ist, um ein gutes Staubschutzgehäuse zu bauen.

Konzeptuelle Überlegungen

Die Entscheidung für das Gehäuse von Schäfer hatte einen technischen Hintergrund: Es ist aus Blech gefertigt. Blech hat den großen Vorteil, Wärme großflächig nach außen abführen zu können, weil Blech ein guter Wärmeleiter ist. Je mehr Wärme durch das Blech nach außen geht, um so weniger müssen Lüfter das leisten. Das bedeutet weniger Geräuschentwicklung, hat aber auch im Fehlerfall einen entscheidenden Vorteil: Fallen mal die Lüfter im Staubschutzgehäuse aus, bleibt die Erwärmung im noch vertretbaren Rahmen. Bei einem Rechner mit 150 Watt Verlustleistung hab ich bei 20 Grad Zimmertemperatur etwa 42 Grad am wärmsten Punkt im Gehäuse gemessen, wenn der Lüfter ausgeschaltet war. Der wärmste Bereich ist natürlich ganz oben, unten ist es ca. 6 Grad kühler.

Andere Hersteller setzen typischerweise auf MDF (Faserplatte) oder Spanplatte. Und diese Materialien behindern einen Wärmeaustausch wesentlich mehr. Weil MDF und Spanplatte auch brennbar ist, ist die Gefahr von Brand im Fehlerfall auch etwas höher. Zumindest theoretisch, praktisch ist das kaum vorstellbar und damit sind diese Materialien grundsätzlich einsetzbar. Die geringere Wärmeabfuhr ist da ein gewichtigeres Argument für Blech. Ein Argument für Holzwerkstoffe ist eine Verbesserung der Schalldämmung.

Kein Gehäuse ist 100% dicht, so gab es beim Gehäuse von Schäfer Bereiche der Türdichtung, die nicht sauber abschlossen. Ebenso war die Kabeldurchführung so unpraktisch und ich konnte mir gar nicht vorstellen, wie ich diese sinnvoll nutzen könnte. In diesem Bereich der Kabeldurchführung ist dann auch mit Löchern zu rechnen, wo Staub hineinziehen kann.

Damit sind wir bei einer zentralen Frage der Belüftung. Grundsätzlich kann man nämlich zwischen Unterdruck oder Überdruck im Gehäuse wählen. Die meisten Hersteller nutzen Unterdruck. Lüfter werden typischerweise oben hinten angebracht und blasen die Luft nach außen. Frischluft wird sinnvollerweise vorne unten eingezogen, durch einen Filter. Wenn ein Lüfter die Luft nach außen bläst, entsteht im Gehäuse automatisch ein kleiner Unterdruck. Je höher der Luftwiderstand des Filters ist oder je mehr Luft (Volumenstrom) durch das Gehäuse soll, um so höher wird der Unterdruck. Typischerweise liegt der bei nur wenigen Pascal. Normale Kompaktlüfter schaffen im optimalen Arbeitsbereich nur etwa 5-20 Pascal, wenn sie von der Lautstärke noch erträglich sein sollen.

Die andere Möglichkeit wäre, einen Überdruck im Gehäuse zu erzeugen, in dem man mit einem Lüfter am Lufteintritt einbläst. Der Filter muss vor dem Lüfter sein, damit gereinigte Luft eingeblasen wird. Der Luftaustritt braucht dann keinen Lüfter, der Überdruck sorgt dafür, dass die Luft aus allen Löchern rausgedrückt wird. Und hier sind wir beim entscheidenden Vorteil der Überdruck-Strategie: Staub zieht nicht durch undichte Ritzen ins Gehäuse. Wenn also die Türdichtung undicht ist, zieht dort saubere Innenluft raus, aber nicht staubige Außenluft hinein. Wenn also ein Gehäuse nicht 100% dicht ist, verhindert man damit, dass Schmutz ins Gehäuse gelangt.

Der Auslass muss auf jeden Fall immer oben sein, weil dort die warme Luft sitzt, die raus muss.

Gerade bei einem Staubschutzgehäuse erscheint mir die Überdruckvariante sinnvoller. Warum Hersteller trotzdem typischerweise auf Unterdruck setzen - dafür gibt es ein paar Gründe. Konstruktiv lässt es sich einfacher lösen, hinten oben im Gehäuse einen Lüfter zu positionieren. Dort ist auch Platz. Vorne müsste man ihn in die Tür setzen, was technisch komplizierter ist. Oder man setzt ihn seitlich, wo der hineingestellte Computer aber den Luftstrom behindert. Man müsste das Gehäuse dann breiter bauen. Bei offener Tür saugt ein Lüfter hinten oben immer noch die dort ankommende Wärme gut ab, ein vorn blasender Lüfter hätte hingegen keinen Effekt mehr. Praktisch ist das aber wenig relevant, weil die Luft durch eine offene Tür genügend abgeführt wird. Grenzfälle können kritisch werden, wenn die Tür z.B. nur einen Spalt weit geöffnet ist und damit der Luftstrom nicht mehr wie vorgesehen durch das Gehäuse geht.

Im Internet wird in diversen Foren diskutiert, was im Computergehäuse selbst besser ist. Da findet man viele skurile Vorstellungen und Erklärungsmodelle, die für eine ausgeprägte Fantasie sprechen, aber mit physikalischer Realität nicht viel zu tun haben. Man kann aber sagen: Durch Unterdruck lässt sich hier durch gezielte Lüftungslöcher und Schlitze eine gute Führung des gesamten Luftstroms erreichen, der die wichtigen Komponenten erreicht. Allerdings hat man dabei auch das Problem, dass Staub durch jede Ritze gezogen wird, was eher ungünstig ist. So leicht lässt sich die Frage jedenfalls nicht beantworten, ob Überdruck oder Unterdruck besser ist, man muss immer das Gesamtsystem mit allen Auswirkungen betrachten. Und das ist in der Regel ziemlich komplex. Es kann sogar passieren, dass ein zusätzlicher Lüfter, mit dem man eigentlich die thermische Situation entlasten wollte, genau das Gegenteil erreicht.

Was die Wärmeabfuhr im Staubschutzgehäuse angeht, so gilt es, typisch 50-200 Watt Verlustleistung (=Wärme) des Computers abzuführen. In einigen Tests hab ich dafür 2 60 Watt Glühlampen im Gehäuse verwendet, die ja die zugeführte Energie hauptsächlich in Wärme umsetzen.

Der im Schäfer-Gehäuse verbaute superkleine und recht leise 60mm Lüfter ist da eher die unterste Grenze. Sein Volumenstrom liegt bei lächerlichen 8 m³ pro Stunde, Gehäuselüfter im Computer machen da Faktor 10. Bei 120 Watt lag die Temperatur im Gehäuse oben 15 Grad über Raumtemperatur. Mit einem 120mm Lüfter (2.4 Watt bei 2500 UPM) kann man auch bei einem leistungsfähigen Filter auf 6-10 Grad Temperaturdifferenz kommen, was mir als ein sinnvoller Wert erschien.

Beim Schäfer-Gehäuse etwas merkwürdig: Der Einlass ist nicht unten vorne positioniert, sondern links in mittlerer Höhe. Computer ziehen ihre Luft nahezu immer vorne unten an, weshalb dort auch sinnvollerweise der Einlass hingesetzt werden sollte. Auch die Größe des Einlasses ist mit 60x60 mm sehr klein dimensioniert, passt aber wiederum zum kleinen eingesetzten Lüfter. (Nachtrag 2/2016: Wurde inzwischen geändert, Einlass und Lüfter sind nun 80x80 mm. Der Einlass sitzt nun unten links. Der Lüfter zieht jetzt auch die Luft ins Gehäuse, womit man ein günstigeres Überdrucksystem realisiert hat. Es ist auch möglich, Lüfter und Einlass zu tauschen, so dass der Lüfter dann günstiger unten links sitzen würde. Im Auslieferungszustand sitzt er oben rechts.)

Filter

Vom Filter hängt viel ab. Durch ihn wird alle Luft gezogen, die durch das Schutzgehäuse geht. Alles, was der nicht zurückhält, landet dann doch im Computer.

Die Filterwirkung des im Schäfer-Gehäuse eingesetzten Filters ist mager. Es handelt sich um einen 8mm dicken Vliesfilter. Dieses Vlies ist etwa so wie Polyesterwatte/Volumenvlies in Schlafsäcken oder Winterjacken. Auch in Dunstabzugshaben in der Küche wird dieses Material typisch eingesetzt.

Der Eintrittsfilter und Austrittsfilterlüfter stammen beim Gehäuse von Elmeko (LV 80). Das Filtermaterial nennt sich P15/150S und ist von der Firma Freudenberg (Marke Viledon). Es ist in der Filterklasse G2 eingestuft, also ein Grobfilter mit einem Abscheidegrad von 65-80% für Partikelgröße >10µm. Ein paar Staubflußen aus typischer Büroumgebung kann man damit abhalten. Für Feinstäube sind diese Filter jedoch gar nicht geeignet (z.B. Gips- oder Mineralstäube).

Übrigens: Einlass und Auslass werden gefiltert. Warum wird die Abluft nochmal gefiltert? Das erscheint erstmal unlogisch. Der Grund ist aber dann zu finden, wenn man den Computer abschaltet und damit der Austrittslüfter nicht mehr arbeitet. In den gänzlich offenen Auslass könnte dann herumwirbelnder Staub hineingelangen. Sicherlich nicht viel, aber trotzdem ist das der Grund, warum man dort auch einen Filter positioniert.

Filtervlies ist mit die billigste Lösung für einen Filter mit wenig Filterwiderstand. Aus diesem Grund wird das bei solchen Anwendungen gerne verwendet. Wenn man aber überlegt, dass hier bis zu 35 % des Staubes immer noch hineingelangen können, ist das recht unbefriedigend. Und auch in der Praxis zeigte sich, dass noch genügend Staub ins Gehäuse gelangte. Feinstaub sowieso.

Je höher der Abscheidungsgrad von Filtern ist, um so höher ist auch der Luftwiderstand und um so leistungsfähigere Lüfter benötigt man, die die Luft hindurchziehen können. Standard-Axiallüfter können bauartbedingt nur kleine Drücke aufbauen, um den Filter-Widerstand zu überwinden. Je leistungsfähiger ein Lüfter ist, um so lauter ist er auch. Krach will man aber am Computer eher nicht haben.

Hier gilt es also, einen sinnvollen Kompromiss zu finden. Auch sollte ein Filter nicht zu teuer sein, damit die Wartungskosten niedrig bleiben. Denn Filter müssen regelmäßig gewechselt werden - der ganze Staub, den wir nicht im Computergehäuse finden, der sammelt sich ja im Filter. Und da ist die Aufnahmefähigkeit begrenzt. Außerdem steigt der Widerstand des Filters mit zunehmender Verschmutzung an, wodurch immer weniger Luft hindurch kommt.

Bei Filtern spielt die effektive Filterfläche eine entscheidende Rolle. Je größer diese ist, um so geringer ist der Widerstand und um so mehr kann der Filter Schmutz aufnehmen. Weil man Filter nicht beliebig groß bauen kann, haben sich in vielen Bereichen Faltenfilter durchgesetzt. Man hat so auf kleinem Raum eine wesentlich größere Oberfläche, durch die die Luft hindurch kann. Es ist erstaunlich, wie groß die Fläche ist, wenn man Faltenfilter auseinanderfaltet. Ein Autoluftfilter, der vielleicht 250x200mm groß ist (0,05m²) bringt es auseinandergefaltet auf 0,5m² - Faktor 10.

Für ein Staubschutzgehäuse wäre also ein Filter gut, der möglichst gut filtert bei möglichst geringem Widerstand und der dazu noch preisgünstig ist. Größe spielt keine so entscheidende Rolle, Platz hat man hier in der Regel genug.

Bei Tests vieler gängiger Filter hat sich herausgestellt, dass Filter aus dem Staubsaugerbereich in der Regel zu hohe Widerstände haben. Ein Staubsauger macht einen Unterdruck bis 25.000 Pascal (250 mbar), da stört ein etwas höherer Filterwiderstand nicht. Wenn aber ein Lüfter im Druckbereich um 10-20 Pascal (0,1-0,2 mbar, 1-2mm Wassersäule) arbeiten soll, braucht man schon Filter, die kaum Widerstand haben.

Innenraumfilter, wie sie mittlerweile in fast jeder Lüftung im Auto verbaut sind, sind als Faltenfilter ausgelegt und haben einen recht geringen Widerstand. Klar - man will ja hier sehr viel Luft mit Radiallüftern durchziehen, die gegenüber einem Staubsauger ebenso nur sehr geringe Drücke aufbauen. Die Filterwirkung ist hier schon wesentlich besser gegenüber den Vliesfiltern. Marken-Hersteller sprechen von etwa 99% Abscheidegrad bei Partikeln >3um, was der Filterklasse F9 entsprechen würde. Die meisten angebotenen PKW-Innenraumfilter werden sich wohl irgendwo zwischen F7-F9 bewegen. Sie bestehen meist aus einem fest verpressten dünnem Polyestervliesmaterial, welches zur Oberflächenvergrößerung plissiert ist. Diese Filter sollten sich recht gut für Staubschutzgehäuse eignen. Gerade auch dann, wenn man wegen Geräuschreduzierung leise Lüfter einsetzen will. Die meisten dieser Filter lassen sich übrigens sehr gut mit einem Teppichmesser in der Länge kürzen und so anpassen.

Meine Auswahl fiel dann aber auf einen Auto-Motorfilter. Die effektive Filterfläche ist hier nochmal wesentlich größer, die Filterwirkung nochmal wesentlich besser. Nach Recherchen sollen diese Filter einen Abscheidegrad von 99,9% haben, womit man schon in die Filterklassen H12/H13 hineinkommt (wobei etwas unsicher ist, ob man das wg. nicht spezifizierter Testbedingungen so vergleichen kann). Der Widerstand ist gegenüber den Innenraumfiltern ein ganzes Stück höher, was für eine wesentlich höhere Filterwirkung spricht. Trotzdem ist der Luftdurchlass mit einem 120mm Lüfter bei etwa 2000 UPM hinreichend gut.

So ein Autoluftfilter erschien mir damit die beste Wahl. Er ist zudem günstig ab etwa 5 Euro zu bekommen. Diese Filter haben typischerweise oben eine Dichtlippe, über die man den sehr einfach in ein eigenes System verbauen/adaptieren kann. Die Auswahl fiel nach einigen Abwegungen von Größe und Preis auf einen Filter vom Opel Corsa B, 45 PS Benzinmotor. Dieser hat eine Größe von 212mm x 165mm, bei 39mm Höhe. Der Filter selbst besteht aus Papier. Das ist Standard bei Motorfiltern.

Filtervlies - wie die Originallösung - ist nicht ganz vom Tisch. Hier ist einiges möglich, denn so Filtervliese gibt es in verschiedensten Abscheidegraden. Weil man bei einem Staubschutzgehäuse auch größere Filterflächen vorsehen könnte, ließe sich auch der Durchgangswiderstand reduzieren. Filtervliese gibt es in den Filterklassen G2-F6.

Konkrete Umsetzung


Links unten die Filterbox mit Opel Corsa Motor-Luftfilter, oben rechts der Auslass, unten rechts die Lochabdeckung, die man abschrauben kann. Hierüber kann man den Computer dann besser verkabeln.

Als Basis diente - wie oben schon erwähnt - das Staubschutzgehäuse von Schäfer.

Der Luftfilter wurde in eine außen liegende Filterbox aus MDF gebaut. Diese ist rechts vorne unten positioniert und mit dem Gehäuse dicht verschraubt. Von der Größe so, dass der Luftfilter vom Corsa B reinpasst. Die Luft wird durch diese Filterbox mit einem 120mm Lüfter gezogen und ins Gehäuse eingeblasen. Dadurch entsteht im Gehäuse ein leichter Überdruck. Dieser sorgt dafür, dass auch kleine Ritzen in der Türabdichtung keinen Staub einziehen.


Filterbox bestehend aus Filterabdeckung, Filter und Filterkasten. Die blaue Filterabdeckung ist mit 2 Stiften rechts und links befestigt.

Beim Lüfter handelt sich um einen 2,4 Watt, 12V Lüfter, der aber nur mit gut 10 V betrieben wird. Er macht dabei etwa 2000 UPM. Das reichte im konkreten Fall und stellte einen guten Kompromiss dar. Auch einen Leiselüfter hatte ich getestet, konkret den F12 von Arctic Cooling. Aber diese Lüfter sind vor allem deshalb leise, weil sie keinen Luftdurchsatz bringen und nur extrem geringe Drücke aufbauen, weshalb nach dem Filter so gut wie kein Volumenstrom mehr zustande kam. Leise werden diese Lüfter vor allem durch reduzierte Drehzahl, beim F12 sind es nur 1350 UPM. Das reicht in diesem Anwendungsfall nicht. Ein weiterer Lüfter, der gut funktionierte, war der GentleTyphoon D1225C mit 1850 UPM und 100 Kubikmeter pro Stunde. Preis ca. 15 Euro. Bei um die 2000 UPM hört man den Lüfter zwar schon deutlich, aber ich finde es noch einen guten Kompromiss, zumal das Geräusch des GentleTyphoon eher ein sanftes Rauschen ist, ohne unangenehme Störgeräusche. Fürs Feintuning könnte man den in der Spannung auch noch leicht drosseln, im einfachsten Fall mit 2-4 Dioden in Reihe (1N4004).


Rechts unten erkennt man den hineinragenden Lüfter, der mit der Luftfilterbox verschraubt ist. Das Gehäuse hat an dieser Stelle eine 125mmx125mm Aussparung bekommen. Schiebt man den Computer zur linken Seitenwand, ist rechts zwischen Lüfter und PC-Gehäuse 3-5 cm Platz. Damit wird der Luftstrom wenig behindert. Hinten sieht man den Kabelauslass, in dem ein Spülschwamm zur Abdichtung steckt.

Offene Luftfilterbox aus MDF mit Lüfterausschnitt. Die Box ist mit 4 Blechschrauben am Gehäuse befestigt.

Die Luftfilterbox sollte so konstruiert sein, dass noch genügend Abstand zwischen Lüfter und Faltenfilter vorhanden ist, um ungünstige Luftverwirbelungen zu verhindern und einen gleichmäßigen Lufteintritt über den ganzen Filter zu gewährleisten. Ich denke, so 20-30 mm Abstand sollten hinreichend sein, das externe Filtergehäuse soll ja auch nicht zu dick werden.


Bei abgenommener Filterabdeckung erkennt man, wie der Luftfilter auf der Kante der Luftfilterbox mit der Gummilippe aufliegt und dort gut abdichtet. Setzt man die Filterabdeckung auf, drückt diese zusätzlich noch auf die Gummilippe.

Der Luftstrom durch den Filter ist im Auto eigentlich genau andersherum (die Dichtlippe ist hier Richtung Motor verbaut, die Reinraumseite ist also auf Dichtlippenseite). Der korrekte Einbau wäre in diesem Anwendungsfall aber konstruktiv schwieriger umzusetzen. Ich glaube aber nicht, dass das stärkere Nachteile mit sich bringt. Theoretisch könnte es sein, dass das Filtermaterial progressiv aufgebaut ist, also von gröber hin zu feiner geht (Gradientenstruktur). Erkennbar ist bei den Filtern aber nichts, nach meinen Recherchen wird das bei Cellulose-Filtern auch nicht realisiert. Man findet es typisch bei Kunstfaser-Filtern und mehrschichtigen Kombinationsfiltern (Meltblown-Schicht, Nanofaser-Filter). Aber selbst wenn, ist die nicht ganz optimale Nutzung vermutlich wenig kritisch. Die Staub-Aufnahmefähigkeit wäre so etwas geringer bzw. der Filterwiderstand steigt schon früher an.

Der Luftauslass wurde oben rechts recht groß ausgelegt. Je größer, um so besser ist die Zirkulation ohne zusätzlichen Lüfteraufwand. Innen wurde der Auslass mit einer Filtervliesmatte vor eindringendem Schmutz geschützt, falls der Lüfter nicht läuft. Dieses Filtervlies ist eine Filtermatte für Dunstabzugshauben für die Küche. Es ist gut durchlässig und behindert den Luftstrom kaum. Solche Luftauslass-Schlitzblenden bekommt man in jedem Baumarkt.

Der Kabelauslass lässt sich beim konkreten Gehäuse sehr simpel und wirkungsvoll abdichten: Ein Spülschwamm mit Griffmulde passt da genau hinein. Sehr praktisch, weil der Schaumstoff sich gut an die Kabel anlegt und hinreichend gut den Austritt verschließt. Hier stören geringe Undichtigkeiten auch nicht, weil im Gehäuse ja Überdruck ist. Staub hier also nicht eingezogen wird.

Bei einem Computer mit 125 Watt Verlustleistung war die Temperatur im oberen Gehäusebereich 7 Grad über der Zimmertemperatur. Ein sehr guter Wert, der in der Praxis nicht zu Problemen führen dürfte. Im Originalzustand waren es 15 Grad bei wesentlich schlechterer Filterung.

Der Computer wurde so eingestellt, dass er startet, sobald die Stromversorgung extern eingeschaltet wird. Insofern braucht man das Gehäuse nur noch selten zu öffnen.

Ein großes Problem beim Schäfer-Gehäuse war das Anstöpseln der Kabel. Andere Hersteller haben herausnehmbare Rückwände, wodurch man problemlos an die Rückseite des Computers kommt. Im Grunde ist es beim Schäfer-Gehäuse nur im Blindflug und mit viel Fingerspitzengefühl möglich, Kabel von vorne mit langem Arm anzustöpseln. Oder man stöpselt vorher ein und schiebt dann alles vorsichtig hinein.

Um dieses Problem zu lösen, hab ich kurzerhand die Stichsäge genommen und ein 10cm rundes Loch hinten seitlich ausgeschnitten. Hierüber kommt man nun bequem mit der Hand an die Rückseite des Computers und kann so die Kabel anstecken. Später wird das Loch durch eine Platte verschlossen, die mit 4 Schrauben auch wieder schnell entfernt werden kann.

Pläne Luftfilterkasten für Corsa B Luftfilter:

Material:

  • 10mm MDF
  • 3mm HDF

ACHTUNG: Manche Filter sind etwas größer gefertigt, besser die Innenmaße von 155 mm auf 157 mm und von 200 mm auf 204 mm vergrößern. Alle anderen Maße entsprechend anpassen.

Deckel wird so gehalten: Rechts und Links seitlich 4mm Loch durch Deckel und Grundgehäuse bohren. Und zwar so, dass bei eingesetztem Filter gut Druck auf die Gummidichtung des Filters ist. In diese Löcher werden dann 4mm Rundstäbe geschoben, z.B. abgeschnittene Inbusschraube.

Weitere Ideen und Anregungen

Einen etwas langsamer laufenden Lüfter zusätzlich am Luftaustritt zu verbauen könnte für den Fehlerfall Sinn machen, wenn der Eintrittslüfter mal ausfällt. Hier könnte ein Leiselüfter wie der F12 ausreichen. Dieser Lüfter sollte am besten auch mit einem eigenen Netzteil betrieben werden, um mehr Sicherheit für den Fehlerfall zu haben.

Lüfter kann man natürlich auch überwachen. Hierfür haben viele Lüfter ein Überwachungssignal, was sich auswerten lässt. Ebenso könnte man einen Temperaturwächter ins Gehäuse integrieren. Entweder baut man sich eine Elektronik selber oder greift auf fertige Module zurück.

Zur Temperaturüberwachung des Gehäuses kann man recht preisgünstige elektromechanische Thermostate einsetzen. Diese gibt es für den Schaltschrankbau z.B. von Rittal oder von Finder (z.B. Finder fin 7T.91.2303 für etwa 14 Euro oder Rittal SK 3110.000 Thermostat für etwa 18 Euro). So ein Thermostat könnte z.B. bei einer Maximaltemperatur von 35-40 Grad aktiviert werden, um weitere Lüfter zu aktivieren oder einen Alarm auszulösen. Auch die Lüfterdrehzahl könnte damit erhöht werden.

Der Eigenbau des kompletten Gehäuses wird wohl aus MDF, Multiplex oder Spanplatte am einfachsten sein. Evtl. lässt sich auch relativ leicht aus zugeschnittenem Alublech und Aluprofilen etwas zusammenbasteln. Alublech lässt sich auch sehr gut mit MS-Polymer-Klebstoffen verkleben. Der größte Aufwand wird wohl in der Gestaltung einer gut abdichtenden Tür liegen. Dichtungsgummis aus dem Fensterbereich gibt es in allen möglichen Dimensionen, vielleicht wird man hier fündig. Für einfache Zwecke dürfte auch dünnes HDF genügen, welches in Nuten läuft, ähnlich wie Schiebedeckel von Holzkästen. Der Überdruck im Gehäuse wird dafür sorgen, dass hier durch kleine Ritzen kein Staub hineingelangt. Am besten trennt man diesen Schieber mittig, die obere Hälfte braucht man, um an die Laufwerke zu kommen, der untere muss mit entfernt werden, wenn man den Computer herausnehmen will. Ein paar Schaumstoffstreifen können noch zusätzlich abdichten.

Für Unterdruckmessungen habe ich einen Drucksensor von Freescale verwendet, der 6KPa Maximaldruck (60 mbar, 60cm Wassersäule) kann und eine hohe Empfindlichkeit von 766 mV/KPa hat (MPXV4006DP). Zu haben für etwa 10-15 Euro. Sensoren für so geringe Drücke mit der hohen Empfindlichkeit sind relativ selten. Außer 5 Volt Versorgung braucht man nur noch ein Multimeter, am besten mit Relativmessfunktion, um den Offset des Sensors automatisch rauszurechnen. Durch Unterdruckmessungen kann man sehr gut herausfinden, wie leistungsfähig Lüfter sind und wie hoch der Widerstand von Filtern ist. Zu erwartende Drücke im Bereich von 5-100 Pa lassen sich hinreichend genau mit diesem Sensor ermitteln. Wenn man die Kennlinie des Lüfters hat, kann man so auch ungefähr die Volumenströme ermitteln.

Volumenströme kann man auch mittels eines Anemometers (Windmesser) ermitteln. Wenn man die Luftgeschwindigkeit im Auslass damit ermittelt und den Querschnitt der Austrittsöffnung hat, lässt sich das Volumen pro Stunde errechnen. Die Luftgeschwindigkeit am Auslass ist aber nicht überall gleich, im Kantenbereich in der Regel höher, als mittig vom Auslass. Man muss hier irgendwie mitteln. Anemometer gibt es sehr preisgünstig ab 25 Euro, z.B. bei Reichelt den EA 3000.

Für Testzwecke ist der Einsatz eines elektronischen Thermometers mit Innen- und Außenfühler sinnvoll. So hat man die Temperatur im Gehäuse und der Umgebung im Blick. Sinnvoll sind auch Software-Werkzeuge, um die Temperatur der CPU zu überwachen.

Für Stresstests gibt es spezielle Software, damit der Computer maximal belastet wird. Einige findet man auf der Ultimate Boot CD. Die Leistungsaufnahme des Rechners überwacht man am besten mit einem Energiekostenmessgerät.

Bei der Auslegung des Gehäuses sollte man den Worst-Case-Fall im Auge behalten, also die ungünstigsten Bedingungen. Im Sommer kann es mal über 30 Grad warm werden und der Filter kann auch schon wg. versäumter Wartung recht zu sein. Auch in solchen Situationen sollte das Gesamtsystem noch funktionieren. Das Gehäuse sollte so positioniert werden, dass es sich von außen nicht zusätzlich erwärmt, z.B. durch direkte Sonneneinstrahlung oder direkt vor Heizungen. Der Filter- und Abluftbereich muss immer gut frei sein, damit die Luft gut zirkulieren kann.

Bei Neukauf sollte man am besten ein Computer auswählen, der möglichst geringe Verlustleistung produziert. Oftmals sind Bürorechner, die kaum was können müssen, völlig überdimensioniert und damit sinnlose Stromfresser.

Der Einsatz von Staubschutzgehäusen hat den Vorteil, dass man jederzeit den Rechner durch einen neuen günstigen Standard-Rechner ersetzen kann. Beim Einsatz von Industrie-PC's, die für staubige Umgebungen ausgelegt sind, wird die Neuanschaffung wesentlich teurer. Und diese Spezial-Hardware ist auch mitunter schwer beschaffbar. Der große Vorteil liegt aber in einem kompakterem System, weil man kein voluminöses zusätzliches Gehäuse braucht. Die Qualität der Filter ist aber oftmals auch nicht sonderlich gut. Hier werden auch typisch simple Filtervliese verbaut.

Man sollte daran denken, den sehr wichtigen Gehäuselüfter ca. alle 5 Jahre zu tauschen. Denn von diesem hängt viel ab. Beim Filter sollte ein jährlicher Wechselintervall in den meisten Fällen ausreichen. Ausblasen/Absaugen und Wiederverwendung des Filters lohnt bei den günstigen Preisen kaum, ist aber sinnvoll, wenn man gerade keinen Ersatzfilter zur Hand hat oder als Zwischenwartung.

Man kann darüber nachdenken, ob man auch ohne Staubschutzgehäuse auskommt, wenn man geschickt eine Filterbox direkt am Einlass eines normalen Gehäuses montiert. Wenn man dieses mit etwas Überdruck versorgt, gibt es auch keine Gefahr, dass Raumluft durch Schlitze zieht. Es gibt sicherlich Gehäuse, die sich für so einen Umbau gut eignen. Ein simpler Einbau wäre auch die Anbringung einer Filterbox in der seitlichen Blechverkleidung, recht weit unten. Der Computer würde dann seine Luft nicht mehr über die vorderen Lüftungsschlitze bekommen, sondern über diese seitliche Luftbox. Fällt der Lüfter dieser Box aus, zieht der Computer wieder über die vorderen Lüftungsschlitze. Hier sollte man aber kein großes Loch für den Lüfter aussägen, weil damit die elektromagnetische Verträglichkeit nicht mehr gewährleistet ist und jede Menge Elektrosmog in die Umgebung geht. Stattdessen besser eine Anzahl z.B. 5mm Löcher bohren (wie ein Lochblech), durch die die Luft bläst oder gezogen wird.

Ein interessanter Nebeneffekt: Computer, die die Luft gut filtern, erhöhen die gesamte Luftqualität im Raum. Sie wirken wie ein Luftreiniger. Er zieht ständig Raumluft an und reinigt diese von Staub und feinsten Partikeln.

Nach dieser Idee wird die dustend.de Lösung verkauft. Den Filter, den man in den PC einbaut, filtert nicht etwa die Eintrittsluft, sondern die Austrittsluft - zumindest nach deren Einbauempfehlung. Staubige Luft wird so genauso durch den Computer gezogen, aber ein Teil der Abluft ist sauber. Ein Konzept, dessen Sinn sich mir nicht recht erschließt, außer man will vor allem die Raumluft reinigen. Als Eintrittsfilter genutzt und sinnvoll positioniert mit einem leistungsfähigen Lüfter, könnte dieses System ein sinnvoller Staubschutz für den Computer werden. Allerdings sind die Filter mit 17 Euro recht teuer.

Zur Filterauswahl hier eine Liste der Abmessungen einiger Hersteller:

AutoAbmessungen (LxBxD)
Opel Corsa B211x166x37
Opel Corsa C290x206x42
BMW 5er E39242x178x57
VW Golf 3/4268x228x56
VW Passat254x213x57
Ford Focus279x172x50
FIAT CINQUECENTO230x90x48
Nissan Micra170x158x34
BMW 3 E36236x235x42
Peugeot 307246x169x69
Toyota Corolla (92-00)226x168x43
Seat Ibiza/Cordoba275x185x57
Volvo S40343x169x58

Geeignete Auto-Innenraumfilter könnten diese sein:

AutoAbmessungen (LxBxD)
Nissan Almera / Primera222x200x30
Honda Jazz184x179x30
Honda Civic ab 2006200x240x30
Honda Accord224x235x30
Smart ForTwo198x202x40
Smart ForFour/Mitsubishi Colt178x203x40

Die Filterwirkung von Innenraumfiltern ist nicht so groß, wie bei den Motorfiltern, wird aber in vielen Fällen auch ausreichen. Vorteil ist ein wesentlich geringerer Filterwiderstand, weshalb man leisere Lüfter einsetzen kann. Hier sollten 120mm Lüfter mit 1000-1500 UPM ausreichen.

Für einen dichten Einbau muss man etwas mehr Aufwand betreiben. Diese Filter haben in der Regel keine angespritzte Dichtlippe. Sie haben typisch nur an 2 Seiten einen Rahmen, die andere beiden Seiten sind offen. Man kann aber sehr gut einen Rahmen aus z.B. 8-10mm MDF drumherumbauen. Den Filter klebt man in diesen Rahmen direkt mit MS-Polymer Kleber ein (z.B. Pattex 4in1). Oder mit Silikon. Diesen Rahmen könnte man auch direkt aufs Staubschutzgehäuse kleben. Am besten klebt man vorher aufs Gehäuse Klebeband, auf das dann der Filterrahmen aufgeklebt wird. Dann kann man es später wieder problemlos entfernen.

Bei Innenraumfiltern sollte man die Strömungsrichtung beachten. Der Airflow ist typischerweise mit einem Pfeil auf dem Filter markiert. Innenraumfilter sind nämlich typischerweise aus Kunstfasern und werden vermutlich auch progressiv aufgebaut sein. Sie können von der einen Richtung her mehr Staub aufnehmen, als von der anderen Richtung.

Für den Schaltschrankbau gibt es bürstenartige Kabeldurchführungen, die recht praktisch sind. Einfach mal nach "Bürstenauslass", "Bürstendurchlass", "Kabel Bürstenkamm", "Kabeldurchführungsplatte", "Kabeldurchführung" suchen. Auch Kabeldurchführungen für Tische könnten nutzbar sein. Diese gibt es auch mit Bürste. Ein Hersteller solcher Bürsten wäre z.B. die Firma Mink.

Nachtrag

16.12.2016 - Luftfilter

So sieht ein Luftfilter nach einem Jahr in staubiger Umgebung aus...

17.02.2016 - Neues Staubschutzgehäuse

Ich hab mal wieder ein Staubschutzgehäuse umgebaut. Umbau nahezu identisch. Als Lüfter kam diesmal ein Sunon KD1212PTB3-6A mit 12V/1,9W zum Einsatz, der mit einem 9V Netzteil betrieben wird. Das Filtergehäuse wurde diesmal mit MS-Polymerklebstoff aufgeklebt und nicht verschraubt. Bei den Filtern hab ich gestaunt, dass die doch nicht so super genormt sind. Hab diesmal einen Markenfilter für Corsa-B genommen von MANN, wofür das Filter-Gehäuse so 2-4mm größer gebaut werden musste.

Diesmal ein länglicher Lüftungsschlitz von etwa 50cm Länge und etwa 6cm Breite. Wurde auch mit MS-Polymer von Uhu eingeklebt.

Messungen der Temperatur hab ich mit einer 60W Glühlampe als "Wärmelast" gemacht. Ohne Lüfter stiegt die Temperatur auf +8,3 Grad gegenüber außen. Mit Lüfter waren es dann nur noch +2,7 Grad. Gemessen wurden etwa 10cm unterhalb des oberen Gehäusebleches, also fast ganz oben mittig zwischen vorn und hinten.

Weil jetzt neuerdings der Original-Einlass des Gehäuses unten links sitzt, bietet es sich an, den neuen Filter auch dort zu positionieren.

Lackiert wurde mit Gori 55 in grau mit Spülschwamm getupft. Ergibt eine interessante strukturierte Oberfläche.

14.01.2016 - Günstige Luftfilter

Die Corsa B Motorluftfilter sind mittlerweile wirklich günstig zu bekommen. Original Mann-Filter für 4,55 Euro bei Ebay.

18.10.2015 - Kontrolle und Filterwechsel

Im Gehäuse ist so gut wie kein Staub zu finden. Der Filter selbst war aber ziemlich verstaubt, wurde gegen einen neuen getauscht.

24.01.2015 - Filter mal wieder kontrolliert

Ins Gehäuse kam im Juni 2014 ein neuer Computer, hier wurde das Gehäuse auch nochmal ordentlich gereinigt und ein neuer Filter montiert.

Filter war jetzt ziemlich zugestaubt und wurde abgesaugt, aber im Gehäuse wieder so gut wie kein Staub trotz harter Bedingungen mit Gipsstäuben und 12 h täglicher Laufzeit des Computers. Die Motorluftfilter bewähren sich wirklich gut, auch was den Feinstaub angeht.

24.05.2014 - Nach 4 Jahren weiterhin hervorragende Filterwirkung. Alle gröberen Stäube werden vollständig zurückgehalten. Aber die extrem feinen Gipsstäube gehen in kleinen Mengen auch durch den verwendeten Motorluftilter vom Opel Corsa B. Man findet dann nach 2 Jahren (8h Laufzeit pro Wochentag) einen ganz dünnen staubigen Belag im Innenraum. Das sieht dann so aus, wie nach wenigen Stunden ohne Filter. Es zeigt hier aber auch: Wenn man es mit so feinen Stäuben zu tun hat, dann braucht es auch so einen Filter mit recht hoher Filterleistung.

Die Filter werden derzeit etwa 1-2 mal im Jahr ordentlich abgesaugt und ausgeblasen und nach 2 Jahren ersetzt. Bei dem günstigen Preis könnte man sie eigentlich auch jährlich ersetzen.

Neuerdings gibt es recht stromsparende Computer aus der Fujitsu Esprimo P410/P420 Serie. Die brauchen nur noch so um die 25-30 Watt im Leerlauf, anstatt 50-80 Watt, wie sonst oft typisch. Das ist für den Betrieb in einem Staubschutzgehäuse günstig, weil dann die Wärmeentwicklung sinkt.

18.12.2012 - Zwei Jahre sind inzwischen vergangen. Die Filterwirkung ist trotz intensiver Staubbelastung mit feinen Stäuben erstklassig. Im Gehäuse kommt so gut wie nichts an. Der Filter wird jährlich gewechselt und zwischendurch alle paar Monate mal abgesaugt. Ein zweites Filtergehäuse gleicher Bauart ist gerade fertig geworden und kommt nun in den Praxistest.

30.12.2011 - Jetzt ist etwa ein Jahr vergangen. Ein Computer stand weiterhin ungeschützt in der staubigen Umgebung und war innen extrem eingestaubt. Eine etwa 3mm Staubschicht lag auf alle Komponenten. Ein Computer stand im Original-Schaefer Gehäuse, der nur mit etwas Filtervlies und einem kleinen 60mm Lüfter arbeitete. Im Sommer wurde es im Gehäuse sehr warm, eigentlich zu warm. Die Filter waren stark verstaubt, interessanterweise auch der Ausgangsfilter, der ja eigentlich die saubere Luft rausbläst. Die Filter konnten recht einfach unter fließendem Wasser gereinigt werden. Im Gerät war sehr viel weniger Staub, vielleicht nur noch 20-30% gegenüber dem ungeschützten Gerät. Der dritte Computer stand in dem umgebauten Gehäuse. Hier ist nahezu kein Staub im Gerät bzw. im Staubschutzgehäuse gelandet. Der Filter war mittlerweile aber so verschmutzt, dass er dringend gewechselt werden musste. Was man noch sieht, ist an den Lüftungsschlitzen des Computers ein ganz feiner Staubfilm aus extrem kleinen Partikeln. Die Computer stehen in einem Umfeld, in dem sehr feine Gipsstäube entstehen.

Desweiteren lies ich testweise eine Filtereinheit mit Corsa-B Motorfilter laufen, die an einer kleinen Holzkiste angeschlossen war. Diese ist innen glänzend schwarz lackiert, um Staub, der durch den Filter in den Innenraum geht, gut zu erkennen. Es wurde ein besonders starker 120mm Lüfter verbaut, der etwa den doppelten Luftdurchsatz als normal benötigt hatte (Scythe Ultra Kaze 120mm 3000 UPM, 227m³/h). Insgesamt wurden 3000 Stunden Luft durchgeschickt. In einer normalen Büroumgebung, die nicht sonderlich staubig war. Der Filter war daraufhin recht deutlich mit typischen Staubflusen belegt, konnte aber gut mit Staubsauger gereinigt werden. Im Innenraum gibt es nahezu nichts an Staub zu finden. Der Lüfter hat sich allerdings nicht bewährt, nach etwa 1500 Stunden entstanden stärkere Lagergeräusche (rattern). Es war halt auch ein billiger Fernostlüfter für gerade mal 9 Euro. Der Billigfilter für etwa 5 Euro hingegen hat sich gut bewährt. Ich denke, dass bei so wichtigen Automobilteilen auch im Billigsegment eine gewisse Qualität gegeben ist.

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